乳品主要成分及添加剂对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响

李本领，高玉荣，赵新竹，李雪，王冬雪，郝君莹

（黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆 163319）

随着经济的快速发展以及人们生活水平的日益提高，人们对身体健康和食品安全也越来越重视，寻找安全可靠的新型天然食品防腐剂是食品工业发展需要解决的重要问题之一[1]。乳酸菌细菌素是由乳酸菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的多肽或前体多肽，抑菌范围不仅仅局限于同源细菌，产生菌对其细菌素有自身免疫性[2]。乳酸菌细菌素由于其安全性高，作为一种新兴的天然食品防腐剂越来越受到人们的重视，目前在工业中应用比较广泛的乳酸菌细菌素主要是Nisin[3]。如果乳酸菌细菌素作为天然食品防腐剂的性质能够达到预期的防腐效果，那么天然生物防腐剂将有可能替代化学防腐剂走进人们的生活，提高人们的健康水平和生活质量。乳酸菌细菌素在食品中的抑菌活性受到多方面因素的影响，目前研究认为：细菌素的溶解性和电荷的变化，细菌素与食品成分的结合，细菌素与蛋白酶的作用以及作为环境因子影响菌株细胞表面的变化等都会对细菌素的抑菌活性起到干扰作用[4]。前期实验从发酵酸黄瓜中分离到一株产广谱细菌素的格氏乳球菌LG34，发现其产生的格氏乳球菌素具有抗菌谱广，热稳定性和pH稳定性强的特点，具有在食品中应用的前景[5]。乳及乳制品容易受到微生物的污染，在降低其营养价值和风味的同时，还会造成食用者发生食物中毒、致病菌感染等严重后果，预防和控制微生物污染引起的危害是乳制品行业广泛关注的重点之一[6]。为了探讨新型广谱乳酸菌细菌素格氏乳球菌素LG34在乳品中的应用效果，实验研究了乳品主要成分及添加剂对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响，为格氏乳球菌素在乳品中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 培养基

MRS培养基（g·L-1）：葡萄糖20 g，蛋白胨10 g，牛肉膏10 g，酵母膏5 g，K2HPO4·3H2O 2 g，乙酸钠5 g，CaCO35 g，柠檬酸三铵2 g，MgSO4·7H2O 0.58 g，MnSO4·4H2O 0.25 g，吐温80 1 mL，pH6.5。

营养肉汤培养基（g·L-1）：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，氯化钠5 g，pH7.2～7.4。

指示菌上层培养基（g·L-1）：氯化钠5 g，牛肉膏3 g，蛋白胨8 g，琼脂8 g，pH值为7.4～7.6。

指示菌下层培养基（g·L-1）：氯化钠5 g，牛肉膏3 g，蛋白胨8 g，琼脂15 g，pH值为7.4～7.6。

1.1.2 化学试剂

氢氧化钠、氯化钠、吐温80、化学纯，购自天津大茂化学试剂厂；乳糖、干酪素、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素钠，分析纯购自沈阳市华东试剂厂；乳脂肪由黑龙江八一农垦大学食品学院微生物实验室提供。

1.1.3 格氏乳球菌素样品的制备

挑取1～2环Lactococcus garvieae LG34斜面菌种到10 mL MRS液体培养基中，30℃静置培养16～18 h后，接种1%到200 mL的MRS液体培养基中30℃静置培养24 h。4 000 r·min-1离心20 min，收集无细胞上清液，将pH调整至6.0，用旋转蒸发仪将其浓缩10倍。加入无水冷乙醇过夜沉淀，将浓缩液继续旋转蒸发浓缩2倍[5]。

1.1.4 指示菌

金黄色葡萄球菌：由黑龙江八一农垦大学食品学院微生物实验室提供。

1.2 方法

1.2.1 乳品成分对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响

分别将一定量的干酪素、乳糖、乳脂肪加入到格氏乳球菌素LG34样品中，摇匀后静置4 h，以未添加考察样品的格氏乳球菌素LG34为空白对照组，通过测定相对抑菌率来评价乳糖、干酪素、乳脂肪对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响[7]。

1.2.2 乳品添加剂对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响

分别将一定量的羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠加入到格氏乳球菌素LG34样品中，摇匀后静置4 h，以未添加格氏乳球菌素LG34的考察样品为空白对照组，通过测定相对抑菌率来评价羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响。

1.2.3 相对抑菌率计算公式

相对抑菌率=（实验组抑菌圈净直径/对照组抑菌圈净直径）×100%[5]。

1.3 统计方法

数据均以均数±标准差（±s）表示，采用Microsoft Excel 2007软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 乳品主要成分对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响

2.1.1 干酪素添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响

干酪素是乳制品重要组成成分之一，牛乳中含量大约为3.4%[8]。因此实验研究了干酪素添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响，结果见图1。

图1 干酪素添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响Fig.1 Effects of the amount of casein to antibacterial activity of Lactococcu garviecin LG34

由图1可以看出，干酪素对格氏乳球菌素LG34的抗菌活性影响显著（P＜0.01）。随着干酪素添加量的提高，相对抑菌率逐渐降低，主要原因是干酪素减少了格氏乳球菌素LG34与受体菌金黄色葡萄球菌的结合几率，与易华西[9]等人的研究结果基本一致。

2.1.2 乳糖添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响

乳糖是乳制品中重要的组成成分之一，牛乳中含量大约为4.6%[8]。因此实验研究了乳糖添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响，结果见图2。

图2 乳糖添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响Fig.2 Effects of the amount of lactose to the antibacterial activity of Lactococcu garviecin LG34

由图2可以看出，乳糖对格氏乳球菌素LG34的抗菌活性影响显著（P＜0.01）。随着乳糖添加量的提高，相对抑菌率逐渐降低。

2.1.3 乳脂肪添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响

乳脂肪也是乳制品重要组成成分之一，牛乳中含量大约为3.6%[8]。因此实验研究了乳脂肪添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响，结果见图3。

图3 乳脂肪添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响Fig.3 Effects of the amount of milk fat to the antibacterial activity of Lactococcu garviecin LG34

由图3可以看出，乳脂肪对格氏乳球菌素LG34的抗菌活性影响显著（P＜0.01）。随着乳脂肪添加量的提高，相对抑菌率逐渐降低，主要原因是格氏乳球菌素LG34被束缚在了乳脂肪上，降低了格氏乳球菌素LG34与受体菌金黄色葡萄球菌的结合几率[9]。

2.2 乳品添加剂对格氏乳球菌素LG34抑菌活性的影响

2.2.1 羧甲基纤维素钠添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响

羧甲基纤维素钠是乳制品常用的增稠剂，添加量按生产需要适量用[11]。因此实验研究了羧甲基纤维素钠添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响，结果见图4。

图4 羧甲基纤维素钠添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响Fig.4 Effects of the amount of sodium carboxymethyl cellulose to the antibacterial activity of Lactococcu garviecin LG34

由图4可以看出，羧甲基纤维素钠对格氏乳球菌素LG34的抗菌活性影响显著（P＜0.01）。随着羧甲基纤维素钠添加量的提高，相对抑菌率逐渐增大，主要原因是羧甲基纤维素钠增强了格氏乳球菌素LG34的疏水活性，而强疏水活性被认为是乳酸菌细菌素具有抗菌活性的原因之一[10]。

2.2.2 六偏磷酸钠添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响

六偏磷酸钠也是乳制品中常用的水分保持剂，添加量小于0.5 g·kg-1[12]。因此实验研究了六偏磷酸钠添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响，结果见图5。

图5 六偏磷酸钠添加量对格氏乳球菌素LG34抑菌活性影响Fig.5 Effects of the amount of six sodium metaphosphate to the antibacterial activity of Lactococcu garviecin LG34

由图5可以看出，六偏磷酸钠对格氏乳球菌素LG34的抗菌活性影响显著（P＜0.01）。随着六偏磷酸钠添加量的提高，相对抑菌率逐渐降低，主要原因可能是六偏磷酸吸湿性较强，易水解成亚磷酸盐。这种物质对某些金属离子（钙、镁）有生成可溶性络合物的能力，干扰了细胞膜磷脂的电荷组成，进而降低了细菌素与细胞膜之间的作用[12]。

3 结论

（1）乳品主要成分干酪素、乳糖、乳脂肪显著降低了格氏乳球菌素LG34的抑菌活性（P＜0.01）。

（2）乳品添加剂六偏磷酸钠显著降低了格氏乳球菌素LG34的抑菌活性（P＜0.01），羧甲基纤维素钠显著提高了格氏乳球菌素LG34的抑菌活性（P＜0.01）。

［1］ 刘国荣，李平兰，王成涛.乳酸菌细菌素作为天然生物防腐剂在食品工业中的应用进展［J］.北京工商大学学报：自然科学版，2012，30（2）：64-69.

［2］ Jack RW，Tagg JR，Ray B.Bacteriocins of Gram-positive bacteria［J］.Microbiology Review，1995，59（2）：171-200.

［3］ 周瑶，王颖，安宇.奶酪中产杆菌样细菌素乳酸菌的分离与鉴定［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2012，24（3）：60-63.

［4］ Michael G，Ganzle1，Sigrid Weber，et al.Effect of ecological factors on the inhibitory spectrum and activity of bacteriocins ［J］. International Journal of Food Microbiology，1999，46（2）：207-217.

［5］ 刘姗，高玉荣.格氏乳球菌素LG34生物稳定性的研究［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2013，25（3）：67-70.

［6］ 丁晓贝，谢志梅，裴晓方.乳及乳制品中微生物污染及其控制［J］.中国乳业，2009（6）：52-53.

［7］ 丁成为.乳酸片球菌素抑菌谱及应用性研究［D］.天津：天津大学，2007.

［8］ 郭本恒.乳品科学［M］.北京：中国轻工业出版社，2001.

［9］ 易华西.分泌广谱抗菌肽乳酸菌的筛选及高效表达的调控研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

［10］ 刘俊亮，邬娟，张洪斌.羧甲基纤维素钠稳定酸性乳饮料的研究进展［J］.中国乳品工业，2012，40（1）：38-41.

［11］ GB2760-2011.食品添加剂使用标准［S］.北京：中华人民共和国卫生部，2011.

［12］ 李瑞胜，别怀周，张明.乳酸菌细菌素作用机理的研究［J］.安徽农业科学，2012，40（27）：1361-1361.