乳酸菌和细菌素

乳酸菌是一群能利用碳水化合物并产生乳酸的革兰氏阳性细菌的统称，主要包括乳酸杆菌属（Lactobacillus）、乳酸球菌属（Lactococcus）、链球菌属（Streptococcus）、肠球菌属（Enterococcus）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）（图6-13）和芽孢杆菌属（Bacillus）等。乳酸菌长期以来被广泛用于奶、肉、蔬菜等食品的发酵与保藏。乳酸菌代谢中除了产生乳酸、乙酸等有机酸，生成一个不利于食源性病原菌和腐败菌的生存环境外，还可能产生过氧化氢、抗菌蛋白肽即细菌素等物质，对其他细菌起到抑制作用，尤其是乳酸菌素，如乳酸杆菌素（lactacin）和乳酸链球菌素（nisin）。

图6-13　长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）的菌体

乳酸链球菌素亦称乳酸链球菌肽或音译为尼辛，是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，由34个氨基酸残基组成，相对分子质量约为3500。由于乳酸链球菌素可抑制大多数革兰氏阳性细菌，并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑制作用，因此被作为食品防腐剂广泛应用于食品行业。其被食用后在人体的生理pH条件和α-胰凝乳蛋白酶作用下很快水解成氨基酸，不会改变人体肠道内正常菌群以及产生如其他抗菌素所出现的抗性问题，更不会与其他抗菌素出现交叉抗性，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。杀菌机制是先吸附在目标菌的细胞膜上、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。

乳酸链球菌素1953年由英国的阿普林和巴雷特公司首次以商品的形式出售。1969年，FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会批准乳酸链球菌素作为生物型防腐剂应用于食品工业。1988年美国 FDA正式批准将乳酸链球菌素应用于食品中。目前乳酸链球菌素已在50多个国家推广应用于牛奶、奶酪、罐装食品、鱼肉制品、饮料、日用甜食和沙拉等的防腐保鲜。自1990年1月19日我国卫生部批准应用乳酸链球菌素作为食品保藏剂以来，乳酸链球菌素在我国食品工业中的应用也越来越广泛。

在水产品应用方面，乳酸链球菌素可抑制腐败细菌的生长和繁殖，延长产品的新鲜度和货架期。添加25mg/L的乳酸链球菌素，明显降低了水产品中单增李斯特氏菌的数量；显著抑制鳕鱼片、鲱鱼片及烟熏鲭鱼等海产品中肉毒梭菌的生长；虾肉糜用乳酸链球菌素等保鲜剂处理后，在25℃下贮存，活菌总数、嗜冷菌总数、TVB-N值的上升得到有效抑制，保质期由2d延长至5～6d，而虾肉糜的感官并没有受到影响。在水产品中还可以配合EDTA和柠檬酸盐等实现对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑制，因此与其他生物保鲜剂协同使用应用于水产品保鲜是较好的发展方向。

此外，由于双歧杆菌能在厌氧环境下产生乳酸和醋酸，有人也将其用于水产品保鲜，可以调节水产品的菌群结构，降低pH，抑制腐败菌。

在海洋乳酸菌方面，杨勇等从健康南美白对虾肠道分离到一株乳酸菌，通过对乳酸菌及其代谢产物进行弧菌的生长抑制效果试验，发现乳酸菌本身不能抑制弧菌的生长，其代谢产物对多种弧菌如溶藻弧菌、副溶血弧菌、创伤弧菌等及气单胞菌等病原性细菌均具有较强的抑制效果，且该代谢产物的抑菌活性具有酸依赖性。温度、蛋白酶试验表明该乳酸菌的代谢产物的抑菌活性不受温度、蛋白酶的影响。因此，推测乳酸菌代谢产物对弧菌的生长抑制作用是由其中的乳酸或乙酸等有机酸造成的，而不是乳酸菌产生的乳酸菌素类物质。

产细菌素的乳酸菌的属主要有乳酸杆菌属、乳酸球菌属、明串珠菌属、肠球菌属、片球菌属等。2006年，Carmen等从大比目鱼中分离到25株乳酸菌，其中3株产细菌素，有两株为肠球菌（Enterococcus faecium，E.mundtii）。赵鸭美等采用牛津杯打孔法，以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、单增李斯特氏菌、副溶血弧菌、米曲霉为指标，从南海海域中捕捞的华贵栉孔扇贝（Chlamys nobilis）肠道中分离到9株乳酸菌，从中筛选出一株具有较强抑菌作用产细菌素的乳酸菌ZN-54，鉴定为坚强肠球菌（Enterococcus durans）；从南海沙虫（Sipunculus nudus）肠道中也分离到一株海洋乳酸菌ZH-101，鉴定为棒状乳杆菌扭曲亚种（Lactobacillus coryniformis subsp.torquens），其发酵液能够显著抑制食品中常见腐败菌和病原菌，在食品防腐和质量控制中具有良好的应用前景。此外，也有从虾酱、鱼露中分离耐盐性乳酸菌的报道。

【注释】

[1]本章由牟海津、王静雪、孔青编写。