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第1篇

它研究的范疇是，大規(guī)模的研究蛋白質(zhì)的一些特征，比如蛋白質(zhì)的表達水平、轉(zhuǎn)譯后的修改、蛋白之間的相互作用等，從而得到在蛋白質(zhì)度量上得到關(guān)于疾病的產(chǎn)生、細胞新陳代謝等發(fā)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(chǎn)生乳酸、現(xiàn)如今乳酸菌可以應(yīng)用于乳制品、蔬菜及肉類制品的生產(chǎn)中，而且在工業(yè)及醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。

研究數(shù)據(jù)表明，來自外界的不同環(huán)境會誘使乳酸菌產(chǎn)生不同的應(yīng)激反應(yīng)，比方說在生產(chǎn)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(shù)量的蛋白質(zhì)表達產(chǎn)生變化。

而通過蛋白質(zhì)組學(xué)研究乳酸菌在不同誘因的條件下蛋白質(zhì)表達的連續(xù)性變化，可以弄清楚乳酸菌應(yīng)激反應(yīng)調(diào)節(jié)的運作機制，從而對選種培育和改造菌種提供幫助，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)研究現(xiàn)狀

乳酸菌（LAB），其產(chǎn)生乳酸作為其發(fā)酵代謝的主要終產(chǎn)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(shù)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(yǎng)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(guān)行業(yè)的有益貢獻是相當大的。

由于乳酸菌具有很大經(jīng)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(guān)注。與基因組研究相比，蛋白質(zhì)表達水平的研究提供了詳細的信息，如蛋白質(zhì)豐度和翻譯后修飾的信息。蛋白質(zhì)組學(xué)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(zhì)補體的分析。乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)是研究細菌對各種環(huán)境脅迫條件的生理反應(yīng)的強大工具。更好地了解應(yīng)力抵抗的機制及適應(yīng)性反應(yīng)和交叉保護的基礎(chǔ)的了解，并使其開發(fā)合理化，以便為工業(yè)過程制備乳酸菌。現(xiàn)如今，

乳酸菌蛋白質(zhì)組的獲取主要通過二維電泳（2-DE）分析技術(shù)，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(zhì)在凝膠上分離出來，進過一定的技術(shù)，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(zhì)，進而知道微生物基因組功能機制，故而蛋白質(zhì)組學(xué)對基因組學(xué)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(zhì)的功能表現(xiàn)起到了很良好的作用。

乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)在食品營養(yǎng)學(xué)中的應(yīng)用

在過去的幾十年中，蛋白質(zhì)組學(xué)方法的持續(xù)快速演變?yōu)槭澄镅苌鞍踪|(zhì)的表征提供了有效的平臺。食品營養(yǎng)學(xué)中營養(yǎng)一般是指膳食營養(yǎng)，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(yǎng)因子、過敏因子（如轉(zhuǎn)基因食品過敏原）和有毒物質(zhì)也是不利健康。

食品營養(yǎng)學(xué)是觀察食品中的營養(yǎng)因子在人體內(nèi)通過攝取而后消化、吸收，并轉(zhuǎn)運，最后代謝和排泄規(guī)律及對其過程進行控制，達到改善目的的科學(xué)。

因此，目前中國對于食物的膳食營養(yǎng)問題非常的關(guān)注，技術(shù)及市場的前景廣闊。所以蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的普遍應(yīng)用使得營養(yǎng)學(xué)得到了良好的發(fā)展，比如食物的蛋白質(zhì)的組成及其生物活性成分的觀察和食品安全的監(jiān)督，食物體液蛋白質(zhì)的特征和相關(guān)信息的鑒定，還有蛋白質(zhì)在營養(yǎng)素的吸收代謝之中的調(diào)節(jié)作用，還有在營養(yǎng)物質(zhì)在成長、生育、抗病及維持身體平衡之中蛋白質(zhì)所起的作用，和相關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)的單位需要的研究等等。

食品營養(yǎng)中乳酸菌蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用，主要是對食物中蛋白質(zhì)的組成及其生物活性成分的分析、安全檢測、膳食營養(yǎng)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(zhì)組學(xué)研究主要集中在菌株的定位和特別是各種環(huán)境條件或脅迫誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)合成測定中。這些方法相互補充，為食品工業(yè)，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(zhì)組學(xué)相關(guān)技術(shù)進行的對不同環(huán)境中誘使乳酸菌進行差異化表達蛋白質(zhì)的研究，顯示了乳酸菌反應(yīng)不同環(huán)境下的應(yīng)激特點，及不同蛋白質(zhì)對于相關(guān)代謝方式的調(diào)控，提升了在脅迫環(huán)境時的生存力也保存了它的生物活性。

第2篇

關(guān)鍵詞:生物技術(shù);基因工程;細胞工程

現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，成就非凡，推動著科學(xué)的進步，促進著經(jīng)濟的發(fā)展，改變著人類的生活與思維，影響著人類社會的發(fā)展進程。現(xiàn)代生物技術(shù)的成果越來越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、能源、化工、輕工和環(huán)境保護等諸多領(lǐng)域。生物技術(shù)是21世紀高新技術(shù)革命的核心內(nèi)容，具有巨大的經(jīng)濟效益及潛在的生產(chǎn)力。專家預(yù)測，到2010～2020年，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將逐步成為世界經(jīng)濟體系的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物機體、生物系統(tǒng)創(chuàng)造新物種，并與工程原理相結(jié)合加工生產(chǎn)生物制品的綜合性科學(xué)技術(shù)。現(xiàn)代生物技術(shù)則包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等領(lǐng)域。在我國的食品工業(yè)中，生物技術(shù)工業(yè)化產(chǎn)品占有相當大的比重;近年，酒類和新型發(fā)酵產(chǎn)品以及釀造產(chǎn)品的產(chǎn)值占食品工業(yè)總產(chǎn)值的17%。現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵領(lǐng)域中有廣闊市場和發(fā)展前景，本文主要闡述現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用。

一、基因工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用

基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容，采用類似工程設(shè)計的方法，按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進行剪切、組合、拼接，再將人工重組的基因通過載體導(dǎo)入受體細胞，進行無性繁殖，并使目的基因在受體細胞中高速表達，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類型。

發(fā)酵工業(yè)的關(guān)鍵是優(yōu)良菌株的獲取，除選用常用的誘變、雜交和原生質(zhì)體融合等傳統(tǒng)方法外，還可與基因工程結(jié)合，進行改造生產(chǎn)菌種。

(一)改良面包酵母菌的性能

面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。將優(yōu)良酶基因轉(zhuǎn)入面包酵母菌中后，其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高，面包加工中產(chǎn)生二氧化碳氣體量提高，應(yīng)用改良后的酵母菌種可生產(chǎn)出膨潤松軟的面包。

(二)改良釀酒酵母菌的性能

利用基因工程技術(shù)培育出新的釀酒酵母菌株，用以改進傳統(tǒng)的釀酒工藝，并使之多樣化。采用基因工程技術(shù)將大麥中的淀粉酶基因轉(zhuǎn)入啤酒酵母中后，即可直接利用淀粉發(fā)酵，使生產(chǎn)流程縮短，工序簡化，革新啤酒生產(chǎn)工藝。目前，已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株，提高生香物質(zhì)含量的啤酒酵母菌株。

(三) 改良乳酸菌發(fā)酵劑的性能

乳酸菌是一類能代謝產(chǎn)生乳酸，降低發(fā)酵產(chǎn)品pH值的一類微生物。乳酸菌基因表達系統(tǒng)分為組成型表達和受控表達兩種類型，其中受控表達系統(tǒng)包括糖誘導(dǎo)系統(tǒng)、Nisin誘導(dǎo)系統(tǒng)、pH 誘導(dǎo)系統(tǒng)和噬菌體衍生系統(tǒng)。相對于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言，德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pN42和PJBL2用于構(gòu)建德氏乳桿菌的克隆載體。有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌基因突變有2種方法:第一種方法涉及(同源或異源的)可獨立復(fù)制的轉(zhuǎn)座子，第二種方法是依賴于克隆的基因組DNA 片斷和染色體上的同源部位的重組整合而獲得。通過基因工程得到的乳酸菌發(fā)酵劑具有優(yōu)良的發(fā)酵性能，產(chǎn)雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩(wěn)定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強。

二、細胞工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用

細胞工程是生物工程主要組成之一，出現(xiàn)于20世紀70年代末至80 年代初，是在細胞水平上改變細胞的遺傳特性或通過大規(guī)模細胞培養(yǎng)以獲得人們所需物質(zhì)的技術(shù)過程。細胞工程主要有細胞培養(yǎng)、細胞融合及細胞代謝物的生產(chǎn)等。細胞融合是在外力(誘導(dǎo)劑或促融劑)作用下，使兩個或兩個以上的異源(種、屬間) 細胞或原生質(zhì)體相互接觸，從而發(fā)生膜融合、胞質(zhì)融合和核融合并形成雜種細胞的現(xiàn)象。細胞融合技術(shù)是一種改良微生物發(fā)酵菌種的有效方法，主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)量、使菌種獲得新的性狀、合成新產(chǎn)物等。與基因工程技術(shù)結(jié)合，使對遺傳物質(zhì)進一步修飾提供了多樣的可能性。例如日本味之素公司應(yīng)用細胞融合技術(shù)使產(chǎn)生氨基酸的短桿菌雜交，獲得比原產(chǎn)量高3倍的賴氨酸產(chǎn)生菌和蘇氨酸高產(chǎn)新菌株。釀酒酵母和糖化酵母的種間雜交，分離子后代中個別菌株具有糖化和發(fā)酵的雙重能力。日本國稅廳釀造試驗所用該技術(shù)獲得了優(yōu)良的高性能謝利酵母來釀制西班牙謝利白葡萄酒獲得了成功。目前，微生物細胞融合的對象已擴展到酵母、霉菌、細菌、放線菌等多種微生物的種間以至屬間，不斷培育出用于各種領(lǐng)域的新菌種。

三、酶工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用

酶是活細胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度專一性和高度受控性的一類特殊生物催化劑。酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個重要組成部分，酶工程又稱酶反應(yīng)技術(shù)，是在一定的生物反應(yīng)器內(nèi)，利用生物酶作為催化劑，使某些物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化的工藝技術(shù)，包括酶的研制與生產(chǎn)，酶和細胞或細胞器的固定化技術(shù)，酶分子的修飾改造，以及生物傳感器等。酶工程技術(shù)在發(fā)酵生產(chǎn)中主要用于兩個方面，一是用酶技術(shù)處理發(fā)酵原料，有利于發(fā)酵過程的進行。如啤酒釀制過程，主要原料麥芽的質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時，會造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足，使糖化不充分、蛋白質(zhì)降解不足，從而減慢發(fā)酵速度，影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑，可補充麥芽中酶活力不足的缺陷，提高麥汁的可發(fā)酵度和麥汁糖化的組分，縮短糖化時間，減少麥皮中色素、單寧等不良雜質(zhì)在糖化過程中浸出，從而降低麥汁色澤。二是用酶來處理發(fā)酵菌種的代謝產(chǎn)物，縮短發(fā)酵過程，促進發(fā)酵風(fēng)味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風(fēng)味的主要因素，是判斷啤酒成熟的主要指標。當啤酒中雙乙酰的濃度超過閾值時，就會產(chǎn)生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的，一般在啤酒發(fā)酵后期還原雙乙酰需要約5～10d 的時間。崔進梅等報道，發(fā)酵罐中加入α-乙酰乳酸脫羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮，可縮短發(fā)酵周期，減少雙乙酰含量。

四、小結(jié)

在食品發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用生物技術(shù)可以提高發(fā)酵劑的性能，縮短發(fā)酵周期，豐富發(fā)酵制品的種類。不僅提高了產(chǎn)品檔次和附加值，生產(chǎn)出符合不同消費者需要的保健制品，而且在有利于加速食品加工業(yè)的發(fā)展。隨著生化技術(shù)的日益發(fā)展，相信會開發(fā)出更多物美價廉的發(fā)酵制品，使生物加工技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛。

參考文獻

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第3篇

乳酸菌是一群能從可發(fā)酵性碳水化合物中產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽性細菌的通稱，廣泛存在于人、畜、禽腸道、許多食品、物料及少數(shù)臨床樣品中。乳酸菌不僅可以提高食品的營養(yǎng)價值，改善食品風(fēng)味，提高食品保藏性和附加值，而且乳酸菌的特殊生理活性和營養(yǎng)功能，正日益引起人們的重視。

乳酸菌因能夠?qū)⑻妓衔锇l(fā)酵成乳酸而得名。益生菌能夠幫助消化，有助人體腸臟的健康，因此常被視為健康食品，添加在酸奶之內(nèi)。

在人體腸道內(nèi)棲息著數(shù)百種的細菌，其數(shù)量超過百萬億個。其中對人體健康有益的叫益生菌，以雙歧桿菌、屎腸球菌等為代表，對人體健康有害的叫有害菌，以大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭狀芽胞桿菌等為代表。益生菌是一個龐大的菌群，有害菌也是一個不小的菌群，當益生菌占優(yōu)勢時（占總數(shù)的80%以上），人體則保持健康狀態(tài)，否則處于亞健康或非健康狀態(tài)。長期科學(xué)研究結(jié)果表明，以乳酸菌為代表的益生菌是人體必不可少的且具有重要生理功能的有益菌，它們數(shù)量的多和少，直接影響到人的健康與否，直接影響到人的壽命長短。科學(xué)家長期研究的結(jié)果證明，乳酸菌對人的健康與長壽非常重要。

而人體腸道內(nèi)乳酸菌擁有的數(shù)量，隨著人的年齡增長會逐漸減少，當人到老年或生病時，乳酸菌數(shù)量可能下降100至1000倍，直到老年人臨終完全消失。在平時，健康人腸道內(nèi)的乳酸菌比病人多50倍，長壽老人比普通老人多60倍。因此，人體內(nèi)乳酸菌數(shù)量的實際狀況，已經(jīng)成為檢驗人們是否健康長壽的重要指標。由于廣譜和強力的抗菌素的廣泛應(yīng)用，使人體腸道內(nèi)以乳酸菌為主的益生菌遭受到嚴重破壞，抵抗力逐步下降，導(dǎo)致疾病越治越多，健康受到極大的威脅。所以，有意增加人體腸道內(nèi)乳酸菌的數(shù)量就顯得非常重要。國際上公認的乳酸菌，被認為是最安全的菌種，也是最具代表性的腸內(nèi)益生菌，人體腸道內(nèi)以乳酸菌為代表的益生菌數(shù)量越多越好。也完全符合諾貝爾獎獲得者生物學(xué)家梅契尼柯夫“長壽學(xué)說”里所得出的結(jié)論，乳酸菌=益生菌=長壽菌。

面對抗生素對人體健康的威脅，人類正在不斷尋求新的更加有效的生物抗菌產(chǎn)品，世界發(fā)達國家首先認識并開創(chuàng)了以使用乳酸菌為代表的免疫療法革命。瑞典科學(xué)家研究的結(jié)果是，治療胃和大腸炎癥時直接喝乳酸菌比用抗生素更好，危險性幾乎為零。而在日本，乳酸菌制品已占日本乳制品市場的85%以上，20年來日本青年平均身高增加15厘米，人口平均壽命達85歲，居世界第一位。這都是乳酸菌制品所帶來的直接健康功效。

乳酸菌的研究歷史

早在20世紀初，著名的生物學(xué)家梅契尼柯夫在他獲得諾貝爾獎的“長壽學(xué)說”里已明確指出，保加利亞的巴爾干島地區(qū)居民，日常生活中經(jīng)常飲用的酸奶中含有大量的乳酸菌。這些乳酸菌能夠定植在人體內(nèi)，有效地抑制有害菌的生長，減少由于腸道內(nèi)有害菌產(chǎn)生的毒素對整個機體的毒害，這是保加利亞地區(qū)居民長壽的重要原因。5000年前人類就已經(jīng)在使用乳酸菌。到目前為止，人類日常食用的泡菜、酸奶、醬油、豆豉等，都是應(yīng)用乳酸菌這種原始而簡單的隨機天然發(fā)酵的代謝產(chǎn)物。

乳酸菌的類型

動物源乳酸菌 因菌種常處于相對不穩(wěn)定狀態(tài)，其生物功效也較不穩(wěn)定，且在大量食用時，很容易導(dǎo)致人體動物蛋白過敏，即排斥反應(yīng)。

植物源乳酸菌 因為取自植物易被人體吸收，不論攝取多大的量，人體不會產(chǎn)生異體蛋白排斥反應(yīng)，且植物源乳酸菌比動物源者更具有活力，能比動物源多8倍的數(shù)量到達人體小腸內(nèi)定植，從而發(fā)揮其強大而穩(wěn)定的生物功效。

乳酸菌的生理功能

1.防治有些人種普遍患有的乳糖不耐癥（喝鮮奶時出現(xiàn)的腹脹、腹瀉等癥狀）。

2.促進蛋白質(zhì)、單糖及鈣、鎂等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，產(chǎn)生維生素B族等大量有益物質(zhì)。

3.增加腸道有益菌群，改善人體胃腸道功能，恢復(fù)人體腸道內(nèi)菌群平衡，形成抗菌生物屏障，維護人體健康。

4.抑制腐敗菌的繁殖，消解腐敗菌產(chǎn)生的毒素，清除腸道垃圾。

5.抑制膽固醇吸收，有降血脂、降血壓作用。

6.具有免疫調(diào)節(jié)作用，增強人體免疫力和抵抗力。

7.有抗腫瘤、預(yù)防癌癥作用。

8.提高SOD酶活力，消除人體自由基，具抗衰老、延年益壽作用。

9.有效預(yù)防女性泌尿生殖系統(tǒng)細菌感染。

10.控制人體內(nèi)毒素水平，保護肝臟并增強肝臟的解毒、排毒功能。

乳酸菌的工業(yè)用途

乳酸菌常用于制造酸奶、乳酪、德國酸菜、啤酒、葡萄酒、泡菜、腌漬食品和其他發(fā)酵食品。在牛奶中加入乳酸菌可提高牛奶保健作用。

經(jīng)乳酸菌發(fā)酵的乳酸菌奶酪蛋白及乳脂被轉(zhuǎn)化為短肽、氨基酸和小分子的游離脂類等更易被人體吸收的小分子，奶中豐富的乳糖已被分解成乳酸，乳酸與鈣結(jié)合形成乳酸鈣，極易被人體吸收，也可被乳糖不耐癥人群選用。乳酸菌奶能促進胃液分泌，促進消化，對胃具有保養(yǎng)功能，并能抑制腸道內(nèi)腐敗菌的生長，其生物保健價值遠遠高于牛奶。

淀粉類食品含有較多的天冬酰胺（一種氨基酸）以及還原性糖，在高溫120℃油炸下容易產(chǎn)生致癌物質(zhì)丙烯酰胺。挪威研究人員發(fā)現(xiàn)，利用乳酸菌來清除油炸馬鈴薯產(chǎn)品原料表面的還原糖成分，從而可以阻止丙烯酰胺的形成。

不同的研究或者接種不同類型的乳酸菌有不同的結(jié)果。一般接種同型乳酸菌（如乳酸片球菌、植物胚芽乳桿菌、酪蛋白乳桿菌、糞鏈球菌、戊糖片球菌）可降低青貯飼料pH值，增加乳酸含量，降低丁酸含量；接種異型乳酸菌（如布氏乳桿菌；發(fā)酵乳桿菌）則提高青貯飼料pH值，增加乙酸的生成。

飼料中添加乳酸菌，能提高蛋雛雞成活率和日增重，可使斷乳后仔犬體重顯著增加，因此顯著提高飼料利用率。

乳酸菌常用于生物防腐，研究表明，用乳酸菌發(fā)酵液保鮮肉品，可以抑制肉品中的致病菌和腐敗菌的生長，保存風(fēng)味物質(zhì)，不改變食品組織狀態(tài)，而且在正常冷卻儲存條件下，也不影響食品的感官特性。