细菌素：食品安全中的应用

  细菌素(PTLB)是某些细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的多肽或前体多肽，对同种近缘菌株呈现狭窄的抑制谱，通过在靶细胞上穿孔、抑制肽聚糖合成，与核糖体或tRNA相互作用抑制蛋白质合成，直接降解靶细胞DNA，从而起到抑菌效果。目前研究最多的产细菌素的微生物是乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB), 已知已经分离出的 1700 多种细菌素中就有 300 余种分离自乳酸菌。

  细菌素根据分子大小、物理性质、生产者生物体和作用机制等被分为不同的类别。1993年，Klaenhammer将细菌素分为四类。在该组中，I类抗生素一般由热稳定特性，极低分子量(<5kDa)的肽组成。II类分子量高达10kDa。它还包含三个亚类，即IIa(足霉素和肠球菌素)，IIb(乳酸素G)和IIc(乳酸素B)。III类是高分子量(>30 kDa)，热不稳定肽，IV类是复合型的大分子复合物。大量的研究表明不同种类的细菌素通过不同的机制

  对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌发挥作用, 如成孔、抑制细胞壁、核酸及蛋白质的合成等。以典型的Ⅰ类羊毛硫抗生素 nisin 为例, 主要是通过静电作用与细胞壁成分肽聚糖结合而影响细胞壁的正常合成和细胞分裂, 在细胞膜表面形成孔道, 导致微生物死亡。由于革兰氏阳性菌细胞膜中含大量的负电脂质, 所以 nisin 对革兰氏阳性菌更为有效[10]。II 类细菌素是通过“桶壁孔”或“地毯”机制增加膜通透性来达到抑菌目的。

  细菌素作为食品防腐剂的选择标准，对于用作食品防腐剂的细菌素，需要检查某些质量：

  ①细菌素对人类食用应该是安全的，对人体肠道菌群也应该是安全的。②细菌应具有广泛的抗菌活性，可对抗食品腐败微生物。③它应该对食物基质具有耐酶性。④它应该对高温具有稳定性，并且具有广泛的pH范围和盐浓度，适用于广泛的食品加工。

  目前细菌素在多种食品中都有应用。乳酸杆菌很容易在肉类中找到，因此乳酸菌产生的细菌素通常被分离并用于各种目的。例如研究表明乳酸链球菌素或其与较低水平硝酸盐的混合物会阻碍梭状芽胞杆菌的发展，也可以延长香肠的保质期。采用竹叶抗氧化物、茶多酚和 nisin 配制复合生物保鲜剂, 能将冰藏条件下海鲈鱼的货架期延长 6 d。由 nisin 与壳聚糖制备成的微胶囊可以延长大黄鱼或小黄鱼的贮藏时间。乳酸链球菌素与二氧化碳和低温相结合对冷熏鲑鱼中单核细胞增生李斯特菌耐力的抑制作用。乳酸链球菌素在乳制品中对单核细胞增生李斯特菌有效。当将乳酸链球菌素添加到乳清干酪型奶酪中，在6-8℃的温度下持续70天时，可有效控制单核细胞增生李斯特菌的生长。 近年来细菌素也逐渐应用到果蔬中。有研究表明将细菌素产生菌或细菌素喷涂在果蔬表面不仅可以抑制腐败菌的生长, 还能够保持水果的感官品质。enterocin AS-48 是一种具有广谱抑菌性的环状肽, 它能够杀灭苜蓿芽和豆芽中的李斯特菌, 对部分蔬菜和水果酱中的金黄色葡萄球菌也有一定的抑制效果。

  长期以来, 食品保鲜一直都是食品工业的疑难问题。随着人们对食品安全的高度重视和未来科技的迅速发展, 绿色、安全、高效的细菌素保鲜剂将会有着广阔的开发应用前景。

  参考文献：[1]Lahiri Dibyajit,Nag Moupriya,Dutta Bandita,Sarkar Tanmay,Pati Siddhartha,Basu Debarati,Abdul Kari Zulhisyam,Wei Lee Seong,Smaoui Slim,Wen Goh Khang,Ray Rina Rani. Bacteriocin: A natural approach for food safety and food security[J]. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology,2022,10.