探析乳酸菌及其生物工程研究新進展

余勁松

摘? ?要：社會發展是經濟發展、人民幸福的基礎與前提，我國經歷了農業、工業、信息經濟時代，目前，正處于信息技術經濟時代，該時代最明顯的表現就是技術引領社會發展。生物工程技術是當代新型技術的代表，其成果用于食品、輕工、制藥等領域效果顯著。圍繞乳酸菌具體介紹了乳酸菌相關內容，從技術與應用兩個角度綜述了當代乳酸菌及其生物工程的最新研究，以供參考。

關鍵詞：乳酸菌;生物工程;革蘭氏陽性細菌

能夠使用的微生物細菌被統稱為乳酸菌，人們在生活中最容易也最頻繁接觸到的乳酸菌非酸奶莫屬。乳酸菌在奶制品行業占有重要地位，隨著科技的發展，基于生物工程產生了大量可有效使用乳酸菌的技術，極大地提升了相關產業的產品質量與產量。乳酸菌具有極高的價值，除了在生產方面作用顯著，乳酸菌對人體健康也十分有益，尤其生產的食品多屬于功能性食品，例如，干酪、蔬菜汁、酸木薯等，對機體生理功能均能夠起到補充作用，因此，有必要對其進行研究。

1? ? 乳酸菌

乳酸菌是從可發酵碳水化合物中獲取的大量性質為革蘭氏陽性細菌的乳酸的通用名稱。乳酸菌在食品、物料、人體等臨床對象中廣泛存在，主要表現為野生菌株，因此，研究一般在安全性防范與保障方面。許多研究者，如生物學家、病理學家、遺傳學家等，都十分重視利用生物工程技術生產新菌種，以保障乳酸菌的安全性，促進食品、輕工等行業的發展，獲取經濟、社會效益[1]。

雖然我國生物工程技術起步晚于發達國家，但是經過科研人員的努力，目前，我國生物工程技術已經取得了諸多成果。在此背景下，許多生物工程衍生技術也漸漸顯現出來，為人們帶來了諸多便利。例如，乳酸旋光性測定技術將乳酸進一步細化，將其分成乳桿菌屬、雙歧桿菌屬等多種類別。乳酸菌在一般情況下與其他菌類之間存在明顯差異性，具體如下：第一，乳酸菌具有清潔腸道、抗菌效用，將其添加到奶制品中可以改良奶制品的營養成分，提高人體攝入營養成分的量，長期食用此類奶制品還有利于降低膽固醇。第二，食用乳酸菌，具有提高人體免疫力、抗衰老等作用。由此可見，乳酸菌益處良多，可以幫助人們塑造健康體魄。

2? ? 乳酸菌及其生物工程研究新進展

2.1? 技術研究

生物工程技術的應用幫助相關人士成功培育了菌種，且相關方法眾多，例如，電穿孔法、基因送遞系統等。具體而言：（1）電穿孔法，在生物工程技術有所發展后才出現，目前，發展相對成熟，能夠改良乳酸菌特征，提高菌種品質。應用該技術的關鍵是微生物之間、菌桿之間的轉化，需要保持較高的電轉化效率，該方法如今廣泛應用在各大生產領域。（2）原生質體融合法，能夠促使性質優良的菌株與具有密切關聯性的菌株結合，能夠提高培育乳酸菌菌種的成功率，同時，提高菌種質量[2]。此外，應用該技術還可以增強乳制品的發酵能力，實現基因重組，在一定程度上擴大了乳酸菌的使用范圍。（3）基因送遞系統，直接作用在基因重組方面，這也是最新的研究成果，是未來乳酸菌發展的重要方向，應用該系統的重點在于安全問題，生產不同種類食品需要根據食品性質設計科學、合理的應用方案，以保證食品安全。（4）接合技術，在遺傳、生化研究方面具有顯著價值。以乳球菌為例，在社會生產實踐中有諸多與乳球菌相關的產品，例如，乳糖、細菌素生成等。接合技術能夠突破DNA重組的障礙，構建大量優良乳酸菌。有報道表示，乳糖發酵、生成細菌素等期間均出現了明顯的接合現象，進一步研究發現，采用接合技術可以生產大量乳酸，實現基因的順利轉移，總之，該技術也屬于生物工程的重要技術。

在實際生產活動中，運用生物工程的方法多種多樣，以奶制品生產為例，發酵奶制品如若口味不佳，則對消費者缺少吸引力，此時會導致企業銷售業績不良，影響企業利潤，在發酵過程中運用生物工程技術加以干預，可以阻礙噬菌體吸附菌種，讓奶制品保持較高風味。比如，干酪成熟時間通常較長，在成熟期對其進行冷藏干預會增加企業生產成本，而為了保證其成熟，還需要盡可能降低成本，就需要采用加快成熟速度這一方法[3]。運用生物工程技術，即在干酪中加入蛋白酶，通過霉菌作用即可加快成熟速度，還能夠增強菌種的抗噬能力，防止其受到污染，降低干酪品質。

2.2? 應用研究

2.2.1? 細菌素

從本質上來看，可以把乳酸菌細菌素納入到蛋白質范疇，具有容易被降解、抑菌效果佳等特性，此外，還可以作為防腐劑使用。例如，nisin與microgard。nisin屬于乳酸亞種分泌出的肽，能夠抑制諸多革蘭氏陽性菌以及一些革蘭氏陰性菌。20世紀50年代普遍用于乳制品、罐頭食品等方面，如今，nisin已經被批準用于干酪抗菌方面。研究者表示除了將其當作防腐劑使用，nisin還具有治療牛乳房炎的效果。microgar在抑制革蘭氏陰性菌方面具有良好效果，在美國鄉村干酪存儲期間應用廣泛。此外，其還具有防止干酪表層腐敗的效果。在定點突變作用下，細菌素抑菌譜能夠有效延展，目前，nisin已經實現了克隆與測序。許多細菌素現已定位在了質?；蛘咦由希瑯O大地便利了轉移。有報道表示，使用結合技術建立快產酸活力能夠生成乳酸乳球菌亞種，將其用于發酵過程中，可以提高產品的安全性，且不會降低產品質量。隨著細菌素的發展，未來其會作為天然防腐劑普遍應用在食品防腐中。

2.2.2? 異源性蛋白質

現代生物工程的重要技術之一即為易源性蛋白質技術，將易源性DNA作用在人體上，即可實現人體內部的易源性蛋白質表達。具體而言，微生物自身組織結構相對簡單，因此，不會發生排斥。在乳酸菌發酵期間使用該技術可以提高易源性蛋白質表達量，幫助人們獲得其目標表達的蛋白質，同時，提高乳制品質量。

2.2.3? 特殊酶乳酸菌

乳酸菌具有極高的生產效益，應用價值顯著：（1）體現在乳酸菌可以生成一般微生物能夠生成的全部酶系。（2）體現在乳酸菌還可以生成特殊酶系，例如，有機酸酶系、分解脂肪酶系、降膽固醇酶系等。酶不僅能夠促進乳酸菌發酵，作用于人體還可以保持腸道清潔，保障人體健康。

目前，極具特殊性的乳酸菌為雙歧因子，具有生成雙歧桿菌的功能，并與常規乳酸菌不同，其特殊在能夠生成特殊酶，例如，雙歧桿菌能夠生成果糖-6-磷酸酮酶，被廣泛用于葡萄糖中?，F有研究表示，如今存在促進N-末端氨基酸分解的乳酸菌，利用生物工程技術將此類乳酸菌投入到生產食品過程中能夠促進食品成熟，還能夠降低部分食品中的膽固醇含量。

2.2.4? 耐氧性乳酸菌

乳酸菌普遍是厭氧菌或者兼性厭氧菌，即只有在少氧或者厭氧的條件下才能夠成長，例如，雙歧桿菌必須在完全厭氧條件下才能夠生長，增加了實驗、生產的困難度，也提高了食品、醫藥等運輸、存儲等的成本[4]。運用生物技術聯系生化、遺傳等進行分析，進而探究乳酸菌機理，增強其耐氧性。

以分子為視角，需氧菌、厭氧菌以及兼性厭氧菌的分類主要根據菌對氧的反應度。以遺傳、生化為視角，厭氧菌活性較小，部分厭氧菌可以短時間處于含氧環境中。有學者以20多種微生物研究了超氧化物歧化酶以及過氧化氫酶，主要測定了二者的含量，結果表示有8種微生物兼有2種酶，在存在氧氣的環境下，這些酶能夠抵抗毒害。有學者測定了10種厭氧菌，發現歧化酶活性極低，有的難以測定，同時，抵抗毒害能力低。上述相關研究表示，生物工程技術作用于歧化酶能夠增強其耐氧性?，F如今，已經運用該技術獲得了耐氧性能更好的乳酸菌。

2.2.5? 食用性乳酸菌

乳酸菌中存在大量可食用的物質，具體包括乳酸、丁二酮、丙酮等。以酸奶為例，酸奶的味道主要源于乙醛，而乙醛主要來自乳酸菌，因此，不同乳酸菌產生的乙醛差異明顯。具體而言，在生物工程技術支持下，想要生產最大量乙醛優選保加利亞乳酸菌，該乳酸菌不但能夠脫氫酶，還能夠積累乙醛。此外，還可以利用氨基酸代謝的方法獲取乙醛，例如，使用蘇氨酸酶，將其分解為乙醛與氨酸，目前，針對該反應，有學者提出把蘇氨酸添加到奶制品中，以獲取芳香風味奶制品。比如，丁二酮與發酵黃油的味道具有高度關聯性，可以將檸檬酸轉為丁二酮。此外，乳酸菌黏性也十分重要，現有研究表示乳脂鏈球菌、瑞士乳酸菌等均能夠提高黏性，因此，在選擇多糖物質時可以選擇上述乳酸菌。

2.2.6? 定植性乳酸菌

定植的前提是黏附，在黏附的基礎上，乳酸菌才能夠定植于機體腸道中。定植能夠增強人體內微生物的繁殖能力，進而提高人體抵御致病菌的能力。乳酸菌是增強定植的重要生物群，理論界又稱其為定植抗力因子。具體而言，在黏附素輔助下乳酸菌可以與腸道內的黏膜細胞有效結合，定植于其表面，進而形成屏障。若該屏障受到抗生素打擊，出現破壞，人體就喪失了抵御病菌侵襲的能力或者出現耐藥性，導致腸道內部喪失平衡性，此時使用乳酸菌可以恢復腸道平衡，治愈疾病。易位常常被視為細菌或者細菌的產物，例如，內毒素從主要指腸腔內部向外部轉移，易位源于人體腸道、呼吸道等位置，這些位置的細菌出現少量向外部轉移的情況，因為數量較少，在宿主免疫機制作用下通常不會成功轉移。但是若轉移量過大，就可能損壞附近組織，例如，腸道細菌大量轉移，損壞腸黏膜，導致腸道內部喪失平衡，定植能力減弱，致使陰性菌侵入腸道，并大量繁殖、傳播，引發感染。研究者發現可以使用乳酸菌，達到下述效果：第一，阻礙致病菌侵入;第二，給予腸道營養支持，促進腸道屏障修復;第三，提高人體吞噬細胞的活力，進而強化人體抵抗病菌的能力;第四，抑制致病菌的大量繁殖。

3? ? 結語

21世紀以來，乳酸菌及其生物工程技術有了長足發展，目前，研究人員已經由研究最初的乳球菌發展到了研究乳桿菌、雙歧桿菌等，重視探索為消費者提供更加安全的發酵食品。可以說，乳酸菌與人們的日常生活密切相關，對其進行研究是利國利民的重要事情，想要使其在社會、經濟發展中做出貢獻，就必須加大研究力度，不斷完善與發展技術。

[參考文獻]

[1]白艷蘋，侯艷茹，侯普馨，等.乳酸菌調控骨骼肌線粒體生物發生的機制研究進展[J].食品科學，2020（2）：1-11.

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[3]孫夢桐，林? 洋，白鳳翎，等.海洋濕地環境中拮抗水產品腐敗菌的乳酸菌篩選與鑒定[J].食品工業科技，2018，39（15）：102-107.

[4]楊維杰.乳酸菌及其生物工程研究新進展[J].山東工業技術，2016（21）：140.