乳酸菌抗氧化活性及其在發(fā)酵肉制品中的應用研究進展

孔保華，李悅欣，張 歡，李 敏

（1.東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.得利斯集團有限公司，山東 濰坊 262200）

乳酸菌是指能以碳水化合物為原料產(chǎn)生大量乳酸的一類兼性厭氧型細菌的總稱，其具有調(diào)節(jié)腸道菌群、增強免疫力、降低膽固醇等健康功效[1-2]。其中，乳酸菌作為天然發(fā)酵劑，常用于各種發(fā)酵食品中，如發(fā)酵肉制品、泡菜、酸乳、海產(chǎn)品、發(fā)酵蔬菜水果等[3-4]。在發(fā)酵肉制品中，乳酸菌能夠有效控制腐敗菌和致病菌的增殖、提高肉制品感官質(zhì)量、賦予發(fā)酵肉制品特有的色澤和風味、減少生物胺和亞硝酸鹽的含量、提高產(chǎn)品的安全性[5]。目前，一些乳酸菌在體外、動物體內(nèi)、細胞模型和發(fā)酵食品體系中已經(jīng)被鑒定出具有抗氧化活性[6]。該特性除了能夠減少發(fā)酵肉制品氧化、延長發(fā)酵肉制品的貯藏時間外，還可提高發(fā)酵肉制品食用安全性、改善營養(yǎng)品質(zhì)、增加發(fā)酵食品潛在的益生作用[7]。一些研究結(jié)果表明，乳酸菌作為抗氧化發(fā)酵劑接種于發(fā)酵肉制品中，能夠減少機體在攝入肉制品過程中腸道中活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的積累，提高抗氧化活性，維持機體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，進而能夠減輕氧化應激對生物體的影響，減少一些代謝類疾病的發(fā)生，因此，乳酸菌可以作為安全的抗氧化劑[8-12]。目前許多研究者致力于篩選具有高抗氧化活性的乳酸菌，以期將其作為抗氧化劑應用于發(fā)酵肉制品中，在延緩產(chǎn)品氧化腐敗的同時，還能夠賦予產(chǎn)品其他有益的性能[13-14]。

雖然乳酸菌作為肉制品發(fā)酵劑應用廣泛，但是，在生產(chǎn)、貯藏或應用過程中很容易受到各種環(huán)境脅迫因素的影響，包括鹽脅迫、酸脅迫和氧化脅迫等[15]。這些環(huán)境脅迫因子均可導致ROS的產(chǎn)生和積累，進而引發(fā)氧化應激，影響菌體的活力、生理特性和功能[16]。為了應對環(huán)境中的氧化應激，菌體利用自身的抗氧化系統(tǒng)來維護自身活力，該抗氧化系統(tǒng)主要包括抗氧化酶系（超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathion peroxidase，GSH-Px）和谷胱甘肽還原酶）和抗氧化活性分子（谷胱甘肽（glutathion，GSH）、γ-氨基丁酸、抗壞血酸、生育酚、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)化合物）等[17-19]。面對氧化脅迫，菌體抗氧化系統(tǒng)如何響應也取決于環(huán)境因子的種類、強度及菌種類別。高強度脅迫因子誘發(fā)的氧化脅迫可能會導致菌體細胞活力降低，甚至死亡[20]。總而言之，環(huán)境脅迫因子對菌株抗氧化活性產(chǎn)生了不利影響。

基于上述考慮，本文綜述不同環(huán)境脅迫因子誘導的氧化脅迫和乳酸菌菌體抗氧化活性之間的關(guān)系，分析乳酸菌對氧化脅迫的應答與防御機制和抗氧化機理，同時闡述提高其氧化脅迫抗性的可行性措施及其在發(fā)酵肉制品中的抗氧化作用。

1 環(huán)境脅迫因子及其與乳酸菌抗氧化活性的關(guān)系

1.1 氧化脅迫

氧化脅迫是指細胞內(nèi)產(chǎn)生過多活性氧和自由基引起氧化還原反應失衡的現(xiàn)象，其會造成生物大分子的損傷[21]。 氧化脅迫過程中生成了超氧陰離子（O2-）、過氧化氫（H2O2）和羥自由基（·OH）等活性氧簇，菌體細胞的蛋白、脂類和DNA最容易成為其靶點，從而遭受損傷甚至死亡，導致菌體存活率下降和活性衰減[22]。因此，為了保證細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，及時清除菌體胞內(nèi)自由基尤為重要[23]。乳酸菌缺乏呼吸鏈的許多組成部分，這有助于作為終端電子受體O2的利用[24]。但是，如果機體內(nèi)氧化和抗氧化的平衡被打破，體內(nèi)生成的高活性氧和氮會引起氧化應激，破壞脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等生物大分子，造成細胞損傷[25]。目前高濃度O2（＞40%）對乳酸菌生長和代謝的影響研究較少。先前的報道表明，由于ROS的形成，乳酸乳球菌在通氣時發(fā)生氧誘導，造成細胞毒性[23]。

1.2 鹽脅迫

在發(fā)酵肉制品中，NaCl是最常用的輔料之一，有助于發(fā)酵肉制品獨特的質(zhì)地和風味形成[26]。但高濃度鹽不利于乳酸菌的生長代謝，主要原因是其改變了細胞外界的滲透壓，造成乳酸菌細胞縮小和損傷，使其代謝活動紊亂，甚至造成死亡[27-28]。但是轉(zhuǎn)錄組學結(jié)果表明，當細菌暴露于NaCl誘導的滲透脅迫下時，可誘導多種氧化應激基因和抗氧化酶，這可能導致某些益生菌菌株的抗氧化能力發(fā)生變化[29]。如Zhang Huan等[30]研究發(fā)現(xiàn)，0.02、0.04 g/mL的NaCl提高了戊糖片球菌R1和R6的抗氧化活性，但較高質(zhì)量濃度的NaCl降低了其抗氧化活性。

1.3 酸脅迫

酸脅迫是發(fā)酵食品中最常見的環(huán)境脅迫因子之一，幾乎存在于所有發(fā)酵食品中。發(fā)酵過程中，乳酸菌代謝產(chǎn)生的乳酸降低了環(huán)境pH值，影響了關(guān)鍵代謝酶的活性，損傷了DNA等生物大分子，嚴重影響乳酸菌的生長代謝[31]。據(jù)報道，商業(yè)酸乳的pH值通常為3.7～4.3[32]；發(fā)酵德國泡菜的pH值在3.5左右，在低溫條件下可以很長時間保持這一pH值[33]；發(fā)酵肉的pH值一般為4.5～5.0[34]；而彎曲乳桿菌LAB26和戊糖片球菌SWU73571發(fā)酵酸味肉的pH值可低至3.9[35]；雖然乳酸菌在這些發(fā)酵食品中表現(xiàn)出較強的耐酸能力，但過量的乳酸會影響其功能，最終降低對發(fā)酵食品品質(zhì)形成的貢獻[34]。但有研究表明，適當?shù)娜樗崦{迫可以提高戊糖片球菌R1和發(fā)酵乳桿菌R6的抗氧化活性，隨著pH值從5.0降低到4.0，這2 種菌種過氧化氫耐受性、自由基清除率、還原力、SOD和GSH-Px活性及總抗氧化能力均有所提高，這表明適當?shù)娜樗崦{迫可以提高2 株菌的抗氧化活性[36]。為了應對氧化應激，乳酸菌發(fā)展了一系列適應機制，包括還原酶、ROS解毒酶、抗氧化分子、蛋白質(zhì)和DNA修復酶等[37]。

2 乳酸菌對氧化脅迫的應答與防御機制

通常情況下，環(huán)境中的氧化脅迫會導致ROS的產(chǎn)生。在某些情況下通過NADH氧化酶作用，被直接還原為水。在進化過程中，一些物種已經(jīng)發(fā)展出抵御氧化損傷的防御系統(tǒng)，包括細胞內(nèi)氧化還原相關(guān)的硫醇（如GSH）、抗氧化酶和呼吸代謝（由血紅素和/或甲萘醌激活）。這些系統(tǒng)通過減少潛在的活性氧損傷來保護細胞免受氧化應激，有助于維持宿主菌株中的氧化還原穩(wěn)態(tài)和蛋白質(zhì)沉積，此外還有助于保護細胞免受多種環(huán)境應激（酸、鹽、干燥、高溫和低溫應激）[38]。

2.1 活性氧的產(chǎn)生及對生物分子的損傷

ROS是以氧為中心的自由基和含有氧的反應性分子[39]。各種脅迫因子對細胞的破壞作用機制主要與細胞成分的氧化有關(guān)。另外，除了各種脅迫因子的特異性破壞作用外，在不利的環(huán)境脅迫因子作用下還伴隨二次氧化應激的發(fā)生[16]。

O2可以自由跨越細菌細胞膜，從電子傳遞酶類的還原基團暴露處接受電子，產(chǎn)生不完全還原的ROS、活性氮和活性硫[40]。高濃度氧會促使含鐵硫簇的蛋白質(zhì)中釋放出Fe2＋，F(xiàn)e2＋與大分子的結(jié)合可以通過Fenton反應引發(fā)氧化損傷，直接或間接損害蛋白質(zhì)、DNA和脂質(zhì)，最終導致細胞活力降低甚至死亡[41]。·OH還會破壞DNA分子中的磷酸二酯鍵，導致DNA斷裂，并破壞質(zhì)膜內(nèi)的脂質(zhì)部分[42]。但部分研究發(fā)現(xiàn)，適當?shù)难趸瘧び兄诩せ钗焯瞧蚓鶵1的抗氧化防御系統(tǒng)，1、2 mmol/L的H2O2脅迫可有效提高戊糖片球菌R1的自由基清除率、SOD和GSH-Px的活性及總抗氧化能力[43]。

2.2 乳酸菌抗氧化脅迫應答機制

2.2.1 胞內(nèi)還原性環(huán)境的維持

乳酸菌主要通過硫氧還蛋白（thioredoxin，TRX）系統(tǒng)和谷氧還蛋白系統(tǒng)維持胞內(nèi)微生態(tài)氧化還原環(huán)境的穩(wěn)定和平衡。Calderini等[44]指出，在氧化脅迫條件下，嗜酸乳桿菌NCFM主要通過增強半胱氨酸的生物合成進一步積累與蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、酶催化和二硫化物還原途徑相關(guān)的半胱氨酸庫來維持胞內(nèi)氧化還原電勢的穩(wěn)態(tài)和平衡。

2.2.2 清除活性氧簇

乳酸菌能夠產(chǎn)生大量的ROS清除酶。CAT是一種將H2O2降解為O2和H2O的抗氧化金屬酶。研究最充分的CAT是血紅素依賴性CAT，它由結(jié)合到脫輔酶中的外源血紅素基團誘導[45]。SOD催化O2-向O2和H2O轉(zhuǎn)化，即使不同的SOD（錳、銅、鐵、鎳依賴性）在原核生物中被發(fā)現(xiàn)，但在乳酸菌中Mn-SOD是發(fā)現(xiàn)的唯一異構(gòu)體[46]。一些乳酸菌中也存在能直接將O2還原為水氮氧化物的物質(zhì)[47]。抗氧劑蛋白由于具有鐵結(jié)合能力，可以通過減少Fenton反應來防止ROS的積累[48]。多個氧化還原和氧化損傷修復系統(tǒng)的激活可減少氧化應激和氧副產(chǎn)物的產(chǎn)生和積累。TRX和硫氧還蛋白還原酶（thioredoxin reductase，TRXR）系統(tǒng)在細胞內(nèi)硫/二硫平衡和氧化蛋白修復中起著重要作用[49]。GSH系統(tǒng)可直接清除H2O2，防止脂質(zhì)過氧化，控制氧化還原平衡[50]。

2.2.3 氧損傷的修復

損傷修復可能是生物對抗包括氧脅迫在內(nèi)的各種脅迫壓力的終極策略。GSH可以通過與底物蛋白質(zhì)中的磺酸反應，形成GSH-蛋白質(zhì)混合二硫化物，從而阻止半胱氨酸的不可逆氧化[51]。在大腸桿菌中，已鑒定出4 類蛋氨酸亞砜還原酶類，能夠修復氧化的蛋氨酸[52]。但是缺乏蛋氨酸亞砜還原酶類的生物體是否會發(fā)生蛋氨酸氧化并使用替代修復系統(tǒng)尚不清楚。此外，有氧條件下乳球菌生長所必需的重組蛋白A可以減輕ROS積累造成的DNA損傷，維持菌體細胞功能[53]。

3 乳酸菌抗氧化機理

3.1 細胞膜與氧化脅迫

環(huán)境脅迫通常會引起細胞膜脂肪酸的成分變化，細胞膜在氧化過程中受到的損傷和氧化耐受性之間并沒有直接關(guān)系，但也會產(chǎn)生一定的影響。

Guerzoni等[54]指出，乳酸桿菌在遭受氧化脅迫過程中，細胞膜上的脂肪酸會發(fā)生去飽和化，這個過程是一個消耗分子氧的過程，所以推斷這可能是細胞減少自由基對自身傷害的一種自我調(diào)適過程。此外，乳酸菌在生長代謝過程中分泌到胞外的多糖類物質(zhì)也對菌體細胞抗氧化有貢獻作用[55]。例如，Zhang Li等[56]從植物乳桿菌中分離出的胞外多糖（exopolysaccharides，EPS）能夠清除ROS，提高細胞抗氧化酶活性，抑制脂質(zhì)過氧化。蔡秋杏等[57]研究從腌干魚中分離出的乳酸菌，發(fā)現(xiàn)其含有抗氧化活性物質(zhì)，菌體胞外起抗氧化作用的主要物質(zhì)為EPS。此外，Ng等[58]發(fā)現(xiàn)，在氧化脅迫條件下，菌體細胞的EPS產(chǎn)量明顯提高，保護細胞免受氧化脅迫損傷，同時，在氧化脅迫條件下，菌體細胞所產(chǎn)的EPS對·OH的清除能力顯著提高。此外，越來越多的證據(jù)表明，乳酸桿菌表層蛋白（surface layer proteins，SLPs）通過調(diào)節(jié)細胞免疫反應對病原體引發(fā)的細胞凋亡具有抑制作用。研究表明，SLPs含有大量疏水性氨基酸，而此種氨基酸有助于提高蛋白質(zhì)對自由基的清除能力[59]。Zhao Binbin等[60]發(fā)現(xiàn)，從乳酸桿菌表層獲取的SLPs在H2O2誘導的HT-29細胞抗氧化能力中起著重要作用，推測其作用機制可能與SLPs通過調(diào)節(jié)線粒體通路激活細胞抗氧化酶活性、減少ROS積累和抑制凋亡的能力有關(guān)。

3.2 細胞內(nèi)物質(zhì)與氧化脅迫

雖然益生乳酸菌的抗氧化活性已在各種體外測試系統(tǒng)中得到證實和表征，并且已在動物和人類體內(nèi)得到證實，但它們應對氧化應激的機制并不完全清楚。同時，菌種的多樣性致使不同乳酸菌的抗氧化機制也十分復雜。目前，還沒有統(tǒng)一的檢測標準，也沒有全面的指標，因此無法借助某一指標去評定不同益生菌菌株的抗氧化能力。

乳酸桿菌中除了甘油醛-3-磷酸脫氫酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）和丙酮酸甲酸裂解酶被鑒定作為對抗ROS并保護DNA和蛋白質(zhì)免受氧化損傷的屏障外，其他一些蛋白酶類也因在氧化應激中的高敏感性被鑒定出來[61]。嗜酸乳桿菌MG1363中的GapB是GAPDH的亞基，在糖酵解中能催化磷酸甘油醛轉(zhuǎn)化為甘油-1,3-二磷酸，當嗜酸乳桿菌MG1363暴露于O2中時，很容易在2D凝膠電泳條帶上被檢測到，并且表達顯著上調(diào)[62]。在乳酸乳桿菌遭受氧化應激后，也觀察到TRXR突變體和GAPDH的表達水平發(fā)生相對變化，因此認為這2 種形式與氧化應激有關(guān)。但存在一個問題，即TRX中包含的硫醇基團易被氧化成亞硫酸鹽或磺酸形式，并且是不可逆的[63]。因此，當遭遇氧化應激時，嗜酸乳桿菌MG1363中的GapB大量過表達也可能是為了避免因GAPDH氧化而導致糖酵解通量減少的一種方法[64]。

4 提升乳酸菌氧化脅迫抗性的策略

利用微生物代謝工程手段可以提高乳酸菌的脅迫抗性，常用的方法主要包括與發(fā)酵菌株共培養(yǎng)、添加耗氧酶、添加抗氧化劑和外源保護劑、理化方法、構(gòu)建適應性進化和基因工程菌株等方法。

4.1 與發(fā)酵菌株共培養(yǎng)

發(fā)酵過程中，與益生菌共培養(yǎng)已被證明是提高益生菌存活率的一種可行性策略。但是，如果將對O2敏感的益生性乳酸菌與能產(chǎn)生高水平H2O2的菌株共培養(yǎng)，則會發(fā)生氧化應激，并影響共培養(yǎng)的乳酸菌存活率[20]。酵母的抗氧化活性似乎高于植物乳桿菌，將德爾布有孢圓酵母CCMA 0235與植物乳桿菌CCMA共培養(yǎng)，1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率測定結(jié)果表明，植物乳桿菌CCMA的抗氧化活性增強，并且發(fā)酵過程中生長能力增強，表明該酵母菌株對乳酸菌增殖和抵御氧化應激有積極作用[65]。此外，在牛乳發(fā)酵過程中，H2O2脅迫條件下，CAT過表達的嗜熱鏈球菌與德氏乳桿菌保加利亞亞種ATCC 11842共培養(yǎng)提高了后者的存活率，并且表現(xiàn)出對氧化損傷的保護作用[66]。

4.2 添加耗氧酶

培養(yǎng)物中的O2會導致ROS水平增高，減少和去除培養(yǎng)基中的O2有利于益生菌發(fā)酵。Sasaki等[67]認為，NADH氧化酶是嗜熱鏈球菌1131的主要耗氧酶，在發(fā)酵酸乳中添加該酶對去除溶解氧具有顯著作用。在酸乳冷藏過程中，通過補充耗氧酶，如葡萄糖氧化酶，可以緩解乳酸菌中的氧化應激[68]。這些結(jié)果表明，添加耗氧酶可能是避免氧化損傷的有效方法，但這需要進一步研究。

4.3 添加抗氧化劑和外源保護劑

添加ROS清除劑或抗氧化劑已被認為是暫時降低ROS水平和提高益生菌存活率的一種可行性方法。抗壞血酸、綠茶提取物和葡萄提取物可通過其自身抗氧化作用清除ROS，以提高乳酸菌的存活率[69]。添加半胱氨酸可提高酸乳中嗜酸乳桿菌的存活率[70]。在有氧條件下，補充兒茶素可以通過清除ROS和活性氮或金屬離子螯合作用，顯著改善瑞士乳桿菌的生長情況[71-72]。Zn2＋和Mn2＋可以通過與活性位點的競爭來減小Fe2＋與大分子結(jié)合所引發(fā)的氧化損傷，因此，Mn2＋可以作為一種抗氧化劑[41]。 在有氧條件下，添加Mn2＋大大提高了植物乳桿菌的活菌數(shù)[73]。研究發(fā)現(xiàn)，添加GSH有助于促進葡萄糖消耗和菌株生長，提高羅伊氏乳桿菌ATCC 23272中可溶性蛋白質(zhì)和氨基酸的含量[74]。

添加外源性保護劑是一種提高酸脅迫抗性的簡單、有效的方法。益生元是能夠保護有益微生物在復雜的食品脅迫環(huán)境中生長或活動的化合物。一些難以消化的低聚糖，如低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖和低聚殼寡糖，已被證明具有益生元活性[75]。在冷凍干燥和噴霧干燥過程中，益生素作為穩(wěn)定劑在益生菌產(chǎn)品中的作用已被報道[76]。近幾年，一些研究者發(fā)現(xiàn)部分益生元的添加可以緩解發(fā)酵菌株應對的許多環(huán)境因子脅迫，提高乳酸菌抗脅迫能力。Pan等[77]發(fā)現(xiàn)，添加低聚果糖、殼寡糖、甘露寡糖于植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌發(fā)酵液中可以提高菌株抵抗模擬人工消化液、耐熱和耐苯酚溶液的能力。賈麗麗等[78]發(fā)現(xiàn)，低聚半乳糖和低聚木糖能夠提高乳酸菌對H2O2的耐受性并提高菌體抗氧化活性。此外，為了提高菌體對環(huán)境脅迫因子的耐受性、生長性能和存活率，一些研究人員在發(fā)酵液中補充外源性的氨基酸，發(fā)現(xiàn)也能夠一定程度緩解脅迫因子對菌體的壓力。例如，色氨酸、酪氨酸、半胱氨酸和同型半胱氨酸的抗氧化性能在一定濃度下已經(jīng)被證實[79]。外源性精氨酸、甘氨酸和谷氨酸可以通過增加抗氧化酶的活性來緩解細胞中的氧化應激[80-81]。GSH的前體，即半胱氨酸和γ-谷氨酰半胱氨酸對氧化應激起到作用[82]。此外，精氨酸在食物乳化體系中也表現(xiàn)出良好的抗氧化效果[83-84]。且甘氨酸和谷氨酸可分別顯著提高SOD和GSH-Px的活性，并提高細菌的總抗氧化能力，這表明甘氨酸和谷氨酸通過直接抗氧化作用減輕H2O2誘導的氧化應激，并增加細菌抗氧化酶的活性[43]。

4.4 理化方法

隨著技術(shù)的進步，發(fā)現(xiàn)一些新型包裝材料和封裝技術(shù)也可用于提高富氧環(huán)境下乳酸菌的生存能力。例如，研究發(fā)現(xiàn)，高沖擊聚苯乙烯包裝與去氧材料相結(jié)合，不僅可以防止O2擴散，而且可以降低貯存過程中溶解氧的含量，為酸乳中的乳酸菌提供更為有利的生長 環(huán)境[85-86]。在有氧環(huán)境中，包封對益生菌生存能力的保護作用也有報道。用海藻酸鈣包封的嗜酸乳桿菌2409在重組脫脂乳肉湯中有氧生長時，活性顯著增強[87]。不過需要進一步研究，以揭示O2毒性保護的機制及封裝對益生菌的影響。

4.5 適應性進化和基因工程菌株的構(gòu)建

微生物顯示出對不利環(huán)境的適應能力，這些不利環(huán)境被用來篩選能在不利條件下生存的菌株。將益生菌株暴露于亞致死水平的氧化應激條件下誘導適應性反應，以提高菌株對潛在更高水平氧化應激的抵抗力。這可以解釋為一些沉默的基因簇被激活，以增加抗氧化能力。嗜酸桿菌和雙歧桿菌通過在氧化應激中預適應，當酸乳中溶解氧含量從0增加到210 g/m3時，它們能夠在貯存期內(nèi)存活35 d以上[88]。

此外，隨著生物技術(shù)手段的發(fā)展，基因修飾也成為提高益生菌存活率和氧化應激耐受性的另一個策略[38]。 近年來，為了提高乳酸菌抵御環(huán)境脅迫的能力，許多工程菌株被構(gòu)建，并且在一些領(lǐng)域的應用取得一定進展。有些菌株具有良好的益生特性，但是由于缺乏某些酶，致使菌體抵抗環(huán)境脅迫的能力很差，菌體活性及益生特性容易受到影響。為了解決此問題，將外源的某種抗該脅迫的蛋白對應的基因通過載體構(gòu)建，進行基因工程菌株的過表達篩選后即可進行實際生產(chǎn)應用。 An Haoran等[89]通過構(gòu)建SOD和CAT共表達的重組菌株，顯著提高了鼠李糖乳桿菌的抗氧化應激能力。除了谷胱甘肽還原酶系統(tǒng)，TRX∶TrxR系統(tǒng)是另一個在活細胞中發(fā)現(xiàn)的主要硫/二硫化物氧化還原系統(tǒng)，尤其是在缺乏GSH合成的細胞中[90]。有研究發(fā)現(xiàn)，將SOD和CAT共同過表達能保護細胞免受酸脅迫損傷，其中CAT和SOD可能參與由酸應激引起的二次氧化應激防御[38]。在抵御環(huán)境因子脅迫過程中，一些菌株共用的防御調(diào)節(jié)因子也會參與其中，在復雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)機制中，抵御環(huán)境脅迫相關(guān)基因的表達也主要由中央脅迫調(diào)節(jié)器（HrcA、CtsR和CcpA基因）控制。因此，這些調(diào)控因子在提高或控制菌體抵御脅迫的能力方面起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，CtsR基因的缺失降低了植物乳桿菌的生長速率，并且缺失CcpA基因的植物乳桿菌突變體對有氧條件更敏感[91-92]。

5 乳酸菌在發(fā)酵肉制品中的抗氧化作用

發(fā)酵肉制品是指利用微生物或酶的作用使原料肉發(fā)生一系列復雜變化而形成的肉制品，具有良好的貯藏性和獨特的風味[93]。但隨著發(fā)酵時間延長，或由于發(fā)酵條件控制不當，容易造成脂質(zhì)和蛋白的過度氧化，這種過度氧化是肉和肉制品質(zhì)量劣化的主要原因，會導致產(chǎn)品變色、異味、營養(yǎng)價值損失和有毒化合物的積累[94]。在正常的生理條件下，無處不在的分子氧經(jīng)歷了一系列反應，導致ROS（包括·OH、O2-和H2O2）的積累。肉制品中高濃度的ROS會導致其蛋白質(zhì)氧化損傷并消耗某些氨基酸，如苯丙氨酸和色氨酸，降低肉制品感官和營養(yǎng) 質(zhì)量[95]；此外，肉脂肪中的多不飽和脂肪酸在ROS作用下降解，產(chǎn)生酸敗口感；此外，ROS致使氧合肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為高鐵肌紅蛋白，從而使肉制品鮮紅的顏色喪失[96]?？寡趸瘎┛赏ㄟ^抑制自由基的形成、清除自由基或促進其分解來避免肉制品的氧化腐敗，但合成抗氧化劑的使用也被認為具有安全隱患。

乳酸菌是發(fā)酵肉制品中最常見的微生物，賦予發(fā)酵肉制品特有的風味，此外乳酸菌還能夠抑制病原菌和腐敗菌的增殖、減少生物胺和亞硝酸鹽的含量、抑制脂肪和蛋白質(zhì)的過快分解、提高發(fā)酵肉制品的氧化穩(wěn)定性、進一步提高發(fā)酵肉制品的安全性[5]。目前，乳酸菌在發(fā)酵肉制品中的抗氧化作用被大量研究證實。馮美琴等[97]研究發(fā)現(xiàn)，3 株發(fā)酵香腸源乳酸菌均表現(xiàn)出一定的DPPH自由基清除活性、良好的超氧陰離子自由基清除活性和體外抗氧化活性。Zhang Yulong等[98]研究發(fā)現(xiàn)，彎曲乳桿菌SR6和副干酪乳桿菌SR10-1具有一定的抗氧化活性，它們作為具有抗氧化活性的發(fā)酵劑接種顯著提高了香腸提取物的抗氧化活性。Ge Qingfeng等[99]將從金華火腿中分離得到的植物乳桿菌NJAU-01接種于發(fā)酵香腸，顯著降低了香腸發(fā)酵和成熟過程中的蛋白質(zhì)氧化程度。付源[100]研究發(fā)現(xiàn)，添加的發(fā)酵劑中具有抗氧化能力的希臘魏斯氏菌使得香腸氧化緩慢。

6 結(jié)論

本文綜述環(huán)境脅迫因子對菌體抗氧化活性的影響，從外源條件為維持或提高菌體在脅迫因子作用下的抗氧化活性提供理論依據(jù)。同時，進一步全面闡述乳酸菌對氧化脅迫的應答與防御機制、菌體表層和胞內(nèi)的抗氧化機理，并為進一步改善乳酸菌抗氧化活性提供了可行性方法，為乳酸菌作為高抗氧化活性發(fā)酵劑在發(fā)酵肉制品中的實際應用提供了依據(jù)。但由于乳酸菌的抗氧化機制十分復雜，不同種類乳酸菌的抗氧化途徑也有差異，在未來還需要進一步探究。且多脅迫交叉保護效應有待更全面的研究，才能充分掌握乳酸菌自身防御系統(tǒng)的調(diào)整機制。最后，蛋白和代謝組學技術(shù)可以應用到乳酸菌抵御環(huán)境脅迫機制的研究中，進而揭示乳酸菌在環(huán)境脅迫因子下復雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制。