乳酸菌生物技術的發展

◎ 王麗麗

（吉林城市職業技術學院，吉林 長春 130000）

乳酸菌是一類用于乳糖代謝發酵的微生物，可降低發酵產品的pH值。乳酸菌是發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用。自從人們發現變酸的牛奶味道更佳，這種發酵產物逐漸成為人們生活飲食中不可缺少的一部分，經過幾個世紀的發展，越來越多的發酵產物被人們開發出來，目前市場上有各種各樣的發酵牛奶、酸牛奶、奶酪等發酵乳制品。隨著發酵乳制品在市場上的推廣，其產值也越來越高，已達到所有飲料產量的1/5。目前，隨著發酵乳制品的生產，人們逐漸發現發酵乳制品質量的提高與發酵用的乳酸菌息息相關。

1 生物工程技術在乳品發酵工業的應用

隨著生物工程技術在全球的普及，在乳制品生產中的應用越來越廣，發酵工業主要將生物工程技術應用在以下方面：生產低脂肪乳制品、生產冷敏感型發酵劑、降低奶酪棕色化程度、減少異源蛋白質的產生、生產酶、增加乳制品的風味、生產生物膠和細菌素、提高奶酪生產的速度、增強奶酪的結構風味、培育噬菌體分子。本文根據異源蛋白質的生產、奶酪生產的速度，以研究噬菌體的抗性為主要內容對探討生物科技在乳品發酵行業中的應用。

1.1 噬菌體抗性

在乳制品發酵過程中，若存在大量的噬菌體會給行業帶來巨大損失，最終降低乳制品的風味，帶來嚴重的發酵不良問題，特別是干燥的生產過程中要控制噬菌體的量。中溫性乳球菌與產酸慢乳酸菌在發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生噬菌體的主題成為我國乳酸菌生物工程技術發展中最重要的問題。以往我國乳酸菌行業為解決噬菌體污染問題，采取保持生產環境衛生，應用抗菌體培養，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越來越強大，已研發出多種徹底控制噬菌體污染的技術。

1.2 細菌素

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

通過研究生物工程技術蛋白質提煉技術，可提高細菌素的抑菌作用。目前我國已實現Nisitl細菌素生成基因的克隆，該技術圍繞與染色體DNA中的編碼和其他乳酸菌的基因實現克隆。應用基因轉移技術將細菌素的基因轉移到其他微生物染色體中，再通過生物工程技術定位細菌素的基因結合質粒。隨著我國在生物工程技術方面的發展，細菌素控制合成的技術得到提高，細菌素是乳酸菌產生的一種天然的防腐劑，我國將這種天然的防腐劑應用到食品的防腐中。

1.3 增加干酪成熟速度

干酪的成熟速度較慢，導致實際的成長期普遍偏長，在干酪生產過程中要對其進行冷藏，導致企業的生產成本偏高，因此企業都在研究如何增加干酪的成熟速度。傳統的企業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。如今企業可通過投入應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菌，還能加快干酪成熟的速度，通過分解蛋白質隱形乳酸菌菌株，分解乳糖代謝陰性乳酸菌菌株來提高干酪成熟的速度，減少企業生產干酪的成本。

1.4 異源蛋白質生產

為產生出異源蛋白質，需要通過生物工程技術使宿主菌中的真核細胞基因或原核細胞基因表達，這項技術在乳制品工業和醫藥工業中被廣泛運用。在美國基因工程產品的標準中，在GRAS菌中包括生物工程技術生產出的菌類，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、原生質體融合技術、結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 結合作用

1971年，Kemhler等第一次提出乳糖的乳酸菌具有發酵能力，編碼特異性的染色體和結合作用的實質粒DNA可通過乳酸菌的結合作用實現。通過研究得出，可通過結核作用提升乳酸乳球菌噬菌體的抗性。

2.2 原生質體融合技術

原生質體融合技術可使一個菌株同時具有良好的風味、快速生長和產生細菌素等特點，這是有效表達高蛋白質水平突變體的方式，也是構建雜合微生物的有效工具，可應用雜合微生物開發出新的產品和提高發酵品的特性。

2.3 電穿孔法

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

2.4 基因傳遞系統

乳酸菌轉化系統的不斷發展，使基因傳遞系統成為必需的載體，選擇性標記不可使用抗生素抗性基因，在選擇性標記中適合作為食品基因傳遞系統的有乳酸菌中糖類利用、免疫性的基因、細菌素。Kondo等在克隆乳酸菌實驗中運用載體，研究乳酸菌的隱蔽性質粒載體的構建，通過研究載體實現乳酸菌外源蛋白質與克隆乳酸菌中異源DNA的表達。

3 結語

在新時代，人們十分看重乳酸菌生物技術這一領域，在醫學保健方面乳酸菌非常有發展優勢。在未來的發展中，在醫學領域深入開發利用重組乳酸菌來產生醫用蛋白，還應關注開發乳制品產生新型的功能性方面。

參考文獻：

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