益生菌的抑菌物质研究进展

韩乾杰，陈俊杰，王依依，孙　伟，杨彩梅（浙江农林大学，浙江临安　311300）

益生菌的抑菌物质研究进展

韩乾杰，陈俊杰，王依依，孙伟，杨彩梅*
（浙江农林大学，浙江临安311300）

摘要：益生菌作为饲料添加剂，对改善动物肠道菌群平衡，抑制病原微生物的生长已初见成效。益生菌生长过程中产生的一系列物质，具有抑制真菌和细菌生长的作用，本文旨在对益生菌产生的主要抑菌物质作以综述。

关键词：益生菌；抑菌蛋白；脂肽；细菌素

抗生素作为饲料添加剂在动物生产中滥用，导致细菌耐药性已经成为畜牧业不可避免的问题。随着国家对饲料添加剂的规范化，益生菌作为抗生素替代物受到国内外学者广泛的关注。益生菌是一类对宿主有正面效益的活性微生物，定植于动物的胃肠道、生殖系统，能产生一系列活性代谢产物，从而改善宿主微生态的平衡，增强动物免疫力，提高饲料利用率。

益生菌在体内和体外发酵过程中产生的有益代谢产物主要包括抑菌蛋白类、多肽类、细菌类、有机酸类等[1]。例如乳酸菌可产生乳酸，丁酸梭菌能产生丁酸，降低局部的pH，以此来抑制有害菌的生长[2]。研究表明，乳酸杆菌和芽孢杆菌等益生菌在生长过程中会产生一些多肽类、非肽类、小分子细菌素等多种胞内和胞外产物，这些产物对益生菌抑制有害菌增殖起至关重要的作用[3-4]。研究表明，这些具有抑菌作用的益生菌产物主要分为抑菌蛋白类、脂肽类和细菌素类。

1　抑菌蛋白类

国内外众多研究表明，多数益生菌蛋白粗提取液具有抑菌效果，能够限制癌细胞的扩增。汪澈等从枯草芽孢杆菌B9601-Y2中提取蛋白粗提取液直接加入载有棉花红腐病菌丝体的载玻片上，分别处理12、24、48 h后逐步呈现出缺乏完整菌丝，胞壁缺失和原生质体最终消失的现象[5]。Kim等将解淀粉芽胞杆菌MET0908的粗蛋白提取液进行纯化和浓缩，得到纯化的抗真菌蛋白，对植物炭疽病具有防治作用[6]。并猜测其作用机理可能是蛋白质作用在炭疽病菌的细胞壁上，从而使其细胞壁逐渐崩塌，最终消亡。张秀玉等同样在枯草芽孢杆菌SH7中分离纯化出抑菌蛋白，可以通过抑制烟草青枯病菌分泌胞外多糖的量，从而对病菌产生颉颃作用[7]。刘通在研究短小芽孢杆菌TasA基因时同样发现，TasA调控分泌的表达产物具有蛋白活性并且对黄瓜灰霉病菌具有较好的抑制效果[8]。研究表明，TasA基因广泛存在于几乎所有的芽孢杆菌中，证明抑菌蛋白类为芽孢杆菌的普遍产物，可抑制细胞壁的组成和破坏细胞壁的完整性[9-10]。颜其贵等利用3株芽孢杆菌分别对大肠杆菌和沙门氏菌进行动物体内外颉颃试验，结果表明，芽孢杆菌对大肠杆菌及沙门氏菌均有一定抑制效果[11]。李明雄等研究动物乳杆菌的抑菌蛋白特性时发现，乳酸菌T12上清液在pH 4.5时，对溶壁微球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等均有较强的活性，但经过胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、蛋白酶K处理后，抑菌活性丧失，也证明乳杆菌上清液中的抑菌蛋白类起抑菌效果[12]。

2　脂肽类

脂肽类抑菌物质广泛存在于芽孢杆菌的提取液中，其功能性不但体现在动植物病害的防治，也体现在能预防食品贮藏过程中的霉变。脂肽类家族主要为生物表面活性剂（surfactin）、芬芥素（fengy⁃cin）、伊枯草菌素（iturins）等。Landy等研究发现，枯草芽孢杆菌产生的脂肽类抑菌物质主要有surfac⁃tin和fengycin，对抗病毒、肿瘤、细菌以及真菌都有一定程度的抗菌活性[13]。Hiradate等把从解淀粉芽胞杆菌RC-2中培养的上清液加入到炭疽病菌，发现对其有抑制作用，随后分离出多种抗真菌化合物，经过NMR（核磁共振谱）和FAB-MS（快速原子轰击质谱）方法分析其结构均为伊枯草菌素[14]。

汪静杰等研究发现，解淀粉芽胞杆菌SWB16菌株的脂肽类代谢产物对球孢白僵菌的孢子发芽及菌丝生长具有较强的抑制作用，该菌株对防治家蚕等经济动物的白僵病存在潜在的应用价值[15]。Gom⁃ma等研究表明，由地衣芽胞孢杆菌M104中分离的surfaction具有高效广谱的抗菌活性，对动物中常见金黄色葡萄球菌、李斯特菌、大肠杆菌、沙门氏菌和真菌都具有良好的抑制作用[16]。surfaction还能够有效对抗猪细小病毒、伪狂犬病毒、新城疫病毒等多种病毒[17]。石斑鱼的饲料中添加surfactin可提高鱼群的免疫力，减少溶藻弧菌的感染，从而降低石斑鱼的死亡率[18]。石广举等研究发现，在对虾的饲料中添加NT-6抗菌脂肽，可抑制水体和虾自身的弧菌生长，提高虾的增重率，降低料肉比[19]。抗菌脂肽可对AA肉鸡的生长发育和免疫机能具有良好调节作用[20]。在断奶仔猪饲料中添加抗菌脂肽来代替金霉素，不仅可促进仔猪的采食量，提高日增重，而且显著改善饲料报酬（P<0.05），降低腹泻率[21]。

3　细菌素类

细菌素是由许多细菌产生的小抗菌肽，和抗生素区别在于，细菌素是由核糖体合成，经翻译后修饰被活化，通过主动转运的方式运输到胞外发挥作用，主要通过抑制靶细胞的细胞膜来达到抑菌效果。由于其功能单位是一组异质肽类群体，因此规模和结构上也有很大程度的不同。在G-细胞中，细菌素多数由大肠杆菌分泌，称为microcins（小肽）；在G+细胞中，分泌的细菌素可分为2大类。其中第Ⅰ类1antibiotics A，也称羊毛硫抗生素，是一类含有甲基羊毛硫氨酸残基的细菌素。根据分子结构不同又可分为球型、线型和双组份型。第Ⅱ类1antibiotics B，称非羊毛硫抗生素，为热稳定的小分子细菌素。其开发主要应用于食品防腐。

乳酸菌细菌素大致分为羊毛硫抗生素（Ⅰ类）、小分子热稳定肽（Ⅱ类）、大分子热不稳定蛋白（Ⅲ类）以及环形乳酸菌细菌素（Ⅳ类）4类。现普遍认为，乳酸菌细菌素抑制细菌主要通过非特异性吸附，吸附到细胞表面，通过细胞膜上的膜孔杀伤靶细胞，抑制细胞壁的合成。大量研究证实，将乳酸菌细菌素添加到动物饲料中，能够抑制致病菌的增生，平衡动物的免疫力来预防疾病的发生。同时还能提高公畜的精子量及存活率[22]。Coconer等研究表明，使用细菌素生产菌对改善肠道健康具有显著效果[23]。Walsh等研究表明，在动物饮用水中加入乳酸菌菌株，其产生的细菌素可减少生长育肥猪因沙门氏菌感染而引起的腹泻等症状[24]。此论点也得到Coor等的证实[25]。Kirkup等试验表明，乳酸菌产生的乳酸乳球菌素可减少有害菌在肠道内的定植调节并且刺激肠黏膜发生免疫反应。在生长育肥猪的饮水中投放细菌素J25可以使其肠道内的沙门氏菌数目绝对值降低，减少被沙门氏菌感染的几率。芽孢杆菌、酵母菌、双歧杆菌和非致病性大肠杆菌代谢产物中也含有有益于动物胃肠道的细菌素，将此类菌株或者浓缩提取液作为饲料添加剂，可以调节幼龄动物的生长及发育速度和饲料利用率。

4　小结

益生菌的代谢产物对其功能的发挥具有重要作用，但益生菌代谢产物的分离成本较高，因此运用可以产生较多代谢产物的益生菌是相对较好的应用方法，这就需要分离出能分泌较多代谢产物的菌株，提高益生菌的应用效果。

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Research Progress onAntifungal Substance of Probiotics

HAN Qianjie, CHEN Junjie, WANG Yiyi, SUN Wei, YANG Caimei*
（Zhejiang Forestry University, Linan 311300, Zhejiang China）

Abstract:As feed additives, probiotics has effect on improving the animal intestinal flora balance and inhibit⁃ing the growth of pathogenic microorganisms. Probiotic bacteria product a series of material in the growth process, which could inhibit the growth of fungi and bacteria, main antibacterial substances of probiotics were summarized in this paper.

Key words:probiotics; mycoprotein; lipopeptide; bacteriocin

*通讯作者：副教授。

作者简介：韩乾杰（1993-），男，浙江宁波人，研究方向为肠道微生物与动物健康。

基金项目：浙江农林大学人才项目（2034020001）

收稿日期：2015-07-13

中图分类号：R371；S816

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2015）08-0036-03