细菌素简介.docVIP

细菌素 2l世纪的人们越来越关注食品的安全与卫生，尤其是中国近年来加入WTO，由于食品中抗生素，药物残留及防腐剂添加超标而导致的出口损失，引起了广泛的关注。人们迫切需要探寻一种能改变这种现状的途径，于是细菌素便成为近年来研究的热点。细菌素(Bacteriocin)具有高效、无毒、耐酸、耐高温、无残留、无抗药性、大部分基因位于质粒上、相对分子质量小、含修饰氨基酸、结构复杂等特点，因而被认为是分子遗传、基因工程、蛋白质工程和食品添加剂、化妆品、皮肤保健、抑制病原菌和调节肠道菌群的好材料(赖毅宁等，2002；Sylvie Gameau等，2002；Ross等，2002)。1988年乳酸链球菌素(Nisin)首次作为食品添加剂得到FDA的认可，已有52个国家和地区在使用Nisin作为食品防腐剂，从而促进了其他种类细菌素及在其他领域的研究，目前细菌素作为一种“绿色防腐剂”正日益受到人们的重视，随着饲料中益生菌的广泛推广和人们对饲料卫生的重视，细菌素在动物生产中也有着广阔的应用前景。1细菌素的研究现状1．1细菌素的定义早在1925年，Gratia就发现大肠杆菌的v菌株能抑制夺菌株的生长，他认为是V菌株产生的某种物质在起作用。随后Gratia和Fredericq对v菌株产生了分离，发现是一种类似于噬菌体的物质在起作用，但这种物质不进行自主复制，Fredrericq称这种物质为大肠杆菌素。细菌素最早是由Jacob和合作者于1953年提出的，称其为某些细菌产生的具有抗菌活性的多肽、蛋白质或蛋白质复合物。1982年，Konisly将细菌素定义为：细菌素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，抑菌范围不局限于同源的细菌，产生菌对其细菌素有自身免疫性。1．2细菌素的分类细菌素根据化学结构、稳定性和相对分子质量大小可分为4类：第一类定义为羊毛硫抗生素，是一类小分子的修饰肽，含超过19。50个的氨基酸分子，分子活性部位有羊毛硫氨酸(Lanthionine)、8一甲基羊毛硫氨酸(p—methyllanthionine)、脱氢酪氨酸(Dehydrobutyrine)和脱氢丙氨酸(Dehydroalanine)等非编码氨基酸。Lantibiotics又可细分为2个亚类：I a类是由在靶目标膜上形成孔道的阳离子和疏水基团组成的肽，它与结构稳定的I b类相比，结构的伸展性更好；I b类是球状的肽类，它不带电或带负电。第二类是小分子的热稳定肽(sHSP)，相对分子质量小于10 kd，具有疏水性和膜活性，其结构特征为：N末端信号肽序列长度为18—21个氨基酸，前导肽链由一个蛋氨酸开始，并常伴随一个赖氨酸；有活性的细菌素其N一末端+1的位置上通常是赖氨酸或精氨酸；可以分为3个亚类：a类N一末端氨基酸序列为：Tvr—Gly—Asn—Gly—Val，并由2个半胱氨酸所构成的s—s桥，对李斯特氏杆菌有活性；b类孔道复合物由2个具有不同氨基酸序列的肽类寡聚体形成；c类能被硫醇激活、活性基团要求有还原性半胱氨酸残基。第三类是热敏感的大分子蛋白(LHLP)，相对分子质量一般大于10 kd，通常在100或更低温度30 s内即失活，它们的抑菌谱较窄。第4类是复合型的大分子复合物，除蛋白质外还含有碳水化合物或类脂基团，目前这类细菌素还未被纯化。第2、3、4类细菌素由于不含羊毛硫氨酸羊毛硫氨基酸，所以通常又被称为非羊毛硫抗生素(non一1antibiotic bacteriocin)，其中第1、2类细菌素由于抑菌的高活性和专一性而作为食品防腐保鲜剂研究的较多。目前，国内外对细菌素的研究较深入，已经发现了几十种细菌素，已被鉴定的细菌素有Nisin、 Lactacin、Lactocin、Helveticin、FerITienticin、Sakecin、 Lacticin、Plantacin、Subiicin(杨洁彬等，1996)等，其中已被广泛应用的是Nisin，也称尼生素。Nisin是目前研究最透彻的，也是目前惟一用于商业生产的细菌素。1．3细菌素与抗生素的区别细菌素与抗生素都由微生物产生，用量都很小，都具有一定的抗菌谱，能较强地抑制甚至杀死其他微生物。如在食品中加入十万分之几到万分之几的 Nisin，就足以抑制许多革兰阳性菌的生长和繁殖。因为细菌素具有与抗生素相似的一些性质和作用，因此细菌素最初甚至被认为就是抗生素。但是细菌素和抗生素是有区别的。细菌素和临床用抗生素具有明显的区别，这表现在合成基础、作用方式、抗菌谱、毒性和耐药机制等方面。抗生素是某些微生物通过酶促反映将初级代谢物转变为结构性的次级代谢物，诸如短杆菌肽s等，通过酶促反映把氨基酸转变为结构复杂的化合物。而Nisin等细菌素则需要通过核糖体来合成，