乳酸菌生物技術(shù)的發(fā)展

◎ 王麗麗

（吉林城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130000）

乳酸菌是一類用于乳糖代謝發(fā)酵的微生物，可降低發(fā)酵產(chǎn)品的pH值。乳酸菌是發(fā)酵乳酸微生物的總稱，包括鏈球菌、片球菌、雙歧桿菌、明串珠菌、乳球菌和乳桿菌等，除片球菌外的其他微生物均有很廣泛的應(yīng)用。自從人們發(fā)現(xiàn)變酸的牛奶味道更佳，這種發(fā)酵產(chǎn)物逐漸成為人們生活飲食中不可缺少的一部分，經(jīng)過幾個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，越來越多的發(fā)酵產(chǎn)物被人們開發(fā)出來，目前市場上有各種各樣的發(fā)酵牛奶、酸牛奶、奶酪等發(fā)酵乳制品。隨著發(fā)酵乳制品在市場上的推廣，其產(chǎn)值也越來越高，已達(dá)到所有飲料產(chǎn)量的1/5。目前，隨著發(fā)酵乳制品的生產(chǎn)，人們逐漸發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳制品質(zhì)量的提高與發(fā)酵用的乳酸菌息息相關(guān)。

1 生物工程技術(shù)在乳品發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用

隨著生物工程技術(shù)在全球的普及，在乳制品生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣，發(fā)酵工業(yè)主要將生物工程技術(shù)應(yīng)用在以下方面：生產(chǎn)低脂肪乳制品、生產(chǎn)冷敏感型發(fā)酵劑、降低奶酪棕色化程度、減少異源蛋白質(zhì)的產(chǎn)生、生產(chǎn)酶、增加乳制品的風(fēng)味、生產(chǎn)生物膠和細(xì)菌素、提高奶酪生產(chǎn)的速度、增強(qiáng)奶酪的結(jié)構(gòu)風(fēng)味、培育噬菌體分子。本文根據(jù)異源蛋白質(zhì)的生產(chǎn)、奶酪生產(chǎn)的速度，以研究噬菌體的抗性為主要內(nèi)容對探討生物科技在乳品發(fā)酵行業(yè)中的應(yīng)用。

1.1 噬菌體抗性

在乳制品發(fā)酵過程中，若存在大量的噬菌體會給行業(yè)帶來巨大損失，最終降低乳制品的風(fēng)味，帶來嚴(yán)重的發(fā)酵不良問題，特別是干燥的生產(chǎn)過程中要控制噬菌體的量。中溫性乳球菌與產(chǎn)酸慢乳酸菌在發(fā)酵的過程中也極易受到噬菌體的影響，研究如何抵抗乳酸菌產(chǎn)生噬菌體的主題成為我國乳酸菌生物工程技術(shù)發(fā)展中最重要的問題。以往我國乳酸菌行業(yè)為解決噬菌體污染問題，采取保持生產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)生，應(yīng)用抗菌體培養(yǎng)，分離噬菌體抗性菌株等措施，這些方法可有效控制噬菌體的污染程度，但只能抑制噬菌體的增長，未從源頭解決問題。如今我國的生物工程技術(shù)越來越強(qiáng)大，已研發(fā)出多種徹底控制噬菌體污染的技術(shù)。

1.2 細(xì)菌素

細(xì)菌素是在乳酸菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，極易被胃蛋白酶分解，是一種防腐劑，有強(qiáng)大的抑菌功能，Nisitl是乳酸菌乳球酸在發(fā)酵過程中分泌出的一種細(xì)菌素，這種細(xì)菌素可有效抑制多數(shù)的革蘭氏陽性圈和革蘭氏陰性菌。

通過研究生物工程技術(shù)蛋白質(zhì)提煉技術(shù)，可提高細(xì)菌素的抑菌作用。目前我國已實(shí)現(xiàn)Nisitl細(xì)菌素生成基因的克隆，該技術(shù)圍繞與染色體DNA中的編碼和其他乳酸菌的基因?qū)崿F(xiàn)克隆。應(yīng)用基因轉(zhuǎn)移技術(shù)將細(xì)菌素的基因轉(zhuǎn)移到其他微生物染色體中，再通過生物工程技術(shù)定位細(xì)菌素的基因結(jié)合質(zhì)粒。隨著我國在生物工程技術(shù)方面的發(fā)展，細(xì)菌素控制合成的技術(shù)得到提高，細(xì)菌素是乳酸菌產(chǎn)生的一種天然的防腐劑，我國將這種天然的防腐劑應(yīng)用到食品的防腐中。

1.3 增加干酪成熟速度

干酪的成熟速度較慢，導(dǎo)致實(shí)際的成長期普遍偏長，在干酪生產(chǎn)過程中要對其進(jìn)行冷藏，導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)成本偏高，因此企業(yè)都在研究如何增加干酪的成熟速度。傳統(tǒng)的企業(yè)增加干酪成熟速度主要是通過在乳制品中加入脂肪酶、蛋白酶。如今企業(yè)可通過投入應(yīng)用基因工程改革過的乳酸菌來增加干酪的成長速度。通過基因工程研究乳酸菌的基因修飾，獲得擁有抵抗噬菌體增殖的細(xì)菌，還能加快干酪成熟的速度，通過分解蛋白質(zhì)隱形乳酸菌菌株，分解乳糖代謝陰性乳酸菌菌株來提高干酪成熟的速度，減少企業(yè)生產(chǎn)干酪的成本。

1.4 異源蛋白質(zhì)生產(chǎn)

為產(chǎn)生出異源蛋白質(zhì)，需要通過生物工程技術(shù)使宿主菌中的真核細(xì)胞基因或原核細(xì)胞基因表達(dá)，這項(xiàng)技術(shù)在乳制品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)中被廣泛運(yùn)用。在美國基因工程產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)中，在GRAS菌中包括生物工程技術(shù)生產(chǎn)出的菌類，它們對人體健康無危害。

2 生物工程育種途徑分析

基因傳遞系統(tǒng)、原生質(zhì)體融合技術(shù)、結(jié)合作用與電穿孔法都是生物工程育種的方法，具體如下。

2.1 結(jié)合作用

1971年，Kemhler等第一次提出乳糖的乳酸菌具有發(fā)酵能力，編碼特異性的染色體和結(jié)合作用的實(shí)質(zhì)粒DNA可通過乳酸菌的結(jié)合作用實(shí)現(xiàn)。通過研究得出，可通過結(jié)核作用提升乳酸乳球菌噬菌體的抗性。

2.2 原生質(zhì)體融合技術(shù)

原生質(zhì)體融合技術(shù)可使一個(gè)菌株同時(shí)具有良好的風(fēng)味、快速生長和產(chǎn)生細(xì)菌素等特點(diǎn)，這是有效表達(dá)高蛋白質(zhì)水平突變體的方式，也是構(gòu)建雜合微生物的有效工具，可應(yīng)用雜合微生物開發(fā)出新的產(chǎn)品和提高發(fā)酵品的特性。

2.3 電穿孔法

乳酸菌生物工程技術(shù)在不斷完善，為得到優(yōu)良的菌株發(fā)酵乳品，需利用乳酸菌特有的生理特性，通過DNA重組技術(shù)進(jìn)行改變，然而，在細(xì)菌轉(zhuǎn)化上需要有合理的方法，電穿孔法是近年來最有效的轉(zhuǎn)化方法，可通過電穿孔法轉(zhuǎn)化不同屬的菌株，該方法的轉(zhuǎn)化率與原生質(zhì)體的轉(zhuǎn)化率接近。

2.4 基因傳遞系統(tǒng)

乳酸菌轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的不斷發(fā)展，使基因傳遞系統(tǒng)成為必需的載體，選擇性標(biāo)記不可使用抗生素抗性基因，在選擇性標(biāo)記中適合作為食品基因傳遞系統(tǒng)的有乳酸菌中糖類利用、免疫性的基因、細(xì)菌素。Kondo等在克隆乳酸菌實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用載體，研究乳酸菌的隱蔽性質(zhì)粒載體的構(gòu)建，通過研究載體實(shí)現(xiàn)乳酸菌外源蛋白質(zhì)與克隆乳酸菌中異源DNA的表達(dá)。

3 結(jié)語

在新時(shí)代，人們十分看重乳酸菌生物技術(shù)這一領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)保健方面乳酸菌非常有發(fā)展優(yōu)勢。在未來的發(fā)展中，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域深入開發(fā)利用重組乳酸菌來產(chǎn)生醫(yī)用蛋白，還應(yīng)關(guān)注開發(fā)乳制品產(chǎn)生新型的功能性方面。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙 爽，杜 佳，徐光曙.乳酸菌發(fā)酵劑生物工程技術(shù)[J].科學(xué)中國人，2014（2）：44.