益生菌的抑菌物質(zhì)研究進(jìn)展

韓乾杰，陳俊杰，王依依，孫　偉，楊彩梅（浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江臨安　311300）

益生菌的抑菌物質(zhì)研究進(jìn)展

韓乾杰，陳俊杰，王依依，孫偉，楊彩梅*
（浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江臨安311300）

摘要：益生菌作為飼料添加劑，對(duì)改善動(dòng)物腸道菌群平衡，抑制病原微生物的生長(zhǎng)已初見成效。益生菌生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的一系列物質(zhì)，具有抑制真菌和細(xì)菌生長(zhǎng)的作用，本文旨在對(duì)益生菌產(chǎn)生的主要抑菌物質(zhì)作以綜述。

關(guān)鍵詞：益生菌；抑菌蛋白；脂肽；細(xì)菌素

抗生素作為飼料添加劑在動(dòng)物生產(chǎn)中濫用，導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性已經(jīng)成為畜牧業(yè)不可避免的問題。隨著國(guó)家對(duì)飼料添加劑的規(guī)范化，益生菌作為抗生素替代物受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛的關(guān)注。益生菌是一類對(duì)宿主有正面效益的活性微生物，定植于動(dòng)物的胃腸道、生殖系統(tǒng)，能產(chǎn)生一系列活性代謝產(chǎn)物，從而改善宿主微生態(tài)的平衡，增強(qiáng)動(dòng)物免疫力，提高飼料利用率。

益生菌在體內(nèi)和體外發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有益代謝產(chǎn)物主要包括抑菌蛋白類、多肽類、細(xì)菌類、有機(jī)酸類等[1]。例如乳酸菌可產(chǎn)生乳酸，丁酸梭菌能產(chǎn)生丁酸，降低局部的pH，以此來抑制有害菌的生長(zhǎng)[2]。研究表明，乳酸桿菌和芽孢桿菌等益生菌在生長(zhǎng)過程中會(huì)產(chǎn)生一些多肽類、非肽類、小分子細(xì)菌素等多種胞內(nèi)和胞外產(chǎn)物，這些產(chǎn)物對(duì)益生菌抑制有害菌增殖起至關(guān)重要的作用[3-4]。研究表明，這些具有抑菌作用的益生菌產(chǎn)物主要分為抑菌蛋白類、脂肽類和細(xì)菌素類。

1　抑菌蛋白類

國(guó)內(nèi)外眾多研究表明，多數(shù)益生菌蛋白粗提取液具有抑菌效果，能夠限制癌細(xì)胞的擴(kuò)增。汪澈等從枯草芽孢桿菌B9601-Y2中提取蛋白粗提取液直接加入載有棉花紅腐病菌絲體的載玻片上，分別處理12、24、48 h后逐步呈現(xiàn)出缺乏完整菌絲，胞壁缺失和原生質(zhì)體最終消失的現(xiàn)象[5]。Kim等將解淀粉芽胞桿菌MET0908的粗蛋白提取液進(jìn)行純化和濃縮，得到純化的抗真菌蛋白，對(duì)植物炭疽病具有防治作用[6]。并猜測(cè)其作用機(jī)理可能是蛋白質(zhì)作用在炭疽病菌的細(xì)胞壁上，從而使其細(xì)胞壁逐漸崩塌，最終消亡。張秀玉等同樣在枯草芽孢桿菌SH7中分離純化出抑菌蛋白，可以通過抑制煙草青枯病菌分泌胞外多糖的量，從而對(duì)病菌產(chǎn)生頡頏作用[7]。劉通在研究短小芽孢桿菌TasA基因時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)，TasA調(diào)控分泌的表達(dá)產(chǎn)物具有蛋白活性并且對(duì)黃瓜灰霉病菌具有較好的抑制效果[8]。研究表明，TasA基因廣泛存在于幾乎所有的芽孢桿菌中，證明抑菌蛋白類為芽孢桿菌的普遍產(chǎn)物，可抑制細(xì)胞壁的組成和破壞細(xì)胞壁的完整性[9-10]。顏其貴等利用3株芽孢桿菌分別對(duì)大腸桿菌和沙門氏菌進(jìn)行動(dòng)物體內(nèi)外頡頏試驗(yàn)，結(jié)果表明，芽孢桿菌對(duì)大腸桿菌及沙門氏菌均有一定抑制效果[11]。李明雄等研究動(dòng)物乳桿菌的抑菌蛋白特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，乳酸菌T12上清液在pH 4.5時(shí)，對(duì)溶壁微球菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等均有較強(qiáng)的活性，但經(jīng)過胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、蛋白酶K處理后，抑菌活性喪失，也證明乳桿菌上清液中的抑菌蛋白類起抑菌效果[12]。

2　脂肽類

脂肽類抑菌物質(zhì)廣泛存在于芽孢桿菌的提取液中，其功能性不但體現(xiàn)在動(dòng)植物病害的防治，也體現(xiàn)在能預(yù)防食品貯藏過程中的霉變。脂肽類家族主要為生物表面活性劑（surfactin）、芬芥素（fengy?cin）、伊枯草菌素（iturins）等。Landy等研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的脂肽類抑菌物質(zhì)主要有surfac?tin和fengycin，對(duì)抗病毒、腫瘤、細(xì)菌以及真菌都有一定程度的抗菌活性[13]。Hiradate等把從解淀粉芽胞桿菌RC-2中培養(yǎng)的上清液加入到炭疽病菌，發(fā)現(xiàn)對(duì)其有抑制作用，隨后分離出多種抗真菌化合物，經(jīng)過NMR（核磁共振譜）和FAB-MS（快速原子轟擊質(zhì)譜）方法分析其結(jié)構(gòu)均為伊枯草菌素[14]。

汪靜杰等研究發(fā)現(xiàn)，解淀粉芽胞桿菌SWB16菌株的脂肽類代謝產(chǎn)物對(duì)球孢白僵菌的孢子發(fā)芽及菌絲生長(zhǎng)具有較強(qiáng)的抑制作用，該菌株對(duì)防治家蠶等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的白僵病存在潛在的應(yīng)用價(jià)值[15]。Gom?ma等研究表明，由地衣芽胞孢桿菌M104中分離的surfaction具有高效廣譜的抗菌活性，對(duì)動(dòng)物中常見金黃色葡萄球菌、李斯特菌、大腸桿菌、沙門氏菌和真菌都具有良好的抑制作用[16]。surfaction還能夠有效對(duì)抗豬細(xì)小病毒、偽狂犬病毒、新城疫病毒等多種病毒[17]。石斑魚的飼料中添加surfactin可提高魚群的免疫力，減少溶藻弧菌的感染，從而降低石斑魚的死亡率[18]。石廣舉等研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)蝦的飼料中添加NT-6抗菌脂肽，可抑制水體和蝦自身的弧菌生長(zhǎng)，提高蝦的增重率，降低料肉比[19]?？咕目蓪?duì)AA肉雞的生長(zhǎng)發(fā)育和免疫機(jī)能具有良好調(diào)節(jié)作用[20]。在斷奶仔豬飼料中添加抗菌脂肽來代替金霉素，不僅可促進(jìn)仔豬的采食量，提高日增重，而且顯著改善飼料報(bào)酬（P<0.05），降低腹瀉率[21]。

3　細(xì)菌素類

細(xì)菌素是由許多細(xì)菌產(chǎn)生的小抗菌肽，和抗生素區(qū)別在于，細(xì)菌素是由核糖體合成，經(jīng)翻譯后修飾被活化，通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式運(yùn)輸?shù)桨獍l(fā)揮作用，主要通過抑制靶細(xì)胞的細(xì)胞膜來達(dá)到抑菌效果。由于其功能單位是一組異質(zhì)肽類群體，因此規(guī)模和結(jié)構(gòu)上也有很大程度的不同。在G-細(xì)胞中，細(xì)菌素多數(shù)由大腸桿菌分泌，稱為microcins（小肽）；在G+細(xì)胞中，分泌的細(xì)菌素可分為2大類。其中第Ⅰ類1antibiotics A，也稱羊毛硫抗生素，是一類含有甲基羊毛硫氨酸殘基的細(xì)菌素。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同又可分為球型、線型和雙組份型。第Ⅱ類1antibiotics B，稱非羊毛硫抗生素，為熱穩(wěn)定的小分子細(xì)菌素。其開發(fā)主要應(yīng)用于食品防腐。

乳酸菌細(xì)菌素大致分為羊毛硫抗生素（Ⅰ類）、小分子熱穩(wěn)定肽（Ⅱ類）、大分子熱不穩(wěn)定蛋白（Ⅲ類）以及環(huán)形乳酸菌細(xì)菌素（Ⅳ類）4類。現(xiàn)普遍認(rèn)為，乳酸菌細(xì)菌素抑制細(xì)菌主要通過非特異性吸附，吸附到細(xì)胞表面，通過細(xì)胞膜上的膜孔殺傷靶細(xì)胞，抑制細(xì)胞壁的合成。大量研究證實(shí)，將乳酸菌細(xì)菌素添加到動(dòng)物飼料中，能夠抑制致病菌的增生，平衡動(dòng)物的免疫力來預(yù)防疾病的發(fā)生。同時(shí)還能提高公畜的精子量及存活率[22]。Coconer等研究表明，使用細(xì)菌素生產(chǎn)菌對(duì)改善腸道健康具有顯著效果[23]。Walsh等研究表明，在動(dòng)物飲用水中加入乳酸菌菌株，其產(chǎn)生的細(xì)菌素可減少生長(zhǎng)育肥豬因沙門氏菌感染而引起的腹瀉等癥狀[24]。此論點(diǎn)也得到Coor等的證實(shí)[25]。Kirkup等試驗(yàn)表明，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸乳球菌素可減少有害菌在腸道內(nèi)的定植調(diào)節(jié)并且刺激腸黏膜發(fā)生免疫反應(yīng)。在生長(zhǎng)育肥豬的飲水中投放細(xì)菌素J25可以使其腸道內(nèi)的沙門氏菌數(shù)目絕對(duì)值降低，減少被沙門氏菌感染的幾率。芽孢桿菌、酵母菌、雙歧桿菌和非致病性大腸桿菌代謝產(chǎn)物中也含有有益于動(dòng)物胃腸道的細(xì)菌素，將此類菌株或者濃縮提取液作為飼料添加劑，可以調(diào)節(jié)幼齡動(dòng)物的生長(zhǎng)及發(fā)育速度和飼料利用率。

4　小結(jié)

益生菌的代謝產(chǎn)物對(duì)其功能的發(fā)揮具有重要作用，但益生菌代謝產(chǎn)物的分離成本較高，因此運(yùn)用可以產(chǎn)生較多代謝產(chǎn)物的益生菌是相對(duì)較好的應(yīng)用方法，這就需要分離出能分泌較多代謝產(chǎn)物的菌株，提高益生菌的應(yīng)用效果。

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Research Progress onAntifungal Substance of Probiotics

HAN Qianjie, CHEN Junjie, WANG Yiyi, SUN Wei, YANG Caimei*
（Zhejiang Forestry University, Linan 311300, Zhejiang China）

Abstract:As feed additives, probiotics has effect on improving the animal intestinal flora balance and inhibit?ing the growth of pathogenic microorganisms. Probiotic bacteria product a series of material in the growth process, which could inhibit the growth of fungi and bacteria, main antibacterial substances of probiotics were summarized in this paper.

Key words:probiotics; mycoprotein; lipopeptide; bacteriocin

*通訊作者：副教授。

作者簡(jiǎn)介：韓乾杰（1993-），男，浙江寧波人，研究方向?yàn)槟c道微生物與動(dòng)物健康。

基金項(xiàng)目：浙江農(nóng)林大學(xué)人才項(xiàng)目（2034020001）

收稿日期：2015-07-13

中圖分類號(hào)：R371；S816

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0084（2015）08-0036-03