发酵蔬菜中乳酸菌抑菌性的研究
摘要：乳酸菌(Lactic Acid Bacteria)是一类能发酵碳水化合物产生乳酸的细菌, 他广泛应用于发酵食品中, 是发酵蔬菜中的有益菌群。乳酸菌的抑菌功能是通过产生代谢产物包括酸性物质、二氧化碳、过氧化氢和细菌素等来实现的。通过分析发酵蔬菜中微生物菌群结构的组成, 介绍了乳酸菌对病原菌和腐败菌的抑制作用特点及作用机理, 旨在为乳酸菌制品的加工、储藏提供理论依据, 更好地将乳酸菌这一益生菌应用于各类食品加工的实践操作中。
近几年来, 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快 大关注, 他在抗变异原性、防癌抗癌等方面有着不可低估的作用。对乳酸菌抑菌机理的初步探讨结果表明: 乳酸菌抑菌作用有一部分是由乳酸产生的, 其余的抑菌效果则来源于乳酸菌代谢产生的其他抑菌物质且在酸性条件下有助于抑菌物质发挥抑菌作用。乳酸菌代谢可以产生有机酸、过氧化氢和细菌素等多种代谢产物, 抑制食品中腐败菌和病原菌的生长。利用食品添加剂虽然可以延长发酵食品的贮存时间, 但仍不能有效抑制病原菌和腐败菌的生长, 而且也不宜多用。而乳酸菌发酵产生的代谢产物有着很好的抗菌效果,他们作为天然的食品添加剂可减少或避免化学防腐剂所带来的安全隐患, 同时也能提高发酵食品的品质、改善食品的口味。利用乳酸菌来延长食品保质期这一研究颇受重视。
1 发酵蔬菜的类别和特点
蔬菜发酵是以蔬菜为原料利用有益微生物活动的生成物及控制一定生产条件对蔬菜进行保藏的一种方式。发酵蔬菜产品主要有泡菜、酸菜、酱菜、腌菜。
在蔬菜发酵加工过程中, 均伴随着以乳酸菌为主的微生物生长代谢活动。蔬菜发酵加工是一种冷加工方式, 能进一步改善蔬菜风味, 提高其营养与保健价值。蔬菜经过发酵后的风味与新鲜蔬菜本身的风味、微生物代谢活动及发酵条件等因素密切相关。
2 发酵蔬菜中微生物菌群结构分析
蔬菜发酵体系是一个复杂的微生态环境, 其中含有乳酸菌、酵母菌和醋酸菌等多种微生物。在发酵蔬菜的制作过程中, 由于条件的不断改变, 优势菌乳酸菌群及其他微生物在发酵过程中呈现一定的消长规律。
2.1 有益菌群
2.1.1 乳酸菌
蔬菜发酵体系中的有益菌群主要是乳酸菌, 他是一类革兰氏阳性杆菌或球菌、不形成芽孢、不运动、过氧化氢酶阴性、对葡萄糖发酵能产生 50 %以上乳酸的细菌的总称, 是发酵蔬菜微生物菌群中的优势菌 。发酵蔬菜中的乳酸菌分别属于粪链球菌属、明串球菌属、乳杆菌属。发酵蔬菜加工中的起始发酵和主发酵阶段占优势的乳酸菌主要有链球菌( Streptococcus faecalis) 、 肠 膜 明 串 珠 菌 ( Leu-conostoc mesenteroides) 、 短 乳 杆 菌 ( Lactobacillusbrevis) 和植物乳杆菌 ( Lactobacillus plantarum) 等。
2.1.1.1 链球菌和肠膜明串珠菌
大多数植 物 性 材 料 表 面 有 乳 酸 杆 菌 数 约 为10 cfu / g, 而链球菌和肠膜明串珠菌的数量约为乳酸杆菌的 14 倍。在乳酸发酵中, 链球菌和肠膜明串珠菌往往出现于发酵初期, 主要起启动发酵作用。在蔬菜预处理后, 蔬菜渗出的汁液非常适宜两种菌的生长繁殖, 并迅速产生 CO2、有机酸等物质,使环境 pH 值高速下降, 抑制腐败菌的繁殖, 使其更有利于其他乳酸菌的活动。由于 CO2的产生, 取代了蔬菜醪液中的空气, 提供了能抑制好氧菌群的厌氧环境条件。
2.1.1.2 短乳杆菌
肠膜明串珠菌对酸的敏感性较强, 随着发酵的进行很快死亡, 随后短乳杆菌成为发酵的优势菌,高速地生长繁殖产生大量的乳酸。短乳杆菌在赋于加工产品以一定特色风味方面至关重要, 具有发酵戊糖的能力。
2.1.1.3 植物乳杆菌
属于一种产酸能力高的菌种, 适合在盐水内的泡菜中发酵, 耐酸。所以, 不论发酵前期是否添加绝对优势的菌种, 他主要是出现在发酵后期,并终止蔬菜的乳酸发酵。
2.1.2 醋酸菌
在发酵蔬菜中有少量的醋酸菌生长繁殖, 在好氧条件下把酒精转化为醋酸。这些醋酸菌对醇类进行不完全氧化, 导致最终产物酸类的积累。醋酸菌对酸性环境有较高的忍受力, 大多数菌能在 pH 5以下生长。
2.1.3 其他细菌
在蔬菜发酵初期有益菌除乳酸菌和醋酸菌外,主要还有大肠杆菌类细菌的活动。大肠杆菌能把糖类发酵分解为乳酸、醋酸、琥珀酸、乙醇、CO2和氢气等, 其外观表现为产气。除大肠杆菌外, 初期还有另外一些细菌活动,如丁酸菌进行丁酸发酵, 丙醋杆菌和丙酮梭菌可进行丙酸发酵。以上这些细菌的发酵活动, 可作为产香物质增加蔬菜制品的香味。
2.2 一般菌群
主要是酵母菌, 发酵蔬菜中的酵母菌可以从蔬菜采摘后本身表面带来, 也有空气中自然落入而来。常见的酵母主要是啤酒酵母、产醭酵母和鲁氏酵母等。酵母菌发酵所生成的乙醇对发酵蔬菜制品在后熟阶段发生酯化反应和生成芳香物质是很重要的。另外, 一些酵母菌大量繁殖会产生不愉快的酸臭味, 最后导致发酵蔬菜变质。
2.3 有害菌群
2.3.1 腐败菌
这些微生物使得发酵蔬菜产生不良气味, 甚至腐败变质, 失去食用价值。能导致蔬菜腐败变质的微生物主要是真菌中的霉菌、酵母菌和细菌中的腐败细菌。试验结果表明, 霉菌可使发酵蔬菜发生霉变,组织软化,产生不良的气味。腐败细菌的活动则分解利用蔬菜盐水浸出液中的糖分和蛋白质等, 使蔬菜腐烂生成具有恶臭的物质, 如尸胺、吲哚和硫化氢等, 使发酵蔬菜具有臭味、发黑。丁酸梭菌在厌氧条件下能发酵糖产生丁酸, 丁酸具有一种不愉快味。酵母菌中的产醭酵母能在浸液表面形成白膜, 影响外观和品质, 同时消耗发酵蔬菜制品中的营养成分。
2.3.2 病原菌
病原菌的侵入, 使人食后致病。有害的病原微生物主要是细菌, 如沙门氏菌、志贺氏菌、粪链球菌和大肠杆菌致病血清型等。这些微生物主要来源于采收新鲜蔬菜本身带菌、生产用具带菌和操作卫生条件不好。这些有害微生物都不耐高渗透压条件和酸性环境。他们一般在发酵初期存在, 到中、后期随着乳酸发酵的进行、乳酸的累积、pH 的下降,绝大多数都被抑制。
3 乳酸菌抑菌机制
研究资料表明, 乳酸菌对一些腐败菌和低温细菌有较好的抑制作用。其抗菌机制主要表现在以下几个方面。
3.1 乳酸菌产生的酸性物质对食品微生物的抑制作用
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、乙酸等。产生的乳酸等有机酸能显著降低环境 pH 值和 Eh ( 氧化还原电位) 值, 使环境保持酸性, 对于致病菌如痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、弯曲杆菌、葡萄球菌等有拮抗作用。
一般细菌生长的适宜 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: 介质的 pH 值、酸的离解程度、酸的种类。
3.2 过氧化氢抑菌作用
乳酸菌产生的过氧化氢能够激活过氧化氢酶一硫氰酸系统。抑制和杀灭革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性细菌, 如假单孢菌属、大肠杆菌类和沙门氏菌属等。乳酸菌具有黄素蛋白氧化酶活性, 在有氧条件下可产生过氧化氢。由于乳酸菌不含过氧化氢酶, 产生的过氧化氢可以在食物环境中不断积蓄,而对其他微生物 ( 如假单胞菌和金色葡萄球菌等)产生抑制作用。但是这种过氧化氢的产生和积蓄有赖于食物介质中氧的浓度、食物的形态和温度等,一般以较低温度、具有较高氧浓度的液态或半液态的食物环境为佳。
3.3 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 : 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 C02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。
3.4 细菌素抑菌作用
细菌素 ( Bacteriocin) 是细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一种具有抑菌活性的代谢产物, 通常是低分子量的多肽或者蛋白类物质。很多研究表明: 绝大多数乳酸菌在代谢过程中都会合成这种物质, 通称为乳酸菌素 ( Lactobacillin) 。与抗生素相比, 由于乳酸菌素是由安全的食品级微生物产生的蛋白或多肽类物质, 因此很容易被肠道系统的水解蛋白酶分解, 对肠道微生物菌群无不利影响。
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。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被发现。根据化学结构可把乳酸菌素分为窄抗菌谱和广抗菌谱两类, 根据其化学结构,可将其分为 4 类 : 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, 可有效抑制革兰氏阳性菌, 如一些腐败菌、致病菌和芽孢菌。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。
乳酸菌素的抑菌功能主要是通过利用其蛋白质结构上不同部位有不同的电价, 具有类似清洁剂功能, 可造成指标菌细胞膜结构部分改变, 一般而言, 其杀菌机制是先吸附在指标菌的细胞膜上、再侵入膜内而形成通透孔道, 以引起胞内重要物质如ATP、K+等的流失或生化反应障碍, 而导致指标菌死亡。乳酸菌素的功能类似抗菌素, 但作用机制不同, 具专一性, 完全不产生抗药性及毒性, 而且不易被小肠中胰蛋白酶破坏, 可有效抑制病原菌的生长。他们不仅对革兰氏阳性细菌有抑制作用, 而且对革兰氏阴性细菌是致病的一些革兰氏阳性细菌及阴性细菌, 如大肠杆菌、单胞增生利斯特菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、福氏志贺氏菌均有不同程度的抑制作用。
3.5 乳链菌肽抑菌作用
乳酸链球菌素 ( Nisin) , 又称为乳酸链球菌肽、尼生素等, 是由链球菌属 ( Streptococcus) 的乳酸链球菌 ( S.1actis) 在生长过程中产生的一类多肽化合物, 乳酸链球菌在分类学上属于血清学 N 群,所以“Nisin”这一名称即由“N 群抑菌物质 ( Ninhibitory Substance) 得来。乳酸链球菌肽于 1928年被 Rogerst Whittier 首先发现。Nisin 对于许多革兰氏阳性菌具有抑制作用, 包括葡萄球菌、利斯特氏菌、链球菌、微球菌、分枝杆菌、棒杆菌和乳杆菌等。一些产孢子的革兰氏阳性菌, 如芽孢杆菌、梭菌对乳链菌肽尤其敏感, 而他们的孢子比营养细胞更敏感。乳链菌肽对革兰氏阴性菌、酵母菌和霉菌没有作用 。
链球菌属的另一种———乳脂链球菌 ( S. cre-moris) 的一些菌株也能产生一种具有抑菌活性的蛋白类物质, 称之为双球菌素 ( diplococcin) , 对少数的革兰氏阳性菌具有抑制作用, 除 Nisin 之外,他是仅有的一种由乳酸菌产生的, 已被分离纯化的而且性质已被确认的抑菌物质。还有的研究者发现, 乳脂链球菌的另外一些菌株还能产生其他的抑菌物质。酿脓链球菌 ( S. pyogenes) 的某些菌株能产生一种类似于 Nisin 的抑菌物质, 称为链球菌素A- FF22 ( Streptococcin A- FF22) , 他和 Nisin 具有许多共同的性质。最近发现其中有些菌株能产生一种具有广谱抑菌活性的化合物。而在此同时, 人们发现乳酸菌在食品中的繁殖方面是一个出色的竞争对手, 他除了能产酸和过氧化物外, 有时也产生抑 菌 物 质 , 称 为 类 Nsin 物 质 ( Nsin- 1ike sub-stance) , 类 Nisin 物质似乎在链球菌属广泛存在，这一点仅在目前才被证实。1969 年, FAO/ WHO联合食品添加剂专家委员会确认乳链菌肽可作为食品防腐剂。到目前为止, 乳链菌肽已在全世界 50多个国家和地区广泛应用于食品防腐保鲜。Nisin 作为这些物质的先驱和代表, 其应用愈来愈广。
近几年来, 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快 大关注, 他在抗变异原性、防癌抗癌等方面有着不可低估的作用。对乳酸菌抑菌机理的初步探讨结果表明: 乳酸菌抑菌作用有一部分是由乳酸产生的, 其余的抑菌效果则来源于乳酸菌代谢产生的其他抑菌物质且在酸性条件下有助于抑菌物质发挥抑菌作用。乳酸菌代谢可以产生有机酸、过氧化氢和细菌素等多种代谢产物, 抑制食品中腐败菌和病原菌的生长。利用食品添加剂虽然可以延长发酵食品的贮存时间, 但仍不能有效抑制病原菌和腐败菌的生长, 而且也不宜多用。而乳酸菌发酵产生的代谢产物有着很好的抗菌效果,他们作为天然的食品添加剂可减少或避免化学防腐剂所带来的安全隐患, 同时也能提高发酵食品的品质、改善食品的口味。利用乳酸菌来延长食品保质期这一研究颇受重视。
1 发酵蔬菜的类别和特点
蔬菜发酵是以蔬菜为原料利用有益微生物活动的生成物及控制一定生产条件对蔬菜进行保藏的一种方式。发酵蔬菜产品主要有泡菜、酸菜、酱菜、腌菜。
在蔬菜发酵加工过程中, 均伴随着以乳酸菌为主的微生物生长代谢活动。蔬菜发酵加工是一种冷加工方式, 能进一步改善蔬菜风味, 提高其营养与保健价值。蔬菜经过发酵后的风味与新鲜蔬菜本身的风味、微生物代谢活动及发酵条件等因素密切相关。
2 发酵蔬菜中微生物菌群结构分析
蔬菜发酵体系是一个复杂的微生态环境, 其中含有乳酸菌、酵母菌和醋酸菌等多种微生物。在发酵蔬菜的制作过程中, 由于条件的不断改变, 优势菌乳酸菌群及其他微生物在发酵过程中呈现一定的消长规律。
2.1 有益菌群
2.1.1 乳酸菌
蔬菜发酵体系中的有益菌群主要是乳酸菌, 他是一类革兰氏阳性杆菌或球菌、不形成芽孢、不运动、过氧化氢酶阴性、对葡萄糖发酵能产生 50 %以上乳酸的细菌的总称, 是发酵蔬菜微生物菌群中的优势菌 。发酵蔬菜中的乳酸菌分别属于粪链球菌属、明串球菌属、乳杆菌属。发酵蔬菜加工中的起始发酵和主发酵阶段占优势的乳酸菌主要有链球菌( Streptococcus faecalis) 、 肠 膜 明 串 珠 菌 ( Leu-conostoc mesenteroides) 、 短 乳 杆 菌 ( Lactobacillusbrevis) 和植物乳杆菌 ( Lactobacillus plantarum) 等。
2.1.1.1 链球菌和肠膜明串珠菌
大多数植 物 性 材 料 表 面 有 乳 酸 杆 菌 数 约 为10 cfu / g, 而链球菌和肠膜明串珠菌的数量约为乳酸杆菌的 14 倍。在乳酸发酵中, 链球菌和肠膜明串珠菌往往出现于发酵初期, 主要起启动发酵作用。在蔬菜预处理后, 蔬菜渗出的汁液非常适宜两种菌的生长繁殖, 并迅速产生 CO2、有机酸等物质,使环境 pH 值高速下降, 抑制腐败菌的繁殖, 使其更有利于其他乳酸菌的活动。由于 CO2的产生, 取代了蔬菜醪液中的空气, 提供了能抑制好氧菌群的厌氧环境条件。
2.1.1.2 短乳杆菌
肠膜明串珠菌对酸的敏感性较强, 随着发酵的进行很快死亡, 随后短乳杆菌成为发酵的优势菌,高速地生长繁殖产生大量的乳酸。短乳杆菌在赋于加工产品以一定特色风味方面至关重要, 具有发酵戊糖的能力。
2.1.1.3 植物乳杆菌
属于一种产酸能力高的菌种, 适合在盐水内的泡菜中发酵, 耐酸。所以, 不论发酵前期是否添加绝对优势的菌种, 他主要是出现在发酵后期,并终止蔬菜的乳酸发酵。
2.1.2 醋酸菌
在发酵蔬菜中有少量的醋酸菌生长繁殖, 在好氧条件下把酒精转化为醋酸。这些醋酸菌对醇类进行不完全氧化, 导致最终产物酸类的积累。醋酸菌对酸性环境有较高的忍受力, 大多数菌能在 pH 5以下生长。
2.1.3 其他细菌
在蔬菜发酵初期有益菌除乳酸菌和醋酸菌外,主要还有大肠杆菌类细菌的活动。大肠杆菌能把糖类发酵分解为乳酸、醋酸、琥珀酸、乙醇、CO2和氢气等, 其外观表现为产气。除大肠杆菌外, 初期还有另外一些细菌活动,如丁酸菌进行丁酸发酵, 丙醋杆菌和丙酮梭菌可进行丙酸发酵。以上这些细菌的发酵活动, 可作为产香物质增加蔬菜制品的香味。
2.2 一般菌群
主要是酵母菌, 发酵蔬菜中的酵母菌可以从蔬菜采摘后本身表面带来, 也有空气中自然落入而来。常见的酵母主要是啤酒酵母、产醭酵母和鲁氏酵母等。酵母菌发酵所生成的乙醇对发酵蔬菜制品在后熟阶段发生酯化反应和生成芳香物质是很重要的。另外, 一些酵母菌大量繁殖会产生不愉快的酸臭味, 最后导致发酵蔬菜变质。
2.3 有害菌群
2.3.1 腐败菌
这些微生物使得发酵蔬菜产生不良气味, 甚至腐败变质, 失去食用价值。能导致蔬菜腐败变质的微生物主要是真菌中的霉菌、酵母菌和细菌中的腐败细菌。试验结果表明, 霉菌可使发酵蔬菜发生霉变,组织软化,产生不良的气味。腐败细菌的活动则分解利用蔬菜盐水浸出液中的糖分和蛋白质等, 使蔬菜腐烂生成具有恶臭的物质, 如尸胺、吲哚和硫化氢等, 使发酵蔬菜具有臭味、发黑。丁酸梭菌在厌氧条件下能发酵糖产生丁酸, 丁酸具有一种不愉快味。酵母菌中的产醭酵母能在浸液表面形成白膜, 影响外观和品质, 同时消耗发酵蔬菜制品中的营养成分。
2.3.2 病原菌
病原菌的侵入, 使人食后致病。有害的病原微生物主要是细菌, 如沙门氏菌、志贺氏菌、粪链球菌和大肠杆菌致病血清型等。这些微生物主要来源于采收新鲜蔬菜本身带菌、生产用具带菌和操作卫生条件不好。这些有害微生物都不耐高渗透压条件和酸性环境。他们一般在发酵初期存在, 到中、后期随着乳酸发酵的进行、乳酸的累积、pH 的下降,绝大多数都被抑制。
3 乳酸菌抑菌机制
研究资料表明, 乳酸菌对一些腐败菌和低温细菌有较好的抑制作用。其抗菌机制主要表现在以下几个方面。
3.1 乳酸菌产生的酸性物质对食品微生物的抑制作用
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、乙酸等。产生的乳酸等有机酸能显著降低环境 pH 值和 Eh ( 氧化还原电位) 值, 使环境保持酸性, 对于致病菌如痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、弯曲杆菌、葡萄球菌等有拮抗作用。
一般细菌生长的适宜 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: 介质的 pH 值、酸的离解程度、酸的种类。
3.2 过氧化氢抑菌作用
乳酸菌产生的过氧化氢能够激活过氧化氢酶一硫氰酸系统。抑制和杀灭革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性细菌, 如假单孢菌属、大肠杆菌类和沙门氏菌属等。乳酸菌具有黄素蛋白氧化酶活性, 在有氧条件下可产生过氧化氢。由于乳酸菌不含过氧化氢酶, 产生的过氧化氢可以在食物环境中不断积蓄,而对其他微生物 ( 如假单胞菌和金色葡萄球菌等)产生抑制作用。但是这种过氧化氢的产生和积蓄有赖于食物介质中氧的浓度、食物的形态和温度等,一般以较低温度、具有较高氧浓度的液态或半液态的食物环境为佳。
3.3 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 : 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 C02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。
3.4 细菌素抑菌作用
细菌素 ( Bacteriocin) 是细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一种具有抑菌活性的代谢产物, 通常是低分子量的多肽或者蛋白类物质。很多研究表明: 绝大多数乳酸菌在代谢过程中都会合成这种物质, 通称为乳酸菌素 ( Lactobacillin) 。与抗生素相比, 由于乳酸菌素是由安全的食品级微生物产生的蛋白或多肽类物质, 因此很容易被肠道系统的水解蛋白酶分解, 对肠道微生物菌群无不利影响。
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。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被发现。根据化学结构可把乳酸菌素分为窄抗菌谱和广抗菌谱两类, 根据其化学结构,可将其分为 4 类 : 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, 可有效抑制革兰氏阳性菌, 如一些腐败菌、致病菌和芽孢菌。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。
乳酸菌素的抑菌功能主要是通过利用其蛋白质结构上不同部位有不同的电价, 具有类似清洁剂功能, 可造成指标菌细胞膜结构部分改变, 一般而言, 其杀菌机制是先吸附在指标菌的细胞膜上、再侵入膜内而形成通透孔道, 以引起胞内重要物质如ATP、K+等的流失或生化反应障碍, 而导致指标菌死亡。乳酸菌素的功能类似抗菌素, 但作用机制不同, 具专一性, 完全不产生抗药性及毒性, 而且不易被小肠中胰蛋白酶破坏, 可有效抑制病原菌的生长。他们不仅对革兰氏阳性细菌有抑制作用, 而且对革兰氏阴性细菌是致病的一些革兰氏阳性细菌及阴性细菌, 如大肠杆菌、单胞增生利斯特菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、福氏志贺氏菌均有不同程度的抑制作用。
3.5 乳链菌肽抑菌作用
乳酸链球菌素 ( Nisin) , 又称为乳酸链球菌肽、尼生素等, 是由链球菌属 ( Streptococcus) 的乳酸链球菌 ( S.1actis) 在生长过程中产生的一类多肽化合物, 乳酸链球菌在分类学上属于血清学 N 群,所以“Nisin”这一名称即由“N 群抑菌物质 ( Ninhibitory Substance) 得来。乳酸链球菌肽于 1928年被 Rogerst Whittier 首先发现。Nisin 对于许多革兰氏阳性菌具有抑制作用, 包括葡萄球菌、利斯特氏菌、链球菌、微球菌、分枝杆菌、棒杆菌和乳杆菌等。一些产孢子的革兰氏阳性菌, 如芽孢杆菌、梭菌对乳链菌肽尤其敏感, 而他们的孢子比营养细胞更敏感。乳链菌肽对革兰氏阴性菌、酵母菌和霉菌没有作用 。
链球菌属的另一种———乳脂链球菌 ( S. cre-moris) 的一些菌株也能产生一种具有抑菌活性的蛋白类物质, 称之为双球菌素 ( diplococcin) , 对少数的革兰氏阳性菌具有抑制作用, 除 Nisin 之外,他是仅有的一种由乳酸菌产生的, 已被分离纯化的而且性质已被确认的抑菌物质。还有的研究者发现, 乳脂链球菌的另外一些菌株还能产生其他的抑菌物质。酿脓链球菌 ( S. pyogenes) 的某些菌株能产生一种类似于 Nisin 的抑菌物质, 称为链球菌素A- FF22 ( Streptococcin A- FF22) , 他和 Nisin 具有许多共同的性质。最近发现其中有些菌株能产生一种具有广谱抑菌活性的化合物。而在此同时, 人们发现乳酸菌在食品中的繁殖方面是一个出色的竞争对手, 他除了能产酸和过氧化物外, 有时也产生抑 菌 物 质 , 称 为 类 Nsin 物 质 ( Nsin- 1ike sub-stance) , 类 Nisin 物质似乎在链球菌属广泛存在，这一点仅在目前才被证实。1969 年, FAO/ WHO联合食品添加剂专家委员会确认乳链菌肽可作为食品防腐剂。到目前为止, 乳链菌肽已在全世界 50多个国家和地区广泛应用于食品防腐保鲜。Nisin 作为这些物质的先驱和代表, 其应用愈来愈广。
来源：惠合UHT灭菌机网
