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(zhǎng)春 130000）

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(zhǎng)春 130000）

現(xiàn)如今生物工程技術(shù)已在全球普及，成為目前最具發(fā)展?jié)摿Φ目萍贾弧１疚闹饕芯可锕こ碳夹g(shù)在乳制品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用，并提出未來(lái)發(fā)展乳酸菌工程育種的方式。

乳酸菌；生物工程技術(shù)；菌種育種；發(fā)展前景

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(guò)幾個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的發(fā)酵產(chǎn)物被人們開發(fā)出來(lái)，目前市場(chǎng)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(chǎng)上的推廣，其產(chǎn)值也越來(lái)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(lái)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(duì)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(guò)程中，若存在大量的噬菌體會(huì)給行業(yè)帶來(lái)巨大損失，最終降低乳制品的風(fēng)味，帶來(lái)嚴(yán)重的發(fā)酵不良問(wèn)題，特別是干燥的生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(guó)乳酸菌生物工程技術(shù)發(fā)展中最重要的問(wèn)題。以往我國(guó)乳酸菌行業(yè)為解決噬菌體污染問(wèn)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(zhǎng)，未從源頭解決問(wèn)題。如今我國(guó)的生物工程技術(shù)越來(lái)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(guò)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，Nisit1是乳酸菌乳球酸在發(fā)酵過(guò)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(yáng)性圈和革蘭氏陰性菌。

通過(guò)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(guó)已實(shí)現(xiàn)Nisit1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(guò)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(guó)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(guó)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(zhǎng)期普遍偏長(zhǎng)，在干酪生產(chǎn)過(guò)程中要對(duì)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(guò)在乳制品中加入脂肪酶、蛋白酶。如今企業(yè)可通過(guò)投入應(yīng)用基因工程改革過(guò)的乳酸菌來(lái)增加干酪的成長(zhǎng)速度。通過(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guó)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(duì)人體健康無(wú)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，Kemh1er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(guò)乳酸菌的結(jié)合作用實(shí)現(xiàn)。通過(guò)研究得出，可通過(guò)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(zhǎng)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(guò)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(lái)最有效的轉(zhuǎn)化方法，可通過(guò)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(guò)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(yǔ)

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(shì)。在未來(lái)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(lái)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。

[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(guó)人，2014（2）：44.

The Development of Bio-technology of Lactic Acid Bacteria

Wang Lili
(Jilin Vocational and Institute of Technology, Changchun 130000, China)

Nowadays, biological engineering technology has been widely used in the world and has become one of the most potential technology. This paper researches the application of bio engineering technology in dairy fermentation and puts forward the future development of lactic acid bacteria breeding in future.

Lactic acid bacteria; Biological engineering; Strain breeding; Development prospects

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.20.010

S961.6