乳酸菌細(xì)菌素研究進(jìn)展 及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工中的應(yīng)用

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(1.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院,上海 200093; 2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所,上海 200090; 3.福建省閩東水產(chǎn)研究所,福建寧德 352100)

我國(guó)是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó),養(yǎng)殖產(chǎn)量自1990年開(kāi)始連年居世界首位,消費(fèi)者對(duì)水產(chǎn)品的需求量也日益增加[1]。然而,水產(chǎn)品在養(yǎng)殖、加工儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中易受到有害微生物的侵害和污染,這就影響水產(chǎn)品的養(yǎng)殖產(chǎn)量及食用安全。常用抑菌方式有通過(guò)添加抗生素等抑菌物質(zhì)以及采用高溫高壓滅菌等滅菌方式來(lái)抑制水產(chǎn)養(yǎng)殖及加工過(guò)程中有害微生物的侵染[2]。然而高溫高壓滅菌會(huì)引起水產(chǎn)品中熱敏性營(yíng)養(yǎng)成分的流失,造成其品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的下降;防腐劑、保鮮劑等食品添加劑可能對(duì)人體具有潛在危害;抗生素在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中的過(guò)度使用,會(huì)造成養(yǎng)殖水體、水產(chǎn)品的污染和耐藥性細(xì)菌的產(chǎn)生[3]。當(dāng)前耐藥性致病菌在水產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)頻率越來(lái)越高,已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類健康安全,引起了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)及加工業(yè)極大地關(guān)注[3]。因此尋求天然、安全和高效的抑菌劑對(duì)水產(chǎn)品加工及養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。

細(xì)菌素是一類由核糖體合成,對(duì)同種或種屬關(guān)系較近的細(xì)菌具有抑制作用的多肽或蛋白質(zhì)[4]。與傳統(tǒng)的抗生素不同,細(xì)菌素由基因編碼,核糖體合成,抗菌譜較窄、抑制目標(biāo)微生物具有特異性強(qiáng)的特點(diǎn),因此細(xì)菌素抑菌效能高。抗生素是由微生物發(fā)生酶促反應(yīng)而合成的次級(jí)代謝產(chǎn)物,抗菌譜較細(xì)菌素廣,而抑菌效應(yīng)較細(xì)菌素低。抗生素作用方式比較多,可以通過(guò)阻礙細(xì)胞壁合成、增強(qiáng)細(xì)胞膜的通透性、抑制蛋白質(zhì)合成、阻礙DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄、影響細(xì)菌的代謝等方式達(dá)到抑菌效果[4-5];而已知的細(xì)菌素抑菌作用方式單一,主要是通過(guò)形成孔道或者溶解細(xì)胞膜來(lái)對(duì)細(xì)菌進(jìn)行抑制[4]。

乳酸菌被普遍認(rèn)為是安全的微生物,因此乳酸菌細(xì)菌素也可當(dāng)做傳統(tǒng)食品添加劑和抗生素的替代品[6]。然而,目前乳酸菌細(xì)菌素中只有乳酸鏈球菌素(nisin)通過(guò)FDA/WHO認(rèn)證,并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),其主要原因是大部分乳酸菌細(xì)菌素的作用機(jī)理研究得不夠清楚,從而影響了乳酸菌細(xì)菌素的進(jìn)一步應(yīng)用[6-7]。本文根據(jù)現(xiàn)有乳酸菌細(xì)菌素的研究進(jìn)展,按照乳酸菌細(xì)菌素的特征進(jìn)行分類,并闡述其抑菌機(jī)理,總結(jié)乳酸菌細(xì)菌素在水產(chǎn)養(yǎng)殖及加工方面的應(yīng)用研究,為乳酸菌細(xì)菌素的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 乳酸菌細(xì)菌素的分類

乳酸菌細(xì)菌素的分類較復(fù)雜,且一直存在爭(zhēng)論[8-12]。Klaenhammer[8]將細(xì)菌素分為四類:I類是以乳鏈菌肽為代表的低分子量(<5 kDa)的羊毛硫抗生素類熱穩(wěn)定肽;II類為小分子量(<10 kDa)非羊毛硫抗生素類熱穩(wěn)定肽,包括IIa、IIb和IIc三個(gè)亞類;III類是高分子量(>30 kDa)的熱不穩(wěn)定肽;IV類是肽與碳水化合物或脂質(zhì)的復(fù)合物。Cleveland等[9]認(rèn)為IV類細(xì)菌素是未完全純化的一類細(xì)菌素,所以不是一類新的細(xì)菌素。Cotter等[10]提出了一種新的分類方法,將細(xì)菌素分為兩類:羊毛硫抗生素類細(xì)菌素(I類),非羊毛硫抗生素類細(xì)菌素(II類),將III類細(xì)菌素定義為溶菌素,取消了IV類細(xì)菌素的分類。Drider等[11]根據(jù)細(xì)菌素的生化特征將乳酸菌細(xì)菌素分為三大類:I類是熱穩(wěn)定的短肽(19～38氨基酸殘基);II類由具有兩親螺旋結(jié)構(gòu)的小型熱穩(wěn)定肽(<10 kDa)組成;III類是有復(fù)雜活性和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的大分子量的(>30 kDa)熱不穩(wěn)定細(xì)菌素。根據(jù)細(xì)菌素的生物、物理、遺傳特性以及抑菌作用等特點(diǎn),將乳酸菌細(xì)菌素分為四類(見(jiàn)表1)。

表1 乳酸菌細(xì)菌素的分類Table 1 Classification of bacteriocins produced by LAB

1.1 I類乳酸菌細(xì)菌素

I類乳酸菌細(xì)菌素是短肽/羊毛硫抗生素類抑菌肽(<5 kDa,19～37個(gè)氨基酸),其一級(jí)結(jié)構(gòu)中含有氨基酸羊毛硫氨酸和甲基羊毛硫氨酸[25-26]。I類乳酸菌細(xì)菌素是翻譯后修飾的熱穩(wěn)定肽,該類細(xì)菌素通常對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有高效的抑制作用[27]。根據(jù)形態(tài)的不同又可以分為兩個(gè)亞類:Ia類和Ib類乳酸菌細(xì)菌素。Ia類乳酸菌細(xì)菌素是細(xì)長(zhǎng)型的,分子量在2～4 kDa之間,nisin是這類細(xì)菌素的典型代表[13-14]。Ib類乳酸菌細(xì)菌素是典型的球狀,分子量在2～3 kDa之間,帶負(fù)電荷或無(wú)凈電荷的細(xì)菌素[28]。

1.2 II類乳酸菌細(xì)菌素

II類乳酸菌細(xì)菌素是具有熱穩(wěn)定性,分子量小(<10 kDa),類似片球菌素的非修飾抑菌肽。分為以下六個(gè)亞類:

1.2.1 IIa類乳酸菌細(xì)菌素 IIa類乳酸菌細(xì)菌素一般由37～48個(gè)氨基酸殘基組成,這些氨基酸殘基具有β-折疊片構(gòu)型、帶正電荷、高保守的親水性N端和一到兩個(gè)低保守的兩親性或疏水性α-螺旋的C-末端。IIa類細(xì)菌素等電點(diǎn)一般較高,存在親水性N-末端,通過(guò)ABC運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)共有序列Tyr-Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cys[YGNGV(X)C(X)C(X)V(X)A]的系統(tǒng)[15-16];IIa類乳酸菌細(xì)菌素對(duì)李斯特菌(Listeriaspp.)有較強(qiáng)的抑制活性,因此IIa類乳酸菌細(xì)菌素在乳制品中具有很大的應(yīng)用價(jià)值[28-31]。

1.2.2 IIb類乳酸菌細(xì)菌素 IIb類乳酸菌細(xì)菌素(雙肽細(xì)菌素)是由兩種不同的氨基酸肽類寡聚體形成,可以進(jìn)一步細(xì)分為E-型和S-型兩個(gè)類型。E-型是功能增強(qiáng)型,即每個(gè)多肽都有活性,但抑菌活性會(huì)隨著另一個(gè)多肽的存在而增強(qiáng),代表性的是Lactacin F[17];S-型是功能協(xié)同型,此類乳酸菌細(xì)菌素的活性依賴于兩個(gè)肽鏈。即任何一個(gè)肽鏈單獨(dú)作用時(shí)無(wú)活性,只有兩個(gè)肽鏈協(xié)同作用下才有抑菌活性,此類細(xì)菌素的代表為L(zhǎng)cn G[18]。

1.2.3 IIc類乳酸菌細(xì)菌素 IIc類乳酸菌細(xì)菌素是由前導(dǎo)肽帶出胞外、具有熱穩(wěn)定的環(huán)形抑菌肽[19],與其他線性結(jié)構(gòu)的乳酸菌細(xì)菌素相比,IIc類乳酸菌細(xì)菌素結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、耐熱效力更高、對(duì)蛋白水解消化更穩(wěn)定,抑菌譜更廣。此類細(xì)菌素可以進(jìn)一步分成兩類:硫醇類和胱氨酸類細(xì)菌素。硫醇類細(xì)菌素具有兩個(gè)半胱氨酸殘基,而胱氨酸類細(xì)菌素只有一個(gè)半胱氨酸殘基[19]。

1.2.4 IId、IIe和IIf類乳酸菌細(xì)菌素 IId類乳酸菌細(xì)菌素是沒(méi)有合成N-末端前導(dǎo)序列或信號(hào)肽的一類細(xì)菌素,和其他II類的主要區(qū)別就在于此[12]。IIe類乳酸菌細(xì)菌素是由三種及以上不同的氨基酸肽類組成的多肽類細(xì)菌素,由較大的蛋白特異性降解形成的,如Aureocin A70[21]和Garvicin KS[22]。IIf類是熱穩(wěn)定性強(qiáng)的其他II類乳酸菌細(xì)菌素,這類細(xì)菌素主要由單鏈非類片球菌或其他細(xì)菌素的組合而成的,無(wú)相似序列。

1.3 III類乳酸菌細(xì)菌素

III類乳酸菌細(xì)菌素是由高分子量(>30 kDa)、熱穩(wěn)定性差的一類抑菌肽組成。這類細(xì)菌素可進(jìn)一步分為兩個(gè)亞類,其中IIIa類是溶菌性細(xì)菌素;IIIb類是非溶菌性細(xì)菌素[23-24]。IIIa類通常以酶切的方式裂解細(xì)菌的細(xì)胞壁,從而達(dá)到抑菌的目的。

1.4 IV類乳酸菌細(xì)菌素

IV類乳酸菌細(xì)菌素是一種帶正電荷的疏水性大分子,與其他大分子形成大復(fù)合物的抑菌肽[24]。由于現(xiàn)有提純手段的局限,未能將細(xì)菌素與復(fù)合大分子完全分離,所以把這類細(xì)菌素暫歸為IV類細(xì)菌素。近年來(lái),通過(guò)分離方法和全基因組測(cè)序技術(shù)結(jié)合,將一些原本屬于IV類細(xì)菌素重新進(jìn)行了劃分,如植物乳桿菌素S(Plantaricin S)就是通過(guò)提純后重新將其劃歸于IIb類的典型代表。

2 乳酸菌細(xì)菌素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌抑菌機(jī)制

由于細(xì)菌素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有高效的抑制作用,而對(duì)革蘭氏陰性菌、霉菌等可能無(wú)抑菌作用或效果不明顯,因此大多數(shù)抑菌機(jī)理研究主要針對(duì)的是革蘭氏陽(yáng)性菌[32-33]。相關(guān)研究表明,乳酸菌細(xì)菌素主要通過(guò)與細(xì)胞膜受體特異性結(jié)合,促進(jìn)細(xì)菌素在目標(biāo)細(xì)菌的細(xì)胞膜上形成“核結(jié)構(gòu)”,從而破壞細(xì)胞膜的完整性,造成目標(biāo)細(xì)菌的質(zhì)子動(dòng)力的消散,從而導(dǎo)致目標(biāo)細(xì)胞死亡[34-36]。

2.1 I類乳酸菌細(xì)菌素抑菌機(jī)制

I類乳酸菌細(xì)菌素的作用機(jī)制主要分為a、b兩類。Ia類羊毛硫類細(xì)菌素是通過(guò)連接細(xì)胞膜上受體(lipid II),形成短暫的、非選擇性跨膜孔通道,對(duì)質(zhì)子動(dòng)力產(chǎn)生干擾,從而影響氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn),造成細(xì)胞內(nèi)小分子流失[37]。目前Ia類細(xì)菌素中研究最透徹、應(yīng)用最廣泛的是nisin[38]。相關(guān)研究表明,nisin作用機(jī)制依賴于作用濃度:nisin濃度低時(shí),通過(guò)抑制細(xì)胞壁合成起作用;nisin濃度高時(shí),通過(guò)形成孔通道起作用[39]。Ib類細(xì)菌素基于它們的剛性和球狀結(jié)構(gòu),通過(guò)靜電吸引與細(xì)胞膜結(jié)合和/或通過(guò)與膜相關(guān)組分(lipid II)的特異性結(jié)合來(lái)抑制DNA/RNA/蛋白質(zhì)或細(xì)胞膜合成[37-38]。

2.2 II類乳酸菌細(xì)菌素抑菌機(jī)制

2.2.1 IIa類乳酸菌細(xì)菌素 IIa類乳酸菌細(xì)菌素的N-端的保守序列YGNGVXXXC作為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，可被細(xì)胞膜上的蛋白受體特異識(shí)別,其帶正電荷的親水結(jié)構(gòu)與目標(biāo)細(xì)菌細(xì)胞膜上帶負(fù)電的磷脂極性殘基以靜電力形式相結(jié)合,然后疏水性強(qiáng)的C-端與膜脂?；饔?插入到膜內(nèi)疏水區(qū),聚集形成“核結(jié)構(gòu)”[40-42]?！昂私Y(jié)構(gòu)”導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)各種離子的滲漏,引起了膜內(nèi)外離子失衡和磷酸鹽的滲漏,從而導(dǎo)致細(xì)胞的死亡[43]。由此可見(jiàn),C-末端是IIa類細(xì)菌素目標(biāo)細(xì)胞特異性的決定區(qū)[44-45]。Diep等[46]研究發(fā)現(xiàn)IIa類乳酸菌細(xì)菌素主要是以目標(biāo)細(xì)菌細(xì)胞膜上的man-PTS為作用受體。這個(gè)系統(tǒng)屬于磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng),主要負(fù)責(zé)糖的運(yùn)輸和磷酸化。man-PTS作為對(duì)接分子,導(dǎo)致細(xì)胞膜的通透性增加,質(zhì)子動(dòng)力的破壞和ATP的消耗,從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞生物合成的停止。

2.2.2 IIb類乳酸菌細(xì)菌素 IIb類乳酸菌細(xì)菌素中E-型屬于功能增強(qiáng)型。它的抑菌機(jī)制是通過(guò)連接lipid II受體,使膜通透性增加,細(xì)胞內(nèi)的離子流失,質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)的耗散,但其活性不僅僅取決于質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)的耗散,還與ATP的多少有關(guān)。由于胞內(nèi)磷酸鹽的流失打破了ATP的電解平衡,致使可用的ATP的降低;而S-型是功能協(xié)同性,Kjos等[47]通過(guò)全基因組測(cè)序技術(shù)鑒定出S-型細(xì)菌素(Lcn G)的受體為UppP。UppP是一種高度保守的跨膜蛋白,能特異性地靶向乳酸乳球菌。細(xì)菌素在與UppP識(shí)別之后,細(xì)胞內(nèi)的K+被釋放,ATP水平降低。這表明細(xì)胞內(nèi)K+的選擇性流失造成質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)能的消耗,對(duì)依賴于ATP的反應(yīng)造成了影響,從而抑制微生物生長(zhǎng)繁殖[47]。

2.2.3 IIc、IId類乳酸菌細(xì)菌素 Gabrielsen等[48]研究發(fā)現(xiàn)乳酸乳球菌中的麥芽糖ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是IIc類乳酸菌細(xì)菌素Garvicin ML的受體。IIc類乳酸菌細(xì)菌素作用方式也是通過(guò)與細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合,增加膜滲透性,從而引起細(xì)胞內(nèi)離子流失、膜電位的耗散,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。IId類乳酸菌細(xì)菌素是沒(méi)有合成N-末端前導(dǎo)序列或信號(hào)肽的一類細(xì)菌素。Uzelac等[49]發(fā)現(xiàn)Zn-依賴型金屬肽酶對(duì)IId類乳酸菌細(xì)菌素(Lsb B)敏感。但LsbB與其他已知的IId類乳酸菌細(xì)菌素存在一定的差異,所以目前尚不清楚其他IId類乳酸菌細(xì)菌素對(duì)微生物的抑制機(jī)理。

2.3 III類乳酸菌細(xì)菌素抑菌機(jī)制

目前,III類乳酸菌細(xì)菌素發(fā)現(xiàn)的不多,它們的作用機(jī)制研究得也不透徹。相關(guān)研究顯示[22],IIIa類乳酸菌細(xì)菌素可能是肽鏈內(nèi)切酶肽,或者是其N-末端部分與參與細(xì)胞壁合成的內(nèi)肽酶同源,C-末端部分負(fù)責(zé)識(shí)別靶細(xì)胞,通過(guò)酶促反應(yīng)裂解目標(biāo)細(xì)菌細(xì)胞壁,從而殺死細(xì)菌;IIIb類乳酸菌細(xì)菌素通過(guò)與磷酸烯醇丙酮酸依賴性葡萄糖和man-PTS系統(tǒng)結(jié)合而干擾葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)或代謝,從而達(dá)到抑菌效果。

2.4 IV類乳酸菌細(xì)菌素抑菌機(jī)制

現(xiàn)在有關(guān)IV類乳酸菌細(xì)菌素抑菌機(jī)制研究較少,但這一類細(xì)菌素作用方式可能與I類、II類大多數(shù)細(xì)菌素類似,通過(guò)改變敏感細(xì)胞細(xì)胞膜的通透性,致使膜電位的消散、離子泄露,從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[50]。

3 乳酸菌細(xì)菌素在水產(chǎn)養(yǎng)殖及加工的應(yīng)用

3.1 乳酸菌細(xì)菌素在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

乳酸菌細(xì)菌素在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用主要是改良水質(zhì)[51-53]。目前,水產(chǎn)養(yǎng)殖中抗生素的濫用已導(dǎo)致水體的微生態(tài)失衡,容易引起各種病害產(chǎn)生,促進(jìn)部分有害微生物產(chǎn)生抗藥性,這些都不利于水產(chǎn)養(yǎng)殖[54]。乳酸菌細(xì)菌素作為無(wú)毒、高效、無(wú)體內(nèi)殘留的抑菌物質(zhì),抑菌具有特異性,所以根據(jù)具體需要選用特定乳酸菌細(xì)菌素,可以避免引起養(yǎng)殖環(huán)境的微生態(tài)失衡[37]。李南充[55]在池塘養(yǎng)殖中直接加入乳酸菌細(xì)菌素或分泌細(xì)菌素的乳酸菌作為微生態(tài)制劑,發(fā)現(xiàn)這些微生態(tài)制劑不僅能明顯改善水質(zhì)狀況,而且可以改善魚腸道菌群結(jié)構(gòu),提高飼料吸收率。

在養(yǎng)殖魚蝦中主要是通過(guò)添加乳酸菌細(xì)菌素到飼料中來(lái)飼養(yǎng)魚蝦等水生動(dòng)物[5,53-55]。主要作用在兩方面[56]:一是對(duì)動(dòng)物體內(nèi)的致病微生物生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生抑制,從而使其免疫能力提高,抗病能力加強(qiáng);二是抑制飼料中有害微生物的生長(zhǎng)繁殖。研究表明,乳酸菌細(xì)菌素添加到飼料中,能有效地抑制致病微生物生長(zhǎng),同時(shí)提高魚類等動(dòng)物的免疫力,減少疾病的發(fā)生[56-59]。Taoka等[60]將高濃度的釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)和丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)4種菌摻入飼料喂養(yǎng)比目魚,結(jié)果表明比目魚的黏膜蛋白水平降低,溶菌酶活性顯著提高,在被鰻弧菌感染后,飼喂混合飼料的比目魚其存活率也得到了相應(yīng)提高。這些研究表明,使用乳酸菌細(xì)菌素或者添加產(chǎn)細(xì)菌素的乳酸菌菌株,對(duì)維持養(yǎng)殖水體環(huán)境微生態(tài)平衡以及提高水產(chǎn)動(dòng)物免疫力有一定的幫助。但目前乳酸菌細(xì)菌素的添加劑量及安全性仍處于研究階段,這也限制了添加乳酸菌細(xì)菌素飼料的大批量生產(chǎn),因此這還需要進(jìn)一步研究以提供理論支持。

3.2 乳酸菌細(xì)菌素在水產(chǎn)品儲(chǔ)藏的應(yīng)用

在水產(chǎn)品儲(chǔ)藏方面,眾多研究表明乳酸菌細(xì)菌素對(duì)致病菌有一定的抑制作用,并且對(duì)水產(chǎn)品的感官品質(zhì)、貨架期延長(zhǎng)等方面都有一定的改善作用[61-66]。Sudalayandi[67]通過(guò)在印度鯖魚上接種不同的乳酸菌菌株(戊酸片球菌、嗜熱鏈球菌、乳酸乳球菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和瑞士乳桿菌),這些菌株能有效控制腐敗菌和有機(jī)胺類產(chǎn)生,且在37 ℃貯藏條件下,延長(zhǎng)了新鮮魚貨架期2 d。Kalschne等[68]利用2.0%乳酸與nisin應(yīng)用于冷凍蝦,發(fā)現(xiàn)能有效減少儲(chǔ)存期間產(chǎn)品中的假單胞菌屬(Pseudomonasspp.)以及產(chǎn)硫化氫的細(xì)菌。Katikou等[69]研究發(fā)現(xiàn),在真空包裝的虹鱒魚片中添加能產(chǎn)抑菌物質(zhì)的清酒乳桿菌 CECT 4808,儲(chǔ)存在(4±0.5) ℃條件下20 d,處理后的虹鱒魚片中常見(jiàn)微生物(腸桿菌、假單胞菌、產(chǎn)H2S細(xì)菌、酵母菌和霉菌)含量顯著降低;氣味以及化學(xué)指標(biāo)(pH、揮發(fā)性總氮和脂質(zhì)氧化)得到明顯改善,接種了清酒乳桿菌的樣品表現(xiàn)出良好的防腐能力,可延長(zhǎng)保質(zhì)期5 d,還表現(xiàn)出一定的抗氧化能力。Hwanhlem等[70]在8 ℃條件下,將分離純化的乳酸菌素KT2W2L應(yīng)用于氣調(diào)包裝的去皮熟制熱帶蝦中,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),乳酸菌素KT2W2L對(duì)24種食物腐敗菌和食源性致病菌中的23種指示菌有高效的抑制作用;定期監(jiān)測(cè)接種了該細(xì)菌素的蝦制品在8 ℃儲(chǔ)存條件下細(xì)菌的生長(zhǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)7 d后,乳酸菌素KT2W2L仍能抑制熱殺死環(huán)絲素(B.thermosphacta)和無(wú)害李斯特菌(L.innocua)的生長(zhǎng)。

這些研究表明,將乳酸菌細(xì)菌素或產(chǎn)細(xì)菌素的乳酸菌作為生物防腐劑添加到水產(chǎn)制品中,可以有效提高產(chǎn)品安全性并延長(zhǎng)貨架期,同時(shí)抑制水產(chǎn)品中生物胺、氨和三甲胺氧化物的產(chǎn)生[71]。乳酸菌細(xì)菌素作為生物防腐劑有較大的發(fā)展空間,結(jié)合一些傳統(tǒng)抑菌方法、柵欄技術(shù)和分子技術(shù),能大大提高其應(yīng)用價(jià)值,這為開(kāi)發(fā)微量加工和無(wú)防腐劑的水產(chǎn)制品提供了方向。

4 結(jié)論與展望

本文通過(guò)介紹不同乳酸菌細(xì)菌素的現(xiàn)有研究成果,突出說(shuō)明大部分乳酸菌細(xì)菌素的應(yīng)用價(jià)值,相關(guān)研究結(jié)果表明使用提取的細(xì)菌素或產(chǎn)細(xì)菌素的乳酸菌在水產(chǎn)品中能夠產(chǎn)生明顯的抑菌效果,有很高的應(yīng)用價(jià)值[72]。然而目前只有nisin被認(rèn)可在食品中使用,這也說(shuō)明乳酸菌細(xì)菌素的發(fā)展還需要更多的研究數(shù)據(jù)作為支撐(比如抑菌機(jī)理、細(xì)菌素毒力試驗(yàn)等),從而最大層面地發(fā)揮乳酸菌細(xì)菌素的價(jià)值。同時(shí),在已研究的乳酸菌細(xì)菌素中,大部分乳酸菌細(xì)菌素的抑菌譜不如nisin廣。這也意味著更多廣譜乳酸菌細(xì)菌素需要得到篩選和分離。本文最后又重點(diǎn)介紹了乳酸菌細(xì)菌素的抑菌機(jī)理及其在水產(chǎn)品養(yǎng)殖、加工領(lǐng)域的研究趨勢(shì)。這些研究結(jié)果也充分說(shuō)明乳酸菌細(xì)菌素可以作為抗生素等藥物替代品應(yīng)用于水產(chǎn)品養(yǎng)殖、加工等領(lǐng)域。

隨著抗生素及激素類等藥物的大量使用,抗藥性微生物的不斷發(fā)現(xiàn),這已成為養(yǎng)殖行業(yè)一個(gè)日益嚴(yán)峻的問(wèn)題。乳酸菌細(xì)菌素作為一種新型、高效、綠色、安全的生物抑菌劑,在水產(chǎn)方面的應(yīng)用具有廣闊前景,但其在水產(chǎn)方面的應(yīng)用還需解決的問(wèn)題主要有:

a.乳酸菌細(xì)菌素應(yīng)用的最佳條件:由于不同的乳酸菌細(xì)菌素在不同環(huán)境(pH、接種濃度、培養(yǎng)時(shí)間和營(yíng)養(yǎng)來(lái)源等)下表現(xiàn)不同,而環(huán)境因素決定了其抑菌效果,所以更準(zhǔn)確地了解特定乳酸菌細(xì)菌素最佳應(yīng)用條件對(duì)其發(fā)展有促進(jìn)作用;

b.在水產(chǎn)制品保鮮方面,乳酸菌細(xì)菌素結(jié)合其他技術(shù)(如超聲輻照、微波加熱及柵欄技術(shù))協(xié)同效應(yīng)尚未得到完全開(kāi)發(fā),因此乳酸菌細(xì)菌素與食品生態(tài)系統(tǒng)的相互作用也需進(jìn)一步研究;

c.乳酸菌細(xì)菌素在由微生物引起的水產(chǎn)病害防治方面的研究比較少,這也是今后發(fā)展的一個(gè)方向。同時(shí),需要注意的是,由于現(xiàn)有技術(shù)條件制約,乳酸菌細(xì)菌素產(chǎn)量較低、表達(dá)不夠穩(wěn)定、提取成本高、作用機(jī)理研究不夠透徹等因素一定程度上限制了乳酸菌細(xì)菌素的應(yīng)用。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)乳酸菌細(xì)菌素研究的深入,這種綠色安全、天然高效的抑菌劑將有廣闊的市場(chǎng)前景,也將為水產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展提供更多的選擇空間。