当前位置：首页>行业聚焦

真核来源的抗菌肽及其在食品中的应用

    具有抗菌活性的多肽叫抗菌肽，它是由生物防御系统产生的一类对抗外源性病原体的物质，具有防范病原菌入侵的作用。抗菌肽来源广泛，显示出高速的杀菌能力和广谱的抗菌活性，包括革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、寄生虫等，而且具有分子量小、热稳定、水溶性好，微生物不易产生耐药性等特点。抗菌肽可以代替抗生素用于食品原料的杀菌，如作为兽药用于家畜，可以有效减少抗生素残留的问题；也可作为生物防腐剂用于食品保藏，减少化学添加剂的使用，同时可以减轻热处理等食品加工处理的程度，从而保证食品的营养与风味，因而抗菌肽在食品工业具有很好的应用潜力。本文从真核来源抗菌肽阐述了抗菌肽在食品中的应用。
    1 ·抗菌肽介绍
    抗菌肽来源广泛，种类繁多，从高等生物如植物、动物，到低等生物如细菌、真菌等，每种生物体都可产生一种或多种抗菌肽。目前已经发现了数千种抗菌肽，这些抗菌肽有着某些共性，它们分子量大多小于10 000，具有阳离子特性、两亲性以及膜活性。某些抗菌肽对热稳定，在100 ℃加热10 min 还能保持一定活力。根据抗菌肽的结构，将其分为5 类：含有α- 螺旋结构的线性抗菌肽；富含半胱氨酸的抗菌肽；含有β- 折叠抗菌肽；富含常规氨基酸的抗菌肽，如组氨酸、精氨酸、脯氨酸；含有稀有或者修饰型氨基酸的抗菌肽。按照抗菌肽的来源将其分成微生物来源抗菌肽；植物来源抗菌肽；昆虫来源抗菌肽；两栖动物抗菌肽；水产动物抗菌肽；哺乳动物抗菌肽。微生物来源的抗菌肽研究最多的当属细菌素，乳酸链球菌素Nisin 在1969 年被FAO/WHO 食品添加剂联合专家委员会批准为食品添加剂；植物来源的抗菌肽如硫素、防御素和脂转移蛋白，它们构成植物抗病工程的主要候选基因；昆虫来源的抗菌肽研究较多的有天蚕素、蜂毒素；两栖动物抗菌肽的代表是蛙皮素，蛙皮素有许多家族，主要指蛙皮素青蛙和蟾蜍皮肤的粒状腺体内合成抗菌肽，并在肾上腺能素、应激、外伤等因素刺激下释放；哺乳动物抗菌肽主要包括防御素（Defensins） 和Cathelicidins 及Histatin，主要分布在上皮细胞和吞噬细胞内，其中含有α- 螺旋的抗菌肽在细胞外液中含量丰富。
    大多数真核来源的抗菌肽除了具有抗细菌活性，还有抗真菌、病毒、寄生虫的作用。
    天蚕素（Cecropins） 最初是Boman G 从天蚕蛹的免疫血淋巴中纯化，而后又在哺乳动物、鸟类及植物中发现。目前报道已发现30 多种，由大约31～39 个氨基酸残基组成，其N 末端呈现强碱性，C 端呈强疏水性，分子中不含半胱氨酸，呈线性α-2 螺旋结构，大多在体外有很强的抑菌作用，部分在体内也有很好的抑菌效果。
    蛙皮素（Magainins） 是从爪蟾细胞中分离得到的一种小分子抗菌肽。这类抗菌肽的共同特点是富含脯氨酸，不存在半胱氨酸，带正电荷。极低浓度蛙皮素能杀死革兰阳性菌和阴性菌、真菌和原生动物。蜂毒素（Melittin） 是蜜蜂毒液中发现的一种小分子多肽，由26 个氨基酸形成螺旋结构。蜂毒素的分子中有5 个碱性氨基酸，其中4 个集中在肽段的C 端。蜂毒素对革兰阳性菌和阴性菌都有很强的抑制作用，是典型的阳离子抗菌肽。但蜂毒素还有很强的溶血活性，限制了它的应用。
    肝杀菌肽（Hepcidin） 是一类富含半胱氨酸、具有二硫键结构的性质独特的多肽。2000 年，Krause 等首先从人的血液中分离纯化了这一多肽；2002 年Shike 等从杂交斑纹鲈鱼的鳃中分离得到的鱼类Hepcidin，其肽序列与人的Hepcidin 同源，成熟肽由21 个氨基酸残基组成，呈β- 发夹结构，含8 个半胱氨酸，形成4 个分子内二硫键，具有广谱抗菌活性。迄今，已从花鲈、真鲷、黑鲷、斑马鱼、牙鲆、大黄鱼等多种鱼类中分离克隆获得Hepcidin 基因。研究表明Hepcidin 对水产常见病原菌具有抑菌作用，可望成为水产养殖业新的饲料添加剂和新型抗菌药物。
    多数天然抗菌肽的杀菌活力很低，很多研究者将两种或者一种抗菌肽串联表达，来提高抗菌肽的杀菌活力和抑菌范围，如CecropinB 基因的串联体在毕赤酵母或者大肠杆菌都成功表达，还有研究者构建杂合抗菌肽，如利用天蚕素A （CecropinA，CA） N 端第1~8 个氨基酸残基和蜂毒素（Melittin，ME） N 端第1~18 个氨基酸残基表达的杂合抗菌肽，抑菌活性较Cecropin A 大大提高， 同时消除了Melittin 对红细胞的溶血活性；CecropinA—Magainin杂合抗菌肽，Attacin—Thanatin 杂合抗菌肽等，抗菌活性都较天然抗菌肽有了很大的提高，这为研究者们寻找高效广谱的抗菌肽提供了新的方法和途径。
    2· 真核来源抗菌肽在食品中的应用
    真核来源的抗菌肽由于其提取成本高等因素，较少用于食品的后期加工保藏，多数用于食品源头。目前植物性食品的农药残留问题和动物性食品的抗生素残留问题一直为大众所担忧，利用抗菌肽的抑菌作用提高植物的抗病虫害和动物的抗病能力已经成为现在研究的热点之一。
    2.1 果蔬类食品
    目前抗菌肽在植物性食品中的应用主要集中在将抗菌肽基因转入植物，使其增加抵御某种病原微生物的能力，从而降低农药的使用量。邢小萍利用已购建载体pTBM20，转化马铃薯普通栽培种“甘农属1 号”，冠瘿碱分析结果表明，分化苗整合了抗菌肽ShivaA 基因，马铃薯环腐病菌接种转化试管苗及微型薯后均表现一定的抗性。对于果蔬类产品，在其生长期喷洒抗病虫害的抗菌肽还鲜见报道，仅有一些利用抗菌肽抑制蔬菜或者作物病原菌的抑菌试验，如使用Cecropin 抑制水稻白叶枯病菌及花生青枯病菌的研究。
    2.2 动物性食品
    真核来源的抗菌肽不仅能够杀死病原微生物，还能够提高动物机体的免疫力，可以作为兽药或者饲料添加剂直接饲喂以减少动物的发病率，从而减少抗生素的使用，以提高动物性食品的安全性。抗菌肽具有耐高温的能力，可以耐受饲料制粒生产时产生的高温，简化生产工艺，降低生产成本。另外，由于抗菌肽具有来源特异性，不同动物肠道内源性抗菌肽能抑制其相应的外源性病原菌，对动物肠道中微环境共生生态系统中的微生物和动物细胞无杀伤作用。温刘发等报道，抗菌肽制剂具有较好的抗仔猪腹泻的功能，抗菌肽在仔猪断奶应激期间抗腹泻效果不比抗生素差，且抗菌肽制剂对断奶仔猪的增重无不良影响，但效果因仔猪的生长阶段不同而存在变化。
    尽管抗菌肽在提高机体免疫力等方面比抗生素有诸多优势，但抗菌肽的大规模生产还是一个悬而未决的问题，另外抗生素的抗菌谱及抗菌效价确实是多数抗菌肽所达不到的，诸多因素限制了抗菌肽发展和应用。
    3· 展望
    抗菌肽作为生物防腐剂代替化学合成防腐剂，作为抗菌剂代替抗生素将是日后发展的趋势。虽然目前只有Nisin 用于大规模商业生产，而且其应用仅局限于部分食品，但是其他抗菌肽如Pediocin，Enterocin 等已用于食品保藏，Cecropin 等已用于饲料添加剂。随着抗菌肽研究的不断深入，生产成本的不断下降和其性能的不断改善，抗菌肽在食品上还有更广阔的应用前景。

附件：            

用户名：
密　码：
验证码：