細菌素各方面應用探討

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摘要:細菌素是一類具有抑菌活性的蛋白質,可以抑制許多革蘭氏陽性菌。概述了細菌的分類、抑菌機理以及在食品工業(yè)中的應用。

關鍵詞:細菌素;抑菌機理;食品工業(yè)

1細菌素與抗生素的區(qū)別

細菌素可以安全有效地控制食品中病原菌的生長,兩者的區(qū)別主要基于它們合成、作用方式、抗菌譜及毒理、抗藥性機制之間的不同。1981年Hurst指出,既然細菌素不用于醫(yī)學,可以將其稱為“生物學食品防腐劑”。

細菌素通常是通過核糖體來合成,是真正的蛋白質類物質;而抗生素是通過酶促反應將初級代謝物轉變?yōu)榻Y構性的二級代謝物,諸如短桿菌肽S等,通過酶促反應把氨基酸轉變?yōu)榻Y構復雜的化合物。細菌素與抗生素的根本差別是:大部分細菌素只對近緣關系的細菌有損害作用,而且無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,同時也不污染環(huán)境。因此,細菌素的使用,可以部分減少甚至取代抗生素的使用。

2細菌素的抑菌范圍

細菌素通常由革蘭氏陽性菌產(chǎn)生并可以抑制其它的革蘭氏陽性菌,如乳球菌、葡萄桿菌、利斯特氏桿菌等,對大多數(shù)的革蘭氏陰性菌、真菌等沒有抑制作用。對于第一類細菌素可以抑制許多革蘭氏陽性菌,如Nisin抑制葡萄球菌屬、鏈球菌屬、小球菌屬和乳桿菌屬的某些菌種,抑制大部分梭菌屬和芽孢桿菌屬的孢子;嗜酸乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌產(chǎn)生的細菌素對乳桿菌、片球菌、明串球菌、乳球菌和嗜熱鏈球菌有抑制作用。

3細菌素的應用

3.1細菌素在食品業(yè)的應用

細菌素由于無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,并可以抑制或殺死一些食物腐敗菌,具有一定的熱穩(wěn)定性,易被人體消化道的部分蛋白酶降解,因此不會在體內積蓄引起不良反應,也不會影響抗生素的活性,在食品中易擴散,使用較方便,同時也不污染環(huán)境因而受到食品業(yè)的青睞。作為乳酸菌的產(chǎn)物,Nisin的使用已有了很長的一段歷史。

部分細菌素已廣泛用于肉類工業(yè)、奶制品工業(yè)、釀酒和糧食加工等。在西方,細菌素已用于奶制食品中,可以抗Clostridial和Listeria。例如,Nisin可以控制奶酪中ebotulinum的孢子生長,并已成為巴氏滅菌精制奶、糊狀食品最有效的防腐劑。添加Nisin可防止牛乳和乳制品的腐敗,延長貨架期。由于Nisin在偏酸性下較穩(wěn)定,且易溶解,所以在酸性罐頭食品中添加比較合適,同時還可降低罐頭的滅菌強度,提高罐頭的品質。Nisin在酒精飲料中應用也比較廣泛,由于Nisin對酵母菌沒有抑制作用,所以對發(fā)酵沒有任何影響,并可以很好地抑制革蘭氏陽性菌,保證產(chǎn)品質量。目前Nisin在全世界范圍內的各種食品中得到了應用。現(xiàn)在許多研究證明,產(chǎn)生細菌素的發(fā)酵劑在發(fā)酵過程中可以防止或抑制不良菌的污染,因而將產(chǎn)細菌素的乳酸菌加入到食品中比直接加細菌素更好。但細菌素抗菌譜有一定的范圍,為擴大其抑菌范圍,可將幾種細菌素或將其與其它來自于動植物(如抗菌肽)等的天然食品防腐劑配合使用,利用它們的協(xié)同作用,增強抑菌范圍及強度,或與部分化學防腐劑絡合使用,既可增加抑菌范圍又可減少化學防腐劑的使用。

3.2細菌素在飼料中的應用及展望

細菌素目前廣泛使用于食品中,飼料中應用較少。細菌素在飼料中要廣泛使用,必須具有安全性和有效性。Bhunia等(1991)用細菌素PediocinAcH對小鼠和兔分別進行皮下注射、靜脈注射和腹腔注射,在免疫研究時發(fā)現(xiàn),PediocinAcH沒有產(chǎn)生任何不良反應和致死作用。細菌素在食品上的直接使用,也說明了細菌素對動物和人類是安全的。

細菌素在飼料中的應用可以有兩個方面:1)防止飼料本身被沙門氏菌等致病菌污染;2)作為飼料添加劑,防止致病菌對動物腸道的危害。由于細菌素大多抗菌譜比較窄,因此選擇恰當?shù)募毦丶瓤梢苑乐箘游锸苣承┠c道致病菌的危害,而又不至于影響動物腸道其他有益微生物。

產(chǎn)生細菌素的益生菌類乳酸菌,尤其乳桿菌是動物腸道中的優(yōu)勢菌,這些益生菌產(chǎn)生的細菌素可以對宿主動物胃腸道進行生態(tài)調節(jié)。隨著益生菌在動物諸如豬、狗、牛胃腸疾病防治方面研究的深入,益生菌的作用,已被越來越多的人們所接受。目前美國飼料益生菌銷售額己超過3000萬美元,主要菌種為嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌。但是益生菌的作用效果,并不如預期的那樣理想,這主要是對益生菌的作用機理還不太清楚,從而在選擇菌種方面存在一定的盲目性。

因為決定腸道優(yōu)勢菌的因素,不僅取決于菌種的產(chǎn)酸能力,而且還與菌種是否產(chǎn)生細菌素等因素有關,尤其與菌種的宿主專一性有很大關系。研究腸道微生物類群與細菌素的關系,可以更有效地選擇益生菌菌種,使它們能更好地定植于腸道系統(tǒng)中,發(fā)揮出更多的功效。我國于1994年批準使用的益生菌有6種:芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、酵母菌、黑曲菌、米曲菌。其中乳酸桿菌和糞鏈球菌為腸道正常微生物,芽孢仟菌具有較高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,可明顯提高動物生長速度和飼料利用率,于是許多生產(chǎn)廠家將這些菌配合起來進行使用,但是配合以后菌體活性是否受影響卻并沒有作深入研究。據(jù)報道(Rogers,1928),乳酸桿菌產(chǎn)生的細菌素Nisin的抗菌譜中,就包括糞鏈球菌和芽孢桿菌中的一些種,特別是它抑制芽孢的形成,在乳酸桿菌與一些糞鏈球菌和芽抱桿菌聯(lián)合使用時,極有可能產(chǎn)生頡抗作用。因此研究細菌素的作用機理,對研究益生菌之間的關系也很有幫助。細菌素不僅具有與抗生素飼料添加劑相似的有益作用,而且無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性,同時也不污染環(huán)境,所以細菌素將會在飼料中得到廣泛應用。

參考資料

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