利用細(xì)菌開發(fā)天然功能性食品添加劑研究進(jìn)展

李述日，吳清平，吳軍林

（1.廣東環(huán)凱微生物科技有限公司，廣東廣州510663；2.廣東省微生物研究所，廣東廣州510070）

利用細(xì)菌開發(fā)天然功能性食品添加劑研究進(jìn)展

李述日1，吳清平2，吳軍林1

（1.廣東環(huán)凱微生物科技有限公司，廣東廣州510663；2.廣東省微生物研究所，廣東廣州510070）

主要從兩個(gè)方面介紹了利用細(xì)菌開發(fā)天然功能性食品添加劑的發(fā)展?fàn)顩r：一方面是關(guān)于益生菌（雙歧桿菌和乳酸桿菌）的作用機(jī)理、醫(yī)療保健功能，以及開發(fā)針對(duì)不同人群的特定益生菌功能性食品添加劑的發(fā)展前景；另一方面是關(guān)于細(xì)菌代謝產(chǎn)物（乳酸鏈球菌素、溶菌酶、聚賴氨酸）的作用機(jī)理、醫(yī)療保健功能，以及開發(fā)細(xì)菌素相關(guān)的新型功能性食品添加劑的發(fā)展前景。

細(xì)菌，功能性食品添加劑，益生菌，細(xì)菌素

微生物與人類生活有著密切的關(guān)系，人們?cè)缇蛯⒂幸嫖⑸飸?yīng)用于食品發(fā)酵工業(yè)。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們?nèi)找媪私獾嚼梦⑸锇l(fā)酵可以得到高質(zhì)量的天然食品，利用微生物發(fā)酵制得的保健食品對(duì)人類的健康有著十分重要的意義。因此，以微生物為核心開發(fā)新型的天然功能性食品添加劑開始引起了人們極大的關(guān)注。其中，添加益生菌的功能性食品被視為重要的一類產(chǎn)品。進(jìn)一步深入研究益生菌的作用機(jī)制，開發(fā)針對(duì)不同消費(fèi)人群的特定產(chǎn)品，開發(fā)含非活菌的產(chǎn)品，成為未來益生菌研究的方向。細(xì)菌素具有高效、無毒、耐酸、耐高溫、無殘留、無抗藥性等優(yōu)點(diǎn)，作為天然食品防腐劑已經(jīng)被人們所熟知。許多國(guó)家掀起研發(fā)細(xì)菌素的熱潮，應(yīng)用細(xì)菌素特殊的生理特性，開發(fā)相關(guān)的功能性食品成為天然功能性食品添加劑新的研究方向。

1 雙歧桿菌

當(dāng)前，世界各國(guó)消費(fèi)者越來越關(guān)注食品中抗生素與化學(xué)藥物的殘留對(duì)人體的潛在危害，因而轉(zhuǎn)向積極尋求綠色食品的開發(fā)。在這種消費(fèi)趨勢(shì)的引導(dǎo)下，雙歧桿菌作為效力生產(chǎn)菌的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)研究無疑更具廣闊的前景。雙歧桿菌為革蘭氏陽性細(xì)長(zhǎng)桿菌，此桿菌同乳酸桿菌類似也無芽孢、鞭毛和莢膜，且無內(nèi)毒素也不產(chǎn)生外毒素。雙歧桿菌的主要作用機(jī)理在于其對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的輔助功能，它能有效地促進(jìn)免疫活性淋巴細(xì)胞增殖，并可通過黏膜免疫增強(qiáng)免疫應(yīng)答。雙歧桿菌制劑進(jìn)入機(jī)體后即可分泌小分子量多肽，此種多肽具有促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖的作用，從而使免疫活性細(xì)胞的數(shù)量增加，吞噬功能恢復(fù)。而且雙歧桿菌在其生長(zhǎng)過程中還能產(chǎn)生淀粉酶等多種消化酶，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，達(dá)到防病治病的目的［1］。

隨著多年的研究，人們逐漸認(rèn)識(shí)到雙歧桿菌是人體健康的重要保障。它在藥品和保健食品中的應(yīng)用與開發(fā)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)雙歧桿菌在醫(yī)療保健方面的研究取得了突破性的進(jìn)展。對(duì)正常共生微生物的免疫反應(yīng)被認(rèn)為是引發(fā)潰瘍性結(jié)腸炎相關(guān)炎癥的主要原因。彭繼承［2］研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌粗制代謝產(chǎn)物對(duì)小鼠潰瘍性結(jié)腸炎起主要的防治作用。由于小兒腸道維持生態(tài)平衡的特殊性，單純應(yīng)用抗生素治療小兒腹瀉不僅療效不高，部分患兒可導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)而轉(zhuǎn)為遷延性腹瀉。寧宏偉等［3］研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)治療基礎(chǔ)上加用雙歧桿菌活菌制劑治療小兒腹瀉取得了較好的效果。谷瑞華［4］通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了雙歧桿菌、腸球菌、乳桿菌和芽孢桿菌四聯(lián)活菌腸溶膠囊對(duì)國(guó)人慢性腹瀉治療的有效性與安全性。陳靜［5］發(fā)現(xiàn)，使用抗生素同時(shí)應(yīng)用雙歧桿菌片能夠降低小兒肺炎繼發(fā)腹瀉發(fā)生率。崔冬冰等［6］研究了靈芝孢子粉、雙歧桿菌對(duì)小白鼠腸道菌群失調(diào)的治療作用，指出靈芝孢子粉和雙歧桿菌對(duì)治療因抗生素引起的腸道菌群失調(diào)有顯著的作用。小兒厭食癥是以較長(zhǎng)期的食欲減退或消失、食量減少為主要癥狀。嚴(yán)重者可造成營(yíng)養(yǎng)不良及多種維生素與微量元素缺乏，影響小兒生長(zhǎng)發(fā)育，目前尚無特殊的治療方法。林順利［7］應(yīng)用雙歧桿菌四聯(lián)活菌片與白苓健脾顆粒聯(lián)合治療小兒厭食癥有肯定的療效。妊娠期特別是妊娠晚期常伴有便秘，困擾著廣大孕婦，多數(shù)可通過飲食療法緩解癥狀，而對(duì)頑固性便秘不得不用藥物治療，目前常用的緩瀉劑有引起腸蠕動(dòng)劇增，刺激子宮收縮，導(dǎo)致流產(chǎn)或早產(chǎn)發(fā)生的危險(xiǎn)。譚若春等［8］對(duì)雙歧桿菌三聯(lián)活菌膠囊治療375例孕婦伴便秘作了療效觀察，其效果顯著，無副作用，值得在臨床中推廣。雙歧桿菌的抗腫瘤作用是近年來微生態(tài)研究的熱點(diǎn)之一。王曉慶等［9］研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌在體外對(duì)大腸癌LoVo細(xì)胞具有顯著的殺傷作用，且濃度越大、作用時(shí)間越長(zhǎng)，其抑制作用越強(qiáng)，具有濃度和時(shí)間依賴性，其機(jī)制可能是通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用。劉朝陽［10］應(yīng)用雙歧桿菌治療肝硬化并發(fā)上消化道出血患者后，其感染發(fā)生率、肝性腦病發(fā)生率及病死率均明顯低于對(duì)照組。表明雙歧桿菌可有效預(yù)防肝硬化患者并發(fā)上消化道出血后并發(fā)腹腔感染及肝性腦病的發(fā)生，降低病死率。日本研究人員發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌能提高老人的免疫力，即使疫苗作用減弱，也能降低他們受流感病毒侵?jǐn)_的機(jī)率［11］。張英春［12］研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒雙歧桿菌PBa對(duì)大腸桿菌、痢疾桿菌、沙門氏菌都具有很強(qiáng)的抑制作用。青春雙歧桿菌的生理功能強(qiáng)于其他雙歧桿菌，可以為人體補(bǔ)充大量外源的雙歧桿菌和其他益生菌。郭俊杰［13］研究發(fā)現(xiàn)，青春雙歧桿菌細(xì)胞壁成分能激活小鼠腹腔巨噬細(xì)胞并且在體內(nèi)能抑制人膀胱癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

雙歧桿菌特殊的生理保健功能，使得開發(fā)與雙歧桿菌相關(guān)的功能性食品有著廣闊的市場(chǎng)前景。薛勝平［14］以玉米皮為主要原料，采用酸堿與酶復(fù)合法制成玉米膳食纖維基料，建立了雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌混合發(fā)酵工藝，制成具有保健功能的AB益生菌纖維咀嚼片。田洪濤［15］通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了雙歧桿菌發(fā)酵胡蘿卜汁牛乳的工藝條件，為工業(yè)化生產(chǎn)胡蘿卜汁雙歧桿菌酸乳提供了科學(xué)依據(jù)。焦宇知［16］研制了功能性無糖雙歧桿菌胡蘿卜酸奶。徐啟紅［17］利用草莓成分：維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維及果膠等，與牛奶混合后共發(fā)酵，生產(chǎn)出便于人體直接吸收和利用的保健型雙歧桿菌草莓酸奶。梁永海［18］以紅小豆為主要原料，經(jīng)糖化、發(fā)酵、調(diào)配后制成雙歧桿菌發(fā)酵保健飲料。劉漢武［19］以雙歧桿菌發(fā)酵乳與蕎麥芽汁為主要原料制成一種新型軟飲料。美國(guó)一家公司推出的SOD雙歧防癌酸奶，是將雙歧桿菌劑按一定比例混合后加入酸奶中制成的一種療效型功能性酸奶，有一定的抗癌作用。美國(guó)北美保健食品公司生產(chǎn)的未來型營(yíng)養(yǎng)口服液，采用人工培養(yǎng)的雙歧桿菌制取的細(xì)胞壁抗腫瘤組分和L-乳酸。當(dāng)前在研究開發(fā)保健食品中，常常把具有良好保健功能的食品原料進(jìn)行科學(xué)研究、合理配比和精細(xì)加工，使之具有更全面的保健功能。孔瑾［20］以紅薯為發(fā)酵基質(zhì)制備單一雙歧桿菌紅薯發(fā)酵保健飲料，獲得了含有足夠雙歧桿菌活菌含量的保健飲料。李代昆［21］通過生物法利用雙歧桿菌與釀酒酵母共同發(fā)酵麥汁，來增加啤酒中的功能性低聚糖，得到功能性啤酒。邱建［22］研究發(fā)現(xiàn)，雙歧啤酒具有良好的抗運(yùn)動(dòng)疲勞作用。目前，對(duì)果蔬制品的加工研究大多集中在把果蔬原料加工成果汁、果醬等產(chǎn)品，而對(duì)果蔬鮮片類型的食品研究較少，尤其利用雙歧桿菌加工復(fù)合果蔬鮮片的研究幾乎還是空白?？阻?3］研究了雙歧桿菌發(fā)酵復(fù)合果蔬鮮片的制備工藝，其產(chǎn)品在2℃下可保藏8d，雙歧桿菌活菌數(shù)在1.05×107cfu/mL以上。

21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，社會(huì)的進(jìn)步導(dǎo)致人們的精神壓力和工作壓力增大。尋求健康長(zhǎng)壽、提高生活質(zhì)量是生命科學(xué)研究的主題。雙歧桿菌的制品在日本、西歐和北美已十分流行，我國(guó)對(duì)雙歧桿菌及其制品的開發(fā)正在研究中，已經(jīng)在市場(chǎng)上見到部分的雙歧桿菌酵乳制品及菌制品。可以預(yù)見，在我國(guó)開發(fā)與雙歧桿菌相關(guān)的功能性食品有其巨大的潛力和廣闊的市場(chǎng)。我國(guó)對(duì)雙歧桿菌的認(rèn)識(shí)和相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)起步較晚，對(duì)雙歧桿菌的認(rèn)識(shí)水平仍然不夠深入，其產(chǎn)品的研發(fā)也很難避免低水平的重復(fù)。因此對(duì)于雙歧桿菌的生理活性及其生物學(xué)效應(yīng)機(jī)制仍需深入研究。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，可利用基因工程手段構(gòu)建新菌株，篩選出耐氧、耐酸等抗性強(qiáng)的菌株乃是今后研究的重要課題，片劑、膠囊、多樣化產(chǎn)品是開發(fā)的方向。

2 乳酸桿菌

近年來，隨著微生態(tài)學(xué)的迅速發(fā)展，微生態(tài)制劑作為免疫復(fù)活劑在醫(yī)療保健方面越來越受重視。乳酸桿菌作為主要的益生菌已廣泛應(yīng)用于食品及飼料加工業(yè)，在功能食品、醫(yī)療保健、微生態(tài)制劑等領(lǐng)域的應(yīng)用具有誘人的前景。乳酸桿菌為革蘭氏陽性無芽孢的細(xì)長(zhǎng)桿菌，無鞭毛，無莢膜，形態(tài)多樣，除德氏乳酸桿菌為專性厭氧菌外，其他菌種均為微需氧菌或兼性厭氧菌。乳酸桿菌作用機(jī)理主要表現(xiàn)在對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的競(jìng)爭(zhēng)、對(duì)吸附部位的競(jìng)爭(zhēng)、pH的改變、細(xì)菌素及抗生性物質(zhì)的產(chǎn)生等方面，從而阻抗致病菌群的生存、繁殖以及在消化道內(nèi)的定居和附著。乳酸桿菌在消化道的粘附和定植，使消化道內(nèi)的有益菌群得到了有效補(bǔ)充，使優(yōu)勢(shì)菌群在數(shù)量上和作用強(qiáng)度上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到恢復(fù)宿主抵抗力、修復(fù)腸道菌群屏障、治愈腸道疾病的作用。乳酸桿菌在消化道內(nèi)生成致密性膜菌群，形成微生物屏障，且乳酸桿菌具有促進(jìn)上皮細(xì)胞修復(fù)功能，既能抑制消化道粘附病原菌、中和毒性產(chǎn)物、防止毒素和廢物的吸收，又可提高上皮細(xì)胞對(duì)病原的抗侵襲力。乳酸桿菌可以刺激獲得性免疫系統(tǒng)，包括激活淋巴細(xì)胞及抗體的產(chǎn)生。乳酸桿菌的代謝能顯著減少腸管對(duì)膽固醇的吸收，從而導(dǎo)致機(jī)體血清中膽固醇的含量下降，同時(shí)乳酸桿菌吸收部分膽固醇并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟懰猁}排出體外［24］。

乳酸桿菌具有無污染、無毒素殘留、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，符合可持續(xù)發(fā)展要求。近年來，研究學(xué)者對(duì)乳酸桿菌在醫(yī)療保健作用方面進(jìn)行了大量的研究，取得了階段性的進(jìn)展，為開發(fā)乳酸桿菌相關(guān)功能食品提供了理論依據(jù)。重癥急性胰腺炎患者由于長(zhǎng)期禁食，腸道營(yíng)養(yǎng)缺乏，保護(hù)性細(xì)菌的繁殖受到抑制，同時(shí)從食物中獲得的菌量減少，廣譜抗生素的應(yīng)用又使大量有益菌被殺滅，從而使耐藥的條件致病菌大量繁殖，成為病菌的來源。張昆［25］研究發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌對(duì)實(shí)驗(yàn)性急性胰腺炎損傷有著明顯的修復(fù)作用。最近又發(fā)現(xiàn)小鼠口服LGG能抑制膀胱癌的生長(zhǎng)［26］，經(jīng)熱殺死的乳酸桿菌在小鼠脾臟細(xì)胞增生以及影響細(xì)胞因子方面依然具有作用，并且不影響動(dòng)物體內(nèi)正常的免疫反應(yīng)。幽門螺桿菌是慢性胃炎的主要致病因子和胃癌發(fā)生的協(xié)同因子，與消化性潰瘍的發(fā)病密切相關(guān)。張學(xué)英［27］證明了嗜酸乳桿菌對(duì)幽門螺桿菌具有較強(qiáng)的抑制作用。王錦鴻［28］研究發(fā)現(xiàn)，人嗜酸乳桿菌對(duì)幽門螺桿菌具有較強(qiáng)的抑制作用，并且表現(xiàn)出對(duì)胃內(nèi)強(qiáng)酸和十二指腸的高膽鹽環(huán)境具有較強(qiáng)的耐受性。斯日古楞［29］篩選出具有高效降低膽固醇功效的嗜酸乳桿菌菌株，同時(shí)研究證明了該菌株對(duì)酸、膽鹽具有較強(qiáng)的耐受性。曲曉娟［30］研究表明，嗜酸乳桿菌對(duì)口腔白色念珠菌感染有明顯的抑制作用。李德懿［31］闡述了嗜酸乳桿菌對(duì)牙周致病菌的抑制作用，研究了嗜酸乳桿菌作為“效應(yīng)株”導(dǎo)入體內(nèi)的途徑、劑量、療程及機(jī)制等，進(jìn)一步研究嗜酸乳桿菌作為牙周病生態(tài)防治方法的可能性，可為人類盡快實(shí)現(xiàn)牙周病替代療法提供科學(xué)依據(jù)。張玉磊［32］采用微膠囊化技術(shù)對(duì)菌體進(jìn)行包埋處理，同時(shí)模擬人工胃液與腸液等極端環(huán)境條件，從活菌數(shù)、發(fā)酵活力、水解蛋白活性、β-半乳糖苷酶活力等多個(gè)方面，探索微膠囊化技術(shù)在改善和提高嗜酸乳桿菌存活性能方面的效果，以期為拓寬嗜酸乳桿菌的應(yīng)用價(jià)值提供理論和技術(shù)依據(jù)。

近年來發(fā)酵乳制品的醫(yī)療保健作用日益受到注目，市售的酸奶大多數(shù)采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌，但這兩種菌經(jīng)不住胃酸和膽汁的殺傷作用，也不能在腸內(nèi)定植，其存活率僅有0.065%～0.1%，其有益作用受到了很大的限制。干酪乳桿菌能夠耐受有機(jī)體的防御機(jī)制，其中包括口腔中的酶，胃液中低pH和小腸的膽汁酸等，所以干酪乳桿菌進(jìn)入人體后可以在腸道內(nèi)大量存活，起到調(diào)節(jié)腸內(nèi)菌群平衡、促進(jìn)人體的消化吸收等作用。因此，將干酪乳桿菌應(yīng)用于酸奶生產(chǎn)，會(huì)提高酸奶的良好吸收，提高酸奶的保健功能。張麗萍［33］對(duì)干酪乳桿菌在發(fā)酵過程中的發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、接種量等發(fā)酵條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得出最佳的適于酸奶生產(chǎn)的工藝參數(shù)。因此，將干酪乳桿菌作為發(fā)酵劑，用于新型保健型酸奶的研究與生產(chǎn)是完全可行的。目前，嗜酸乳桿菌在酸奶中的應(yīng)用很普遍，但在發(fā)酵乳飲料中的應(yīng)用還不廣泛。發(fā)酵乳飲料由于其風(fēng)味獨(dú)特而深受廣大消費(fèi)者的青睞，其乳糖大部分被降解，更適于有乳糖不耐癥的人群，對(duì)亞洲人具有更大的現(xiàn)實(shí)意義。嗜酸乳桿菌是能利用蔗糖、果糖發(fā)酵的重要乳酸菌，王世強(qiáng)［34］對(duì)嗜酸乳桿菌在果蔬發(fā)酵飲料中的生長(zhǎng)和存活模式做了初步研究，以便為果蔬發(fā)酵飲料的研制與開發(fā)提供理論和實(shí)踐參考。蔡華珍［35］研制出了蘆薈嗜酸乳桿菌保健酸乳，充分發(fā)揮了蘆薈的藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。牛生洋［36］利用嗜酸乳桿菌為發(fā)酵菌種，生產(chǎn)出嗜酸乳桿菌板栗酸乳保健飲品，既利用了嗜酸乳桿菌的保健作用，又提高了板栗的附加值，豐富了市場(chǎng)，滿足了人們多元化的消費(fèi)需求。賈建波［37］探討了決明子多糖嗜酸乳桿菌發(fā)酵乳的加工工藝，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)嗜酸乳桿菌多糖發(fā)酵乳相關(guān)產(chǎn)品具有一定的指導(dǎo)意義。趙瑞香［38］研制的胡蘿卜嗜酸乳桿菌乳酒在 4℃下貯存 15d，酸度適宜，活菌數(shù)高于107cfu/mL。胡蘿卜乳酒作為一種新型的發(fā)酵乳飲料，不僅富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)味道獨(dú)特，是一種既有乳酸發(fā)酵，又有酒精發(fā)酵的低酒精飲品，為功能性飲品提供了新的途徑。金艷梅［39］以嫩黑玉米和鮮牛奶為主原料，經(jīng)嗜酸乳桿菌發(fā)酵后，混合調(diào)配成乳酸發(fā)酵飲料，具有雙重的營(yíng)養(yǎng)功效，使產(chǎn)品更易消化吸收。國(guó)內(nèi)對(duì)嗜酸乳桿菌發(fā)酵豆乳的研究報(bào)道很少，孟岳成［40］通過研究嗜酸乳桿菌在豆乳中的生長(zhǎng)情況，探討了嗜酸乳桿菌發(fā)酵豆乳的優(yōu)化工藝條件。在食品中嗜酸乳桿菌活菌數(shù)不少于106cfu/mL才能充分發(fā)揮其保健食療作用。為了最大限度地利用嗜酸乳桿菌的保健作用，根據(jù)桿菌和球菌的共生關(guān)系，劉希山［41］用嗜酸乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵，制作的嗜酸乳桿菌發(fā)酵乳在4℃下貯存11d，酸度適宜，活菌數(shù)高于107cfu/mL，桿球菌比例均衡，仍具有良好的食療保健作用。

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的營(yíng)養(yǎng)狀況不斷改善。但是，人們工作生活也日益忙碌，健康狀況卻令人擔(dān)憂，其中腸道健康的問題也日趨嚴(yán)重。在美國(guó)，約有3500萬人患有腸易激綜合癥；在中國(guó)，腸易激綜合癥的發(fā)病率亦有10%。針對(duì)這個(gè)問題，開發(fā)乳酸桿菌相關(guān)的功能性產(chǎn)品一方面改善市場(chǎng)上乳酸菌飲料口味單一的現(xiàn)狀；另一方面符合現(xiàn)代食品向保健方向發(fā)展的趨勢(shì)，使乳酸飲料營(yíng)養(yǎng)保健功能進(jìn)一步提高，以滿足消費(fèi)者需要。

3 乳酸鏈球菌素

乳酸鏈球菌素（Nisin），亦稱乳球菌肽或乳鏈菌肽，生產(chǎn)菌株無毒，能抑制各種革蘭氏陽性菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞及芽孢，現(xiàn)已被50多個(gè)國(guó)家作為天然生物防腐劑廣泛應(yīng)用于食品中，來抑制細(xì)菌引起的腐敗。Nisin的抑菌機(jī)理主要是作用在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞膜上，它可以抑制細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖等的生物合成，使細(xì)胞膜和磷脂化合物的合成受阻，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外泄，引起細(xì)胞裂解。Nisin在微生物之間不存在交叉抗性，因此有抗生素的治療作用。它不同于其它抗生素，細(xì)菌不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生抗性，比抗生素對(duì)細(xì)菌更有效，且用量也要小得多。

鑒于乳酸鏈球菌素的抑菌特性和物理化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用越來越得到人們的普遍關(guān)注。王芳等［42］將從奶牛場(chǎng)的乳房炎病例分離到的金黃色葡萄球菌和無乳鏈球菌進(jìn)行藥敏實(shí)驗(yàn)表明，50%以上的金黃色葡萄球菌菌株對(duì)苯唑青霉素等藥物產(chǎn)生耐藥性，乳酸鏈球菌素在體外對(duì)無乳鏈球菌和金黃色葡萄球菌均有抗菌作用。C Sar等［43］研究發(fā)現(xiàn)，硝酸鹽結(jié)合Nisin能夠控制綿羊瘤胃甲烷的生成。B Santoso等［44］在羊草飼料中添加Nisin對(duì)羊瘤胃甲烷的生成、氮和能量代謝的影響進(jìn)行了研究。近年來，研究證實(shí)了Nisin和萬古霉素有相同的作用位點(diǎn)，特別是以Nisin為主要形式的羊毛硫細(xì)菌素家族在治療老鼠因葡萄球菌引起的傳染性疾病和人類的痤瘡上所取得的成功，致使Nisin在醫(yī)療保健方面的作用引起了人們的關(guān)注［45］。胃潰瘍是一種3%～10%人群患有的胃和十二指腸的慢性炎癥，主要元兇是幽門螺桿菌。研究人員發(fā)現(xiàn)，幽門螺桿菌對(duì)Nisin比較敏感，而且這種敏感性因螯合劑的存在而顯著提高，這意味著可以用Nisin來治療或預(yù)防胃潰瘍。C.C.Aranha等［46］研究發(fā)現(xiàn)，乳酸鏈球菌素是一種天然的避孕抗菌肽，目前已成為臨床實(shí)驗(yàn)的焦點(diǎn)。Timucin Ugurlu等［47］研究制備了含有乳酸鏈球菌素、果膠、羥丙基甲基纖維素壓縮腸溶片，發(fā)明了可用于治療結(jié)腸性傳染病例如難辨梭狀芽孢桿菌和抗萬古霉素腸球菌的Nisin片劑。

Nisin因易為生物體內(nèi)α-胰凝乳蛋白酶降解掉且在中性環(huán)境溶解度不高，所以在醫(yī)療保健方面的應(yīng)用十分有限。隨著人們對(duì)Nisin的深入研究，通過片劑、膠囊等形式將Nisin作為天然功能性食品添加劑應(yīng)用于功能食品領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)其醫(yī)療保健的作用。如在口香糖中添加Nisin可以抑制引起口腔疾病的乳酸菌，防止齲齒和牙齦炎，從而達(dá)到口腔保健的目的。

4 溶菌酶

溶菌酶由單核-巨噬細(xì)胞分泌，是溶酶體酶的一種，作用于肽聚糖、細(xì)菌細(xì)胞壁，是一種有效的抗菌劑。它能切斷肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的β-1，4糖苷鍵之間的聯(lián)結(jié)，破壞肽聚糖支架，在內(nèi)部滲透壓的作用下使細(xì)胞脹裂開，引起細(xì)菌裂解。有些革蘭氏陰性菌，如埃希氏大腸桿菌、傷寒沙門菌，也會(huì)被溶菌酶破壞。人和動(dòng)物細(xì)胞無細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)亦無肽聚糖，而其能在胃腸內(nèi)被消化和吸收，對(duì)人體無毒害作用，溶菌酶是高鹽基蛋白質(zhì)，具有一定的保健作用，是一種安全系數(shù)很高的食品保鮮劑、營(yíng)養(yǎng)保健品和藥品。

國(guó)內(nèi)外對(duì)溶菌酶作為生物防腐劑應(yīng)用于食品工業(yè)進(jìn)行了大量的研究，使其在乳制品、肉制品、酒類發(fā)酵、水果防腐等方面的應(yīng)用大幅增加。但是溶菌酶在醫(yī)療保健功能方面的研究還處于起步階段，有關(guān)溶菌酶抗菌功能以外的其它未知生物學(xué)作用已成為研究的熱點(diǎn)。由于溶菌酶具有良好的理化特性，在臨床上具有潛在的使用價(jià)值。G Sava報(bào)道［48］，對(duì)患有帶狀皰疹和單純性皰疹的老年病人治療證實(shí)了口服溶菌酶的活性，還證明了這種藥可增加的量以增強(qiáng)免疫作用，它還可使血清中補(bǔ)體的活性正常化。柴向華等［49］研究發(fā)現(xiàn)，口服溶菌酶腸溶片后，有高效的輔助抗菌功能，加快小兒急性鼻竇炎的痊愈。溶菌酶對(duì)表層性潰瘍的治療效果比對(duì)深層性潰瘍的效果好。對(duì)于輕型的口腔潰瘍，口服溶菌酶含片即可治愈［50］。Kristala等［51］用田鼠實(shí)驗(yàn)感染Smutans病菌建立模型，再用含溶菌酶的軟膏涂布于牙齒表面，與空白對(duì)照作比較，發(fā)現(xiàn)溶菌酶有明顯效果。劉源崗等［52］研究了溶菌酶微球的制備，利用溶菌酶的緩釋實(shí)現(xiàn)殼聚糖基組織工程支架材料的體內(nèi)降解調(diào)控。近年來，人們正研究用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)溶菌酶，使其在食品工業(yè)領(lǐng)域和生物工程開發(fā)研究領(lǐng)域也能大有作為。將溶菌酶添加至牛乳或其乳制品中，可以改良牛乳，以抑制腸道中腐敗微生物的生存，同時(shí)直接或間接地促進(jìn)腸道中雙歧桿菌的增殖。在奶粉或鮮乳中添加溶菌酶后，不但可以起到防腐保鮮和延長(zhǎng)保存期的作用，而且還有利于嬰兒腸道細(xì)菌正?；?，增強(qiáng)嬰兒的免疫力［53］。

近年來，我國(guó)也相繼開展了一些有關(guān)溶菌酶的研究工作，但溶菌酶制造業(yè)還停留在規(guī)模小、設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后的階段。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和醫(yī)藥、食品、生物化工等工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)溶菌酶的需求量也會(huì)不斷加大，開發(fā)與溶菌酶相關(guān)的功能性食品添加劑有著廣闊的發(fā)展前景。

5 聚賴氨酸

聚賴氨酸是日本酒井平一和島昭二兩位博士在大量篩選有價(jià)值的放線菌時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種新型聚合物，由25～30個(gè)賴氨酸殘基聚合而成，研究發(fā)現(xiàn)其具有強(qiáng)烈的抑菌能力，可以作為天然防腐劑應(yīng)用于食品的保鮮。目前聚賴氨酸已在日本工業(yè)化生產(chǎn)，采用葡萄糖為原料使用鏈霉菌發(fā)酵法生產(chǎn)。聚賴氨酸具有廣譜抑菌性，對(duì)引起食物中毒與腐敗的菌均有強(qiáng)烈的抑制作用。聚賴氨酸的熱穩(wěn)定性非常好，在中性和微酸性環(huán)境中有較強(qiáng)的抑菌性，而在酸性和堿性條件下抑菌效果不理想。抑菌機(jī)理主要表現(xiàn)在破壞微生物的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞的物質(zhì)、能量和信息傳遞中斷最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。研究表明，對(duì)于聚賴氨酸生產(chǎn)菌株，其本身具有與菌體細(xì)胞膜緊密結(jié)合的聚賴氨酸降解酶，該酶起到保護(hù)菌體的作用［54］。

近年來，研究學(xué)者對(duì)聚賴氨酸應(yīng)用于食品防腐保鮮方面已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，但在醫(yī)療保健方面的研究還很少。Neda等［55］對(duì)聚賴氨酸進(jìn)行了毒理學(xué)研究，經(jīng)慢性和亞急性喂飼小鼠實(shí)驗(yàn)證明了聚賴氨酸沒有毒性，甚至當(dāng)聚賴氨酸達(dá)到高劑量水平時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生任何的不利效果或基因突變。此外，聚賴氨酸對(duì)生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)，以及胚胎的發(fā)育、后代的生長(zhǎng)，甚至第二代的胚胎發(fā)育都不會(huì)產(chǎn)生毒性。陳星［56］研究發(fā)現(xiàn)，聚賴氨酸對(duì)從奶牛子宮內(nèi)分泌物中分離到的凝固酶陰性葡萄球菌、牛鏈球菌、化膿鏈球菌、大腸桿菌、普通變形桿菌和肺炎克雷伯氏菌均具有良好的抑制作用。HoY［57］研究發(fā)現(xiàn)聚賴氨酸與右旋糖苷通過美拉德反應(yīng)后所得的產(chǎn)物有較強(qiáng)的乳化能力，甚至比商用乳化劑（如Sunsoft SE-11和Q-18S）的效果更好，同時(shí)還不受高NaCl濃度的影響，研究還發(fā)現(xiàn)所得產(chǎn)物中聚賴氨酸的抗菌性幾乎完全被保留。當(dāng)今肥胖已經(jīng)成為一種非常嚴(yán)重的疾病，Kito［58］首次報(bào)道了關(guān)于脂肪酶抑制劑活性特征及聚賴氨酸對(duì)飯后甘油三脂的抑制作用，指出聚賴氨酸能夠作用于含有膽鹽和磷酸膽堿的乳劑并使其分解，從而能夠通過抑制胰脂肪酶活性來制止小腸對(duì)飲食過程中脂肪的吸收，是一種良好的食療劑。

聚賴氨酸具有抑菌譜廣、水溶性好、安全性高、熱穩(wěn)定性好、抑菌pH范圍廣等特點(diǎn)，因而在食品保鮮方面的應(yīng)用越來越多，是目前天然防腐劑中具有優(yōu)良防腐性能和巨大商業(yè)潛力的微生物類食品防腐劑。迄今為止，聚賴氨酸的微生物發(fā)酵在日本已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，年產(chǎn)千噸聚賴氨酸的現(xiàn)代化工業(yè)裝置已建成投產(chǎn)。但該技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未列入使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。所以加快研究聚賴氨酸的生產(chǎn)工業(yè)化、實(shí)際應(yīng)用及檢測(cè)，并加快發(fā)展運(yùn)用高新技術(shù)提高其質(zhì)量、檔次，以進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)功能食品的發(fā)展，將會(huì)在未來幾年創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

6 展望

從自然界發(fā)掘蘊(yùn)藏量極其豐富的微生物資源，制成人們喜愛的保健食品，無論從短期解決保健食品短缺，還是從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮改善人類的食品結(jié)構(gòu)，提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，增進(jìn)保健功效，增強(qiáng)人們的健康素質(zhì)來講，都具有極其重要的現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。微生物在食品工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，越來越引起全人類的高度重視，這必將給人類帶來更廉價(jià)、更健康、更營(yíng)養(yǎng)保健的食品，而且很大程度上滿足人們對(duì)天然無公害食品的要求。隨著生物工程技術(shù)的不斷深入，利用生物工程技術(shù)手段，由微生物的某種特定功能開發(fā)系列健康的功能性食品成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。目前我國(guó)功能性食品行業(yè)科技含量仍然較低，常出現(xiàn)一個(gè)產(chǎn)品剛上市后，全國(guó)各地都上馬的現(xiàn)象，既形成惡性競(jìng)爭(zhēng)又浪費(fèi)資源，因此提高行業(yè)的技術(shù)門檻是當(dāng)務(wù)之急，今后著力于開發(fā)科技含量高的新產(chǎn)品相當(dāng)必要。

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Research development of preparation natural functional food additives from bacteria

LI Shu-ri1，WU Qing-ping2，WU Jun-lin1
（1.Guangdong Huankai Microbial Sciamp;Tech Co.，Ltd.，Guangzhou 510663，China；2.Guangdong Institute of Microbiology，Guangzhou 510070，China）

The progress of preparation natural functional food additives from bacteria was introduced from two aspects.On the one hand is about the mechanism and health care functions of probiotics（lactobacillus and bifidobacterium），and the prospects of developing specific probiotic functional food additives for different groups of people.On the other hand is about the mechanism and health care functions of bacterial metabolites（nisin，lysozyme，polylysine），and the prospects of developing the new bacteriocin-related functional food additives.

bacteria；functional food additives；probiotics；bacteriocin

TS202.3

A

1002-0306（2011）02-0425-06

2010-01-08

李述日（1982-），男，碩士，研究方向：功能性食品添加劑應(yīng)用技術(shù)。