趙爽，杜佳，徐光曙

沈陽(yáng)娃哈哈食品有限公司

乳酸菌是一類微生物,其可以通過(guò)代謝乳糖而產(chǎn)生乳酸，從而使發(fā)酵產(chǎn)品的pH值降低。乳桿菌屬、乳球菌屬、雙歧桿菌屬、明串珠菌屬、鏈球菌屬和片球菌屬都包含有乳酸菌這類微生物，在乳產(chǎn)品發(fā)酵的生產(chǎn)實(shí)踐中，除片球菌外其他提及的各屬乳酸菌均得到了廣泛的應(yīng)用。自從人類首次食用發(fā)酵乳產(chǎn)品以來(lái)，其已經(jīng)成為了人們?nèi)粘ｏ嬍车囊徊糠?，這類產(chǎn)品包括酸牛奶、干酪、發(fā)酵稀奶油等各式各樣的發(fā)酵乳制品。如今，這一技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于確定發(fā)酵劑特性和改進(jìn)發(fā)酵劑特性。隨著乳酸菌發(fā)酵劑生物工程技術(shù)的不斷深入發(fā)展，其將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。

1.乳品發(fā)酵工業(yè)中生物工程技術(shù)的應(yīng)用

乳品發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用的生物工程技術(shù)主要包括采用分子手段進(jìn)行噬菌體抗性菌株的育種，干酪風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)的增強(qiáng)，風(fēng)味缺陷的控制，益生素、食品級(jí)酶、異源蛋白質(zhì)、生物膠、細(xì)菌素及其它天然抗生素的生產(chǎn)，冷敏感型發(fā)酵劑以及適用于低脂肪乳制品的發(fā)酵劑的選育等方面。本文著重進(jìn)行以下幾方面應(yīng)用的探討：

1.1噬菌體抗性

噬菌體通常使乳制品發(fā)酵風(fēng)味不良，更甚者使其在嗜溫發(fā)酵乳和干酪的生產(chǎn)中不能發(fā)酵，從而給乳品企業(yè)造成巨大損失。因此，乳酸菌生物工程技術(shù)的一個(gè)中心課題就是乳酸菌的噬菌體抗性研究?，F(xiàn)代生物工程技術(shù)經(jīng)過(guò)多年研究，在乳酸菌發(fā)酵中已經(jīng)能夠有力抵御噬菌體的進(jìn)攻。目前的技術(shù)主要是干擾噬菌體對(duì)細(xì)胞的吸附、修飾、限制、流產(chǎn)感染和利用反義核糖核酸（RNA）等，通過(guò)這些技術(shù)對(duì)噬菌體的污染進(jìn)行防治，從而有效控制乳制品發(fā)酵過(guò)程中污染的噬菌體?；蚬こ碳夹g(shù)為抗噬菌體菌株的育種提供了樂(lè)觀的前景。

1.2細(xì)菌素

乳酸菌細(xì)菌素實(shí)質(zhì)上是蛋白質(zhì)，因其具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)和抑菌特性，且容易被胃酶降解，因此可以作為防腐劑，目前細(xì)菌素nisin和microgard作為防腐劑已經(jīng)被用于乳食品生產(chǎn)中，其中，nisin的作用是控制芽孢生成菌的生長(zhǎng)、延長(zhǎng)乳制品的貨架期，microgard的作用是抑制革蘭氏陰性菌和真菌。對(duì)于抑菌譜狹窄的細(xì)菌素可以通過(guò)蛋白質(zhì)生物工程技術(shù)進(jìn)行拓寬，還可以通過(guò)生物工程技術(shù)對(duì)細(xì)菌素的染色體DNA進(jìn)行編碼、克隆和測(cè)序以及對(duì)細(xì)菌素進(jìn)行基因分離鑒定等，因此，隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，細(xì)菌素這一天然防腐劑在乳制品工業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

1.3異源蛋白質(zhì)

異源蛋白質(zhì)的生產(chǎn)是生物工程技術(shù)最為成功的應(yīng)用之一，它是在宿主菌中表達(dá)出真核或原核細(xì)胞的基因，而生產(chǎn)出異源蛋白質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)異源蛋白質(zhì)的適宜菌是乳酸菌，目前通過(guò)生物工程技術(shù)已經(jīng)在其中表達(dá)的基因有枯草芽孢桿菌的中性蛋白酶、雞蛋白溶菌酶、以及牛皺胃酶等。

1.4加速干酪的成熟

干酪成熟期長(zhǎng)，因此加速其成熟對(duì)降低冷藏和庫(kù)存費(fèi)用是具有重要意義的。隨著基因工程的發(fā)展，通過(guò)基因修飾乳酸菌可以實(shí)現(xiàn)加速干酪成熟的目的，而且還能夠得到具有抗噬菌體能力的菌株。

2.生物工程育種的途徑

生物工程育種的途徑主要有結(jié)合作用、原生質(zhì)體融合技術(shù)、電穿孔法以及基因傳遞系統(tǒng)，具體為：

2.1結(jié)合作用

乳酸菌的乳糖發(fā)酵能力轉(zhuǎn)移首次報(bào)道于1979年，Kempler等研究發(fā)現(xiàn)，乳球菌的接合作用可以證實(shí)質(zhì)粒DNA的接合作用以及染色體的編碼特性。也有研究表明，利用接合作用能夠有效提高乳酸乳球菌的噬菌體抗性。

2.2原生質(zhì)體融合技術(shù)

原生質(zhì)體融合技術(shù)可以將細(xì)菌素產(chǎn)生、快速產(chǎn)酸特性以及良好的風(fēng)味等優(yōu)良菌株性狀接合在同一菌株中，是構(gòu)建雜合微生物的有效工具，也是構(gòu)建高蛋白質(zhì)表達(dá)水平突變體的最為有效的方法。利用雜合微生物則能夠提高發(fā)酵制品的特性以及開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品。

2.3電穿孔法

隨著乳酸菌生物工程技術(shù)的發(fā)展，重組DNA技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，通過(guò)這一技術(shù)可以精確改變?nèi)樗峋纳硖匦?，從而為乳品發(fā)酵提供優(yōu)良的菌株，但是，在細(xì)菌轉(zhuǎn)化上則需要具有可靠性的方法，因此，電穿孔發(fā)應(yīng)運(yùn)而生，成為近年來(lái)最富有前景的轉(zhuǎn)化方法，電穿孔法還可以在不同屬的菌株之間進(jìn)行電轉(zhuǎn)化，而且轉(zhuǎn)化率也可以同原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化率相媲美。

2.4基因傳遞系統(tǒng)

構(gòu)建基因遞送系統(tǒng)隨著乳酸菌轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的發(fā)展已成必然,載體大致可以分為試驗(yàn)用和食品級(jí)兩類。食品級(jí)載體因安全性需要，不可使用抗生素抗性基因作為選擇性標(biāo)記，因此，乳酸菌中編碼細(xì)菌素產(chǎn)生、免疫性的基因或糖類利用是適合的食品級(jí)基因遞送系統(tǒng)的選擇性標(biāo)記。Kondo等在乳酸菌的克隆試驗(yàn)中使用了載體，也有研究者構(gòu)建了基于乳球菌隱蔽性質(zhì)粒的載體，還有一些研究人員通過(guò)載體研究促進(jìn)了異源DNA在乳酸菌中的克隆和外源蛋白質(zhì)在乳酸菌中的表達(dá)。

3.結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，乳酸菌生物工程技術(shù)取得了較大進(jìn)步，乳酸菌生物工程技術(shù)已經(jīng)由對(duì)乳球菌的研究，逐漸擴(kuò)展到對(duì)乳桿菌和雙歧桿菌通的研究，過(guò)對(duì)乳酸菌重要的生物化學(xué)代謝途徑的闡明、基因轉(zhuǎn)移和遞送系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)和純化、基因的表達(dá)和分泌信號(hào)的確定，以及對(duì)一些重要基因的序列分析、定位，使得乳制品發(fā)酵工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，為廣大消費(fèi)者提供了更加安全、更加可口、更加健康的發(fā)酵乳制品。

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