乳酸杆菌的应用

背景及概述^[1][2]

乳酸杆菌是一类能利用可发酵糖类产生大量乳酸的细菌的通称。这类细菌在自然界分布广泛，可寄居于人和各种动物的肠道及其它器官内。在土壤、植物根部和许多人类食品、动物饲料，还有自然界的湖泊和河水、污泥以及一些临床样品中都发现有乳酸杆菌的存在。乳酸杆菌在与人类生活密切相关的工业、农业和医药等重要领域有很高应用价值。相当多的乳酸杆菌对人、畜健康起着有益的作用。

乳酸杆菌主要包括23个属，其中与分类密切相关的有革兰阳性兼性厌氧球菌中的乳球菌属(Lactococcus)，革兰阳性无芽胞杆菌中的乳酸杆菌属(Lactobacillus)以及不规则的专性厌氧菌中的双歧杆菌(Bifidobacterium)。自从1976年Chassy首次发现乳酸杆菌属质粒以来，人们陆续从植物、肉、腊肠、发酵剂、胃肠道和菌株中分离出各种不同的质粒。

菌种特性^[1]

乳酸杆菌的许多种类中均发现有质粒的存在。最早在1976年由Chassy及其同事发现。分离得到的质粒菌株来源于植物、肉类、青储饲料，发酵生面及消化道。研究中发现，很多种类的乳酸杆菌均具有1个或多个质粒谱。WangTT等研究发现约有38％的乳酸杆菌中含有大小不等的质粒，约在112～150kb之间。且数量各异，1个或多个。小的质粒同其他革兰阳性菌的线型质粒具有高度的相似性。

一些乳酸杆菌质粒复制子宿主范围广泛，因而可在其他种类的革兰阳性菌及大肠杆菌中发挥作用。但大多数乳酸杆菌质粒均为隐蔽型。但有些质粒编码功能已经明确，并已应用于乳酸杆菌的鉴定、定型、载体构建及修饰中。不同的研究者得到的质粒检测结果也不同。造成这个差异的关键在于不同的质粒提取方法。同时菌种来源不同也是一个方面。而Ruiz2Barba等在35株分离自橄榄的乳酸杆菌中均发现有不同大小的质粒存在。其中许多质粒的分子量较以前发现的要大得多。而分离自鸡、小鼠肠道内的乳酸杆菌株，质粒阳性菌株却较少。质粒也极少在保加利亚乳酸杆菌中发现。

由于乳酸杆菌广泛的工业用途和在医学上的重要意义，对乳酸杆菌分子遗传学研究成为焦点，特别是利用基因工程技术，以乳酸杆菌为载体携带外源基因(如抗原、酶、小肽分子等)到人和动物体内直接产生外源蛋白质。乳酸杆菌的遗传操作的先决条件是建立方便和可靠的转化方法。目前乳酸杆菌的转化方法有原生质体转化法和电击转化法。原生质体转化法最早出现，但具有繁琐、耗时和不稳定的缺点而被摒弃，乳酸杆菌的电击转化法取代了原生质体转化法，但是仍然不十分完善，尤其是重复性不好，转化率低。

应用^[3]

乳酸杆菌在农业、食品领域具有重大的经济意义以及对动物和人体健康公认的重要性，越来越引起人们的关注。几个世纪以来，乳酸杆菌作为重要的益生菌已广泛地应用于食品及饮料加工业，其生物学特性为棒状，厌氧或微需氧，属非致病菌。以乳酸杆菌作为发酵菌的食品工业所创造出的经济价值占全球总的发酵类食品地20％。同时乳酸杆菌也被广泛用于肠、肉类食品的加工和保鲜。

乳酸杆菌通过重建肠道菌群平衡，从而有利于人类及某些动物宿主恢复并提高健康状态。对于其发挥作用的机制现已研究得较为明确，主要有以下几个方面：①控制肠道感染；②增加某些食物的营养价值；③控制血清胆固醇水平；④改善乳糖代谢；⑤诱导体内特异性及非特异性免疫；⑥抗肿瘤活性。有关它的选种、生物学特性、代谢、生理、遗传等方面的研究，以及以改造这些菌株特性为目的的研究近年来逐渐增加。通过在大肠杆菌中克隆和表达DNA片段，再借助转化，将外源性DNA导入乳酸杆菌中，使之稳定地在乳酸杆菌中复制和表达。目前，几乎所有的乳酸杆菌中都可以进行转化。

最近研究方法已经发展到将基因插入到染色体特定部位，使基因有目的地突变。乳酸杆菌具有十分重要的生理作用及经济价值，因此近几十年来已广泛开展了对其定性、筛选、代谢、生理学及基因方面的研究，尤其是应用基因工程手段已将研究由原来的重点定性分类阶段转移到稳定转化及改善乳酸杆菌生物学性状的重点上来。

主要参考资料

[1] 唐雨蕊, 倪学勤, & 曾东. (2008). 乳酸杆菌对黄曲霉生长抑制的研究. 中国畜牧兽医学会动物微生态学分会全国学术研讨会暨饲料和动物源食品安全战略论坛.

[2] 马西艺, 乐国伟, 施用晖, 王建峰, & 王卫鹏. (2003). 乳酸杆菌肽聚糖的分离鉴定及其免疫活性. 食品与生物技术学报, 22(6), 50-54.

[3] 文姝, 刘欣, 袁杰利, 满洪升, 于静, & 汪剑萍等. (2004). 乳酸杆菌、双歧杆菌代谢产物的气相色谱分析. 中国微生态学杂志, 16(4), 221-221.