乳酸菌蛋白質組學研究與在食品營養學中的應用

劉文浩

在蛋白質組學一個基因組所表達的全套蛋白質即是一個蛋白質組。而研究細胞里面所有蛋白質的活動及表達的學科就是蛋白質組學。

它研究的范疇是，大規模的研究蛋白質的一些特征，比如蛋白質的表達水平、轉譯后的修改、蛋白之間的相互作用等，從而得到在蛋白質度量上得到關于疾病的產生、細胞新陳代謝等發生過程的整體認識。

乳酸菌屬于革蘭氏陽性桿菌或球菌可以產生乳酸、現如今乳酸菌可以應用于乳制品、蔬菜及肉類制品的生產中，而且在工業及醫藥產業中也發揮著重要的作用。

研究數據表明，來自外界的不同環境會誘使乳酸菌產生不同的應激反應，比方說在生產及保存的時候存在的酸脅迫、滲透壓脅迫和冷脅迫等，會誘使各種不同類型及數量的蛋白質表達產生變化。

而通過蛋白質組學研究乳酸菌在不同誘因的條件下蛋白質表達的連續性變化，可以弄清楚乳酸菌應激反應調節的運作機制，從而對選種培育和改造菌種提供幫助，產生經濟效益。

乳酸菌蛋白質組學研究現狀

乳酸菌（LAB），其產生乳酸作為其發酵代謝的主要終產物。它們在食物和飼料添加和保存中起著重要作用，無論是作為天然微生物群還是作為受控條件下添加的起始種植物。除了它們的技術作用外，乳酸菌可以通過抑制油脂和致病菌的生長來延長食物的壽命，乳酸菌及其食品被認為具有多種重要的營養和治療效果，并且在人體中具有許多健康促進作用或益生菌作用。乳酸菌會對食品和食品相關行業的有益貢獻是相當大的。

由于乳酸菌具有很大經濟價值，所以人們對乳酸菌的興趣日益增加，使得他們的合理使用受到關注。與基因組研究相比，蛋白質表達水平的研究提供了詳細的信息，如蛋白質豐度和翻譯后修飾的信息。蛋白質組學被定義為在特定條件下在給定時間在細胞或任何生物樣品中表達的先前蛋白質補體的分析。乳酸菌蛋白質組學技術是研究細菌對各種環境脅迫條件的生理反應的強大工具。更好地了解應力抵抗的機制及適應性反應和交叉保護的基礎的了解，并使其開發合理化，以便為工業過程制備乳酸菌。現如今，

乳酸菌蛋白質組的獲取主要通過二維電泳（2-DE）分析技術，通過等電聚焦電泳（第一維電泳）和SDS-PAGE 電泳（第二維電泳） 將乳酸菌中幾百種不同的蛋白質在凝膠上分離出來，進過一定的技術，組成二維電泳（2-DE）的圖譜。接著對比二維電泳圖譜尋找不同的差異蛋白，找到后進行鑒定，明確了解影響微生物活動的蛋白質，進而知道微生物基因組功能機制，故而蛋白質組學對基因組學起到一種互相補充的作用，對研究觀察不用的條件下微生物基因組表達的蛋白質的功能表現起到了很良好的作用。

乳酸菌蛋白質組學在食品營養學中的應用

在過去的幾十年中，蛋白質組學方法的持續快速演變為食物衍生蛋白質的表征提供了有效的平臺。食品營養學中營養一般是指膳食營養，對其的攝取過少或者不均衡都會危害一個人的健康，并且某些食物中的某些抗營養因子、過敏因子（如轉基因食品過敏原）和有毒物質也是不利健康。

食品營養學是觀察食品中的營養因子在人體內通過攝取而后消化、吸收，并轉運，最后代謝和排泄規律及對其過程進行控制，達到改善目的的科學。

因此，目前中國對于食物的膳食營養問題非常的關注，技術及市場的前景廣闊。所以蛋白質組學技術的普遍應用使得營養學得到了良好的發展，比如食物的蛋白質的組成及其生物活性成分的觀察和食品安全的監督，食物體液蛋白質的特征和相關信息的鑒定，還有蛋白質在營養素的吸收代謝之中的調節作用，還有在營養物質在成長、生育、抗病及維持身體平衡之中蛋白質所起的作用，和相關營養物質的單位需要的研究等等。

食品營養中乳酸菌蛋白質組學的應用，主要是對食物中蛋白質的組成及其生物活性成分的分析、安全檢測、膳食營養素對人體新陳代謝的影響等方面。

目前，乳酸菌菌株的蛋白質組學研究主要集中在菌株的定位和特別是各種環境條件或脅迫誘導的蛋白質合成測定中。這些方法相互補充，為食品工業，人體健康和與細菌病原體的斗爭中使用細菌提供新的見解。

通過蛋白質組學相關技術進行的對不同環境中誘使乳酸菌進行差異化表達蛋白質的研究，顯示了乳酸菌反應不同環境下的應激特點，及不同蛋白質對于相關代謝方式的調控，提升了在脅迫環境時的生存力也保存了它的生物活性。

乳酸菌的后基因組學系統研究中乳酸菌蛋白質組研究是其核心部分，現如今獲得了良好的成績。考慮到乳酸菌的工業重要性，蛋白質組學方法以及基因組研究的使用預計將在不久的將來增加，特別是在將用作起始培養物或益生菌的菌株的研究中。將為我們提供更充實的數據和廣闊的應用前景。