乳酸菌抗菌机理

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乳酸菌的应用及原理

乳酸菌的应用及原理

乳酸菌的应用及原理一、乳酸菌的概述乳酸菌是一类革兰氏阳性菌,通常被认为是益生菌。

它们能够在发酵过程中产生乳酸,并且对人体健康有着重要的益处。

乳酸菌广泛应用于食品工业、医药领域以及农业上,具有诸多应用和原理。

二、乳酸菌在食品工业中的应用及原理1.制作乳制品:乳酸菌常被用于制作乳酸奶、酸奶、酪梨等乳制品。

乳酸菌通过发酵乳制品,产生乳酸,改善产品口感和保质期。

2.发酵面包和面点:乳酸菌能够促进面粉中的淀粉发酵,提高产品的质地和口感。

3.醋的发酵:乳酸菌可用于醋的发酵,帮助产生醋酸,增加醋的酸度。

三、乳酸菌在医药领域中的应用及原理1.改善肠道健康:乳酸菌能够调节肠道菌群平衡,增加有益菌的数量,抑制有害菌的生长,从而改善肠道健康。

2.提高免疫力:乳酸菌可以调节宿主免疫系统的功能,增强机体抵抗力。

3.预防女性病:乳酸菌可以维持女性阴道的酸碱度平衡,抑制有害菌的繁殖,预防阴道炎等女性疾病的发生。

四、乳酸菌在农业中的应用及原理1.饲料发酵:乳酸菌可以用于饲料的发酵,提高饲料的利用率,改善动物的生长性能。

2.土壤改良:乳酸菌可以分解土壤中的有机质,释放出养分,改善土壤质量,提高农作物的产量和品质。

五、乳酸菌的作用机制1.发酵作用:乳酸菌能够利用碳水化合物进行发酵,产生乳酸和其他有益物质。

2.抗菌作用:乳酸菌可以产生具有抗菌活性的物质,抑制有害菌的生长。

3.免疫调节作用:乳酸菌可以调节机体免疫系统的功能,提高机体抵抗力。

4.酸碱调节作用:乳酸菌可以调节环境的酸碱度,维持适宜的生长环境。

以上就是乳酸菌的应用及原理的简要介绍,乳酸菌在食品工业、医药领域和农业上的应用前景广阔。

通过深入研究乳酸菌的作用机制,我们可以进一步发挥乳酸菌的各种应用价值,对人体健康和农业发展做出更大的贡献。

乳酸菌素片原理

乳酸菌素片原理

乳酸菌素片原理
乳酸菌素片的原理是指其内含的乳酸菌可以通过不同的作用机制对人体产生益处。

首先,乳酸菌素片中的乳酸菌可以形成肠道菌群的平衡。

正常肠道菌群的平衡有助于抑制有害菌的生长,防止肠道感染的发生。

乳酸菌可以通过竞争性排挤、抗生素和抗菌素的产生等方式来抑制有害菌的繁殖。

其次,乳酸菌还可以促进肠道蠕动,增加粪便的排泄。

乳酸菌可以产生乳酸和其他有机酸,降低肠道pH值,使肠道环境酸
性化,从而促进肠道蠕动和排便。

此外,乳酸菌素片中的乳酸菌还可以增强肠道黏膜屏障功能。

肠道黏膜屏障的完整性对于防止有害物质(如有害菌、毒素等)进入血液循环具有重要作用。

乳酸菌通过增强肠道黏膜细胞的连接性和黏液层的产生,维护肠道黏膜屏障的完整性。

最后,乳酸菌还可以调节免疫系统功能。

乳酸菌可以促进免疫球蛋白的产生,并激活免疫细胞,增强机体的免疫力。

乳酸菌还可以抑制炎症反应,减少过敏现象。

综上所述,乳酸菌素片通过维持肠道菌群平衡、促进肠道蠕动、增强肠道黏膜屏障功能和调节免疫系统功能等作用机制,对人体产生益处。

乳酸菌的原理和应用有哪些

乳酸菌的原理和应用有哪些

乳酸菌的原理和应用有哪些1. 乳酸菌的原理乳酸菌是一类广泛存在于自然界中的细菌,主要以乳酸发酵为代谢特征。

乳酸菌通过发酵糖类产生乳酸,将可消化的物质转化为有机酸,从而抑制有害菌的生长。

以下是乳酸菌的原理:1.1 产酸作用乳酸菌具有产酸的能力,能够将碳水化合物(如葡萄糖)通过发酵转化为乳酸。

乳酸的产生使环境变得酸性,从而抑制了一些有害菌和微生物的生长。

此外,乳酸还能提高认识成熟度、降低胃酸的pH值,起到保护胃壁的作用。

1.2 竞争作用乳酸菌在消化道内与其他微生物竞争营养和生存空间,从而起到抑制有害菌生长的作用。

它们通过占据黏膜表面,使有害菌无法附着并定殖,防止其繁殖滋生。

1.3 抗菌作用乳酸菌不仅能够通过产酸和竞争作用抑制有害菌的生长,还能产生一些抗菌物质,如抗菌酶和抗菌多肽,具有抑制致病菌生长的能力。

2. 乳酸菌的应用乳酸菌广泛应用于食品、饮料和保健品等领域,以下是乳酸菌的一些主要应用:2.1 发酵食品的生产乳酸菌是许多发酵食品的关键成分,如酸奶、酸豆奶、酸味黄油和酸黄瓜等。

乳酸菌能够将乳糖转化为乳酸,使食品呈现出酸性风味,提高食品的风味性和品质。

2.2 益生菌制剂乳酸菌被广泛应用于制备益生菌制剂。

益生菌制剂是指蕴含活性益生菌的产品,能够改善肠道菌群平衡,增强免疫力,改善消化系统功能。

乳酸菌制剂适用于各个年龄段的人群,包括婴儿、儿童、成年人和老年人。

2.3 护肤品乳酸菌被应用于各类护肤品中。

乳酸菌可调节皮肤的酸碱平衡,维持皮肤的自然PH值,有助于改善皮肤保湿、提亮肤色等功效。

乳酸菌护肤品通常以发酵产生的乳酸菌液、乳酸菌提取物等作为活性成分。

2.4 环保领域乳酸菌还可应用于环保领域。

例如,乳酸菌可利用纤维素等有机废弃物进行发酵产乳酸,进一步制备可降解的塑料和生物柴油,减少对环境的污染。

2.5 医药领域乳酸菌在医药领域应用广泛。

乳酸菌能调节肠道菌群平衡,改善肠道健康,对于防治腹泻、便秘等疾病有一定的疗效。

乳酸菌微生物(二)

乳酸菌微生物(二)

乳酸菌微生物(二)引言概述:乳酸菌微生物是一类具有重要生物学功能的微生物。

它们具有如调节肠道微生物平衡、增强免疫力、促进钙质吸收等多种益生作用,对人体健康具有重要意义。

本文将从微生物分类、益生作用机制、应用前景等五个大点进行详细的阐述。

正文:一、微生物分类1. 基本分类概述:乳酸菌微生物属于革兰氏阳性菌,属于细菌界中革兰氏阳性菌门、乳酸菌目。

2. 常见种类:乳酸菌微生物中常见的种类包括乳酸杆菌、双歧杆菌、嗜热链球菌等。

3. 解剖结构:乳酸菌微生物的解剖结构包括细胞壁、细胞质、核酸和细胞膜等。

二、益生作用机制1. 调节肠道微生物平衡:乳酸菌微生物通过生成乳酸和其他有益代谢产物,抑制有害细菌的生长,促进有益菌的繁殖,维持肠道微生物平衡。

2. 增强免疫力:乳酸菌微生物通过促进干扰素和免疫球蛋白等免疫相关物质的产生,增强机体的免疫力,降低感染风险。

3. 促进钙质吸收:乳酸菌微生物可以分解食物中的乳糖,生成乳酸,降低肠道的酸性环境,有利于钙质的溶解和吸收。

4. 改善肠道功能:乳酸菌微生物可以促进肠道蠕动,增加排便频率,改善便秘症状。

5. 抗菌作用:乳酸菌微生物通过产生抗菌物质和竞争营养等机制,对抑制有害细菌的生长起到重要作用。

三、应用前景1. 保健品行业:乳酸菌微生物广泛应用于保健品行业,制成乳酸菌发酵乳、乳酸菌口服液、乳酸菌胶囊等产品,用于改善肠道功能,增强免疫力等。

2. 食品行业:乳酸菌微生物被广泛应用于乳制品、发酵食品、腌制食品等领域,用于食品发酵、保鲜等过程。

3. 医药行业:乳酸菌微生物具有抗菌作用和调节免疫功能的特点,有望成为开发新型抗菌药物和免疫调节剂的重要资源。

4. 生态农业:乳酸菌微生物作为一种有益微生物,可以在农业生产中用于改善土壤环境,促进植物生长等。

四、乳酸菌微生物的应用案例1. 健康食品市场:乳酸菌饮料、乳酸菌冻酸奶等健康食品受到越来越多消费者的欢迎。

2. 医院临床应用:乳酸菌微生物通过调节肠道菌群平衡,帮助解决肠胃问题在医院的临床应用正在逐渐扩大。

乳酸菌概述及其应用

乳酸菌概述及其应用

引言概述乳酸菌是一类广泛存在于自然界中的细菌,其能力包括发酵和产生乳酸。

乳酸菌不仅具有益生菌的作用,还对人体健康有着多种积极影响。

本文将对乳酸菌的概述及其应用进行详细阐述。

正文内容1.乳酸菌的分类及特点乳酸菌属于革兰氏阳性菌,可以根据其形态和生理特性进行分类。

常见的乳酸菌种类有乳酸杆菌、嗜热链球菌、纤维链球菌等。

乳酸菌通常具有产酸能力,能够将碳水化合物通过发酵代谢产生乳酸。

2.乳酸菌的功效及机制乳酸菌具有多种益生功效,包括调节肠道菌群平衡、增强肠道屏障功能、促进营养物质吸收等。

乳酸菌可以通过产生抗菌物质、调节免疫系统等机制来实现这些功效。

乳酸菌可以产生抗菌物质,如乳酸、双歧杆菌素等,具有抑制有害菌生长的作用。

乳酸菌能够调节宿主免疫系统,增强机体的免疫力。

乳酸菌能够降低肠道内毒素的,保护肠道黏膜免受损伤。

3.乳酸菌在食品工业中的应用乳酸菌在食品工业中有着广泛的应用。

乳酸菌能够促进食品发酵过程,改善食品的品质和口感。

乳酸菌还可以用于制作乳酸饮料、酸奶、奶酪等乳制品,并能提高这些产品的保质期。

乳酸菌在酸奶制作中起到重要作用,可以通过发酵代谢产生乳酸,使酸奶呈现出酸味和特殊的口感。

乳酸菌还可以用于面包发酵,能够增加面包的松软度和口感。

乳酸菌能够改善肉制品的质地和风味,提高食品的营养价值。

4.乳酸菌在保健品和医药领域中的应用乳酸菌在保健品和医药领域中具有重要的应用前景。

乳酸菌作为一种益生菌,可以改善人体肠道菌群的平衡,提高人体的免疫力。

因此,乳酸菌常被应用于保健品的生产。

乳酸菌可以调节人体肠道菌群,预防和缓解腹泻等肠道疾病。

乳酸菌可以促进食物消化和营养吸收,有助于改善消化系统功能。

乳酸菌还可以预防和缓解女性尿路感染和阴道感染等问题。

5.乳酸菌在环境修复中的应用除了在食品工业和医药领域中的应用,乳酸菌还可以用于环境修复。

乳酸菌具有一定的降解能力,能够降解有机废弃物,并减少环境污染。

因此,乳酸菌在废水处理、土壤修复等领域中具有潜在的应用价值。

乳酸菌的应用和研究情况

乳酸菌的应用和研究情况

乳酸菌的应用和研究情况现代乳酸菌产业科研教育的现状及发展研究!一、乳酸菌介绍“酸奶、优酸乳、乳酸菌、益生菌……”面对着超市里越来越多的“新面孔”,不少消费者都有点“眼晕”。

从最初的酸奶到现在的这菌那菌,到底这些菌有哪些功效?益生菌和传统的“乳酸菌”到底有什么不同?乳酸菌指发酵糖类,主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。

凡是能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸菌的细菌统称为乳酸菌。

这是一群相当庞杂的细菌,除极少数外,其中绝大部分都是人体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群,其广泛存在于人体的肠道中。

保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌就是人们通过酸奶最早认识的健康乳酸菌。

而“益生菌”是指能够到达人体肠道并产生健康功效的活微生物。

当前发酵乳制品市场上常见的益生菌有:长双歧杆菌、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等。

由于它们都能发酵糖产生乳酸,因此也同时属于健康乳酸菌。

可以说,益生菌产品是更加注重活性乳酸菌在肠道内的存活率和健康功效。

二、乳酸菌类型及特点乳酸菌大体上可分为两大类,一类是动物源乳酸菌,一类是植物源乳酸菌。

因为动物源取自动物.因此菌种常处于相对不稳定状态.其生物功效也较不稳定,且在大量食用时,很容易导致人体动物蛋白过敏,即排斥反应。

而植物源乳酸菌,因为取自植物易被人体认可.不论摄取多大量,都不会产生蛋白排斥反应.且植物源乳酸菌比动物源性更具有活力,能比动物源性蛋白以多8倍的数量到达人体小肠内定植,从而发挥其强大而稳定的生物功效。

三、非活性乳酸菌和活性乳酸菌的区别乳酸菌饮料分为活性和非活性,主要区别在于乳酸菌发酵后,形成产品前是否再经过杀菌的程序。

非活性乳酸菌饮料产品也有营养价值,在乳酸菌发酵过程中消耗掉了乳糖,产生一些代谢产物,如维生素类和酶类等,这些代谢产物对人体也是有益的。

而活性乳酸菌饮料产品则不仅具有乳酸菌发酵过程中产生的一些有益人体的代谢产物,还含有一定数量的活性乳酸菌,有利于调节人体肠道微生态的平衡。

乳酸菌对人类肠道健康的影响及其机理研究

乳酸菌对人类肠道健康的影响及其机理研究

乳酸菌对人类肠道健康的影响及其机理研究目录:一、乳酸菌概述二、乳酸菌对肠道的影响三、乳酸菌的机理研究四、总结一、乳酸菌概述乳酸菌属于革兰氏阳性菌,通常能在发酵食品中被发现。

其最常见的代表是嗜酸乳球菌,也就是我们所熟知的乳酸杆菌。

乳酸菌在人类和其他动物的肠道中广泛存在,同时也可通过食物或者保健品形式摄入。

由于其具有抗菌、抗炎、免疫调节等多种生物学功能,乳酸菌被广泛应用于食品和保健品产业中。

二、乳酸菌对肠道的影响肠道菌群是人体内重要的微生物组成部分,其中乳酸菌是其中最具代表性的群落之一。

乳酸菌可以通过以下几种方式对人类肠道健康产生积极影响。

1. 调节肠道菌群平衡正常情况下,肠道中的细菌数量及种类应该保持平衡状态,但由于不良饮食和其他环境因素的影响,肠道菌群失衡会导致多种疾病的发生。

乳酸菌可以通过竞争性排挤、产生抗生素和对肠道环境的改进等方式,调节肠道菌群平衡。

2. 提高肠道免疫力肠道是人类免疫系统的重要组成部分,其70%的免疫细胞分布于此。

乳酸菌可以通过激活肠道免疫细胞、促进免疫细胞分泌和抗体产生等方式,提高肠道免疫力,减少感染和疾病的发生。

3. 抑制肠道致病菌肠道中存在多种潜在的致病菌,如大肠杆菌、沙门氏菌等。

乳酸菌可以通过竞争性排挤、产生有益物质和对肠道环境的改善等多种方式,抑制肠道致病菌的生长和繁殖。

4. 减轻肠道炎症肠道炎症是多种肠道疾病的共同病理基础,如炎症性肠病、过敏性肠炎等。

乳酸菌可以通过促进肠道黏膜细胞生长、提高黏膜免疫屏障、减少炎症介质的产生等多种方式,减轻肠道炎症,保护肠道健康。

三、乳酸菌的机理研究乳酸菌对肠道健康的影响机理十分复杂,包括以下几个方面。

1. 竞争性排挤乳酸菌可以通过竞争性排挤其他肠道菌群,减少有害菌群的生长和繁殖,从而降低疾病的发生。

2. 生物合成有益物质乳酸菌可以生物合成多种有益物质,如维生素、短链脂肪酸、活性氧清除酶等,这些物质对肠道健康具有积极作用。

3. 抗菌作用乳酸菌可以产生多种抗菌物质,如乳酸、过氧化氢等,这些物质可以杀灭多种致病菌,从而减少疾病的发生。

乳酸菌抗菌物质分类及作用机理

乳酸菌抗菌物质分类及作用机理

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乳酸菌抗菌机理乳酸菌的抗菌机理涉及其产生的各种代谢产物,包括酸性物质、乳酸菌素、二氧化碳和过氧化氢等。

其中酸性物质可以消耗大量细胞能量并影响细胞膜的稳定性;乳酸菌素可作用于细胞膜,造成膜内物质和能量的泄漏。

乳酸菌是一类可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的通称,在自然界和食物中广泛存在。

乳酸菌是最早被人类用于食品储藏加工的微生物之一,早在公元前6000年,人们就懂得利用乳酸菌发酵食物。

他们发现食物经过一定的处理和储存就可改善风味、延长储存期和增加食物的安全性。

迄今人们已明确了许多乳酸菌在生产安全优质食品中所起重要作用的生物学机理[1~2]:乳酸菌可以发酵食物中碳水化合物,分泌乳酸菌素,产生有机酸、酒精和二氧化碳等,来抑制一些腐败菌或致病菌的生长及改善食品的品质和风味,同时经过发酵,乳酸菌可以增加食品的可消化性并产生一些维生素、抗氧化剂。

近几年,乳酸菌抑制食品中一些腐败菌和致病菌的作用引起人们的极大关注。

虽然现代生物技术和安全体系(如HACCP)已被普遍的引入食品加工行业,但食品的安全问题仍然威胁着人类,每年都有许多关于食物中毒和食源性疾病散发或爆发的报道,同时,人们正力图追求不含化学防腐剂及各种添加剂的天然的安全食品。

解决这问题需要发展新的食品保鲜技术来控制食品中腐败菌和致病菌的生长。

国内外学者对之开展了大量的研究并建立了许多方法,其中最引人注目的就是利用乳酸菌来加强食品安全性和延长储存期。

1乳酸菌产生的酸性物质及其抑菌作用1.1乳酸菌产生的酸性物质乳酸菌可产生对食品中微生物具有抑制作用的酸性物质,主要是乳酸菌的代谢终产物及中间产物,包括乳酸、乙酸、乙醇等。

1.2酸性物质对食品微生物的抑制作用一般细菌生长的最适pH 值为6~7,若低于该值,细菌的生长速率将大大降低或不生长甚至死亡,这在腐败性微生物上尤为可见。

乳酸菌产生的酸性物质对食品中微生物的抑制作用已在许多实验中得到证实,这种抑菌作用取决于3个相互影响的因素:1.介质的pH值;2.酸的离解程度;3.酸的种类。

从20世纪70~80年代,国内外学者就开始建立pH值对食品中各种腐败菌和致病菌抑制作用的预测模型。

但在这些模型中都是用无机酸如盐酸、磷酸来降低pH值,而乳酸菌产生的多是一些含羧基的弱有机酸。

只有未离解的弱有机酸进入细菌细胞才能有效的发挥抑菌作用。

这些有机酸的离解度取决于其pKa和pH值,可以用Henderson-Hasselbach公式计算:pH=pKa+log([A-] / [HA])。

从中不难看出介质的pH值影响酸的离解,若在pH值固定条件下酸的pKa决定了其离解度。

因此乳酸菌产生的弱酸的抗菌能力取决于介质的pH值及酸的种类(pKa)。

由于胞质的pH值相对较高,当非离解的酸通过细胞膜进入胞质,就发生离解使细胞质酸化并释放酸性阴离子。

这就给微生物带来两种后果:首先,若微生物要维持其胞内的pH值,就得动用ATP酶来清除质子,这将消耗大量细胞能量,加重细胞的代谢负担;其次,细胞内阴性酸离子的积聚可影响细胞膜的稳定性并抑制其传递功能。

但Cherrington等[3]认为离解的酸亦可影响细胞膜的稳定性和传递功能。

除了pH值、pKa的影响外,不同酸的混合使用可加强对微生物的抑制作用,如乙酸(pKa=4.76)和乳酸(pKa=3.86)混合使用的抑菌能力大于等量乙酸或乳酸的单独使用[4]。

这是由于两者混合后,乳酸除了其本身的抗菌作用外还降低了介质的pH值,这就减少了乙酸离解,使得更多非离解状态的乙酸进入细菌细胞发挥抑菌作用。

这也解释了虽然异型发酵的乳酸菌产生酸的总量比同型发酵的乳酸菌少,但前者对细菌的抑制作用却大于后者的原因。

为了有效抑制食品中腐败菌和致病菌的生长,必须需要有一定数量的乳酸菌来产生足够量的酸性物质。

只有当食品中的乳酸菌达到一定数量,pH下降至一定程度,方可有效的抑制一些致病菌的生长。

但Yusof[5]把乳酸菌(乳酸乳球菌)产生的酸性物质与大肠杆菌一起接种到一类婴幼儿食品中培养发现,虽然介质的pH明显下降,但大肠杆菌仍可生长并达到102CFU。

这说明仅靠乳酸菌产生酸性物质的抑菌作用是有限的。

2乳酸菌素的抑菌作用乳酸菌素是在乳酸菌代谢过程中合成并分泌到环境中的一类对革兰氏阳性菌(尤其是亲缘性较近的细菌)具有抑制作用的杀菌蛋白或多肽,大多对热稳定。

近几年,乳酸菌对其他细菌拮抗作用的机理被研究最多的是乳酸菌素,这是由于乳酸菌产生的乳酸菌素被认为是一种“天然”的食品添加剂而容易为人们接受。

国外关于乳酸菌素的报道很多,早在1926年Rosers发现一些乳链球菌产生的代谢产物(后被命名为Nisin乳链菌肽)可抑制其他乳酸菌的生长,1951年Hirsh提出将Nisin用于食品保藏,1961年FHO/WHO批准将Nisin作为食品添加剂。

至此,国外学者对乳酸菌素展开了较为深入的研究,已被鉴定的乳酸菌素数以百计。

并且有许多新的乳酸菌素正不断的被发现。

Klaen-hammer曾把乳酸菌素分为窄抗菌谱和广抗菌谱两类,在此基础上Nes等将乳酸菌素分为4类[1]:羊毛硫抗生素(Ⅰ)、肽类乳酸菌素(Ⅱ)、蛋白类乳酸菌素(Ⅲ)、复合型乳酸菌素(Ⅳ)。

乳酸菌素,主要是Ⅰ和Ⅱ类,可有效的抑制革兰氏阳性菌,如一些腐败菌、致病菌和芽孢菌,而对革兰氏阴性菌不起作用的。

但食品经UHP和PEF处理或添加EDTA或柠檬酸盐可以使乳酸菌素有效的抑制革兰氏阴性菌,这说明乳酸菌素作用的靶目标是细胞膜。

不同的乳酸菌素由于结构不同,其活性和对细胞膜的作用方式也不同。

2.1羊毛硫抗生素(Ⅰ类)这类细菌素的活性部分含有羊毛硫氨酸(A-L-A)、β-甲基羊毛硫氨酸(A-B-A)、脱氢丙氨酸(DHa)和脱氢丁氨酸(DHb)等稀有氨基酸,其活性形式的形成必须经过翻译后的酶修饰。

根据分子结构,这类细菌素可分成线型和环型两类,其典型的代表就是Nisin。

Nisin是由乳酸乳球菌乳酸亚种(ctis)分泌的一种线型多肽,对革兰氏阳性菌(包括各种致病菌)有较广的抑制作用,并可使芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌的芽孢对热敏感。

目前,乳酸菌素中研究最深、应用最广的就是Nisin,国内外均有许多关于Nisin 结构与抗菌机理的综述。

Nisin是一种含34个氨基酸的小肽,分子量约为3500D。

Nisin的前体肽在核糖体上合成,由57个氨基酸组成,N端前导序列有23个氨基酸。

Nisin前体肽经翻译后修饰加工去掉N端前导序列后成为成熟的、有生物活性的Nisin,其中的A-L-A、A-B-A、DHa和DHb 4个稀有氨基酸通过硫醚键形成五环结构。

Nisin的抑菌作用最初被认为是一种表面活性剂;亦有人认为Nisin的作用是由于其中的两个脱水氨基酸(脱水丙氨酸和脱水丁氨酸)与细菌细胞中酶的巯基发生反应;目前认为除了以上两种原因外,还存在Barrel-stave 机制,即孔道形成机制[6~7]。

2.2肽类乳酸菌素(Ⅱ类)近20年来,世界范围的食物源性李斯特菌病不断发生,而Ⅱ类乳酸菌素尤其是Ⅱa类可有效的抑制李斯特菌,因此这类细菌素正越来越受到国内外学者的关注。

通过对其结构的分析和比较,Ⅱ类细菌素又可分为3类: Ⅱa,N-端具有保守序列YGNGVXaaC的多肽;Ⅱb,由两条不同蛋白多肽构成的聚合物;Ⅱc,具有硫醇活性和信号肽依赖的细菌素。

其中Ⅱa类细菌素对食物源性致病菌李斯特菌具强的抑制作用而被认为是最具前景的食品级生物保鲜剂。

2.2.1Ⅱa类细菌素的结构:目前已发现的Ⅱa类细菌素含有37~48个氨基酸,其N端有着保守序列YGNGVXaaC,这区域可能是膜蛋白受体的识别位点。

但Bhugaloo[8]通过比较后认为Ⅱa类细菌素N端保守序列为:YGNGVXaaCXaa(K/N)XaaXaaCXaaV(N/D)-(W/K/R)Xaa(G/A/S)(A/N)(Xaa表示可变,括号内的第一个氨基酸残基可被后面氨基酸残基取代)。

也有人认为Ⅱa类细菌素N端的保守序列是YGNG[9]。

一直以来,人们都认为Ⅱa类细菌素的C端序列的保守性较差。

然而Ennahar等[10]认为C端序列亦有一定的保守性,据此可将目前已有的Ⅱa类细菌素进行再分类,并发现以C端序列进行分类的各亚类细菌素N端保守序列前的氨基酸残基亦有惊人的相似,但两者之间是否有必然的联系还不甚清楚。

Ⅱa类细菌素的另一重要特征就是含有两个或两个以上的半胱氨酸。

在N端的两个半胱氨酸通过二硫键相连接,二硫键环绕这两个半胱氨酸残基形成一环状结构,而PA-1/AcH、enterocin A和divercin V41具有两对半胱氨酸并形成两个二硫键结构。

这些二硫键结构对Ⅱa类细菌素N端的发夹结构起稳定作用,而这发夹结构赋予Ⅱa类细菌素N端两性分子的特性,这种特性在这类细菌素的活性中起着重要的作用。

另外,在Ⅱa类细菌素的C端有一α螺旋的结构,此结构被认为可能是在细胞膜孔道形成时插入膜的部分。

2.2.2Ⅱa类细菌素的抗菌机理:与Nisin不同,Ⅱa类细菌素的抗菌机理在近几年才渐为人知,主要是由于细菌素吸附在细胞膜并在上形成孔道,使得细胞膜的通透性增加从而引起细胞内各种离子的渗漏和能量物质的消耗,导致细胞解体死亡。

Ⅱa类细菌素N端的发夹结构(YGNGV)可为细胞膜上的蛋白受体特异识别,随后,发夹结构后带正电荷的β折叠与膜上带负电荷的磷脂以静电引力使这类细菌素结合到靶细胞膜上。

当Ⅱa类细菌素结合到敏感细胞膜上后,其疏水性的C端可与膜上的脂质酰基发生反应,并插入膜内聚集形成充水的膜孔道。

Fimland等人[11]认为,这种反应是发生在Ⅱa类细菌素C端一特异性的区域(可能是N端的α螺旋结构)和某种膜成分之间,并具有一定的方向性,但具体还不明确。

细胞膜上孔道的形成引起了膜内外离子失衡和磷酸盐的渗漏。

膜内外离子的失衡直接造成PMF(质子驱动力proton motive force)的耗散,而PMF可影响跨膜电位(δψ)和pH 梯度(δpH)。

另外,消耗细胞内ATP和氨基酸也是Ⅱa类细菌素的活性之一。

由于其形成的膜孔道要比Ⅰ类细菌素小的多,因此Ⅱa类细菌素不能造成ATP从膜孔道直接渗漏。

因此ATP的消耗可能是由于为维持细胞内PMF,ATP的消耗量急剧增加或由于磷酸盐的流失造成细胞内ATP代谢失衡。

Chen和Montville[12]认为ATP消耗的最主要原因在于PMF的耗散,而不是磷酸盐的流失。

氨基酸消耗的原因一方面是由于氨基酸的摄取途径被堵塞,另一方面是由于氨基酸通过膜孔道(或和PMF转移系统)渗漏。

可以说,PMF的耗散是Ⅱa类细菌素活性的主要原因。

3二氧化碳的抑菌作用异型发酵的乳酸菌可发酵己糖产生CO2以抑制霉菌和一些革兰氏阴性菌,但对一些酵母菌和乳杆菌则无效。

CO2的抑菌作用机制现在还不甚清楚,但普遍认为是通过两种途径而实现的[2]:一是CO2吸附在食物成分上,造成厌氧环境以抑制需氧微生物如一些酵母菌的生长;另一是环境中CO2浓度的增加可引起细胞内pH值和酶活性的下降以及细胞膜传递功能的减弱。

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