乳酸菌的前世今生——體驗一把尋根之旅,開啟一段美麗的邂逅

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喝著酸奶,是否會想著是造就了這一美味呢

乳酸菌的前世今生——體驗一把尋根之旅,開啟一段美麗的邂逅

每一場美麗的邂逅,我都想探究到底


乳酸菌是指一類能夠發酵分解碳水化合物從而產生乳酸的細菌的統稱。目前發現的乳酸菌包括有乳桿菌屬、鏈球菌屬、片球菌屬、雙歧桿菌屬等43個主要屬。目前發現的乳酸菌大部分為革蘭氏陽性的兼性厭氧型微生物。乳酸菌大量存在於人體腸道當中,對增強腸道蠕動、促進消化、抑制有害微生物、提高免疫力等均有顯著作用,是當前國際公認的最安全的腸道益生菌。

乳酸菌的前世今生——體驗一把尋根之旅,開啟一段美麗的邂逅

電子顯微鏡下的乳酸菌


一、乳酸菌的自然來源

乳酸菌最早於1857年法國生物學家巴斯德發現。俄國微生物學家與免疫學家伊拉·伊里奇·梅契尼科夫發現其對人體的益處,並充分闡述了乳酸菌同人類的關係,特別是對於壽命延長的作用,因此被稱為“乳酸菌之父”。受梅契尼科夫理論的啟發,日本科學家代田稔於1930年成功從人類腸道中分離出了乳酸菌,並將這些菌種用於飲料的製作,“養樂多”就是由此產生的乳酸飲料之一。

目前應用最廣泛的應用於飲料的乳酸菌主要來源於腸道分離的菌種。除此之外,通過其他動物科學家也分離出了大量的乳酸菌。有研究發現,豬源乳酸菌菌劑對改善仔豬生長,抑制有害微生物生長均有顯著作用。雞源、鴿源等動物源性乳酸菌對提高免疫能力、抑制病源微生物生長等均有明顯作用。動物源乳酸菌的分離和利用,為乳酸菌的衍生產品的開發利用提供了更豐富的途徑,同時對由抗生素、環境等因素引起的抗藥性所產生的問題提供解決思路。植物源分離的乳酸菌主要來源於傳統的發酵蔬菜,如東北泡菜、酸菜、榨菜等。

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今後我們再吃著美味的泡菜就知道原來它是乳酸菌作用的結果啦

二、乳酸菌的基因工程改造

隨著對乳酸菌研究的深入以及基因工程技術的發展,利用基因工程技術對乳酸菌進行改造從而獲得更高產、安全的乳酸菌成為了目前的乳酸菌研究的熱點。本文主要從乳酸菌的基因工程重組菌和乳酸菌基因敲除技術兩方面進行簡要論述。

1、基因工程重組菌

基因工程重組菌,是指將供體目的基因導入到受體微生物細胞當中並在受體細胞中進行表達。基因工程重組菌的核心技術是重組技術,即採用限制性內切酶將供體基因切割後與相應載體連接形成重組子,再將重組子導入受體細胞,從而使受體表現出新的性狀。

目前,細菌重組乳酸菌已將在包括腦膜炎奈瑟菌NspA基因、南極假絲酵母脂肪酶基因、幽門螺桿菌MEL-Hp27基因、禽腸炎沙門菌基因組、豬鏈球菌H261基因組等大量的基因或基因組重組到乳酸菌裡面,性狀能夠充分表達,並獲得相應的抗原性、免疫原性、反應原性等特點。病毒重組乳酸菌已將完成了包括豬呼吸綜合徵病毒ORF6基因、ps420基因片段、豬傳染性胃腸炎病毒基因片段、豬流行性腹瀉病毒S1片段、S-AD抗原基因片段等進行重組,並表達出相應性狀。除此之外,腫瘤重組乳酸菌、寄生蟲重組乳酸菌也都重組並表達了大量的基因片段。重組乳酸菌具有廣泛前景,但重組後乳酸菌的安全性評估等方面仍需進行系統的驗證才能真正服務於社會。


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一小段的DNA可能包含著多種生物生物的優秀基因呢


2、乳酸菌基因敲除技術

基因敲除技術是指通過一定的途徑使機體特定的基因失活或缺失的技術。隨著基因測序技術的發展,人們可以在基因水平上更清楚的認識各部分基因的作用,從而去除生物體中的冗餘基因,簡化生物基因組。乳酸菌的基因敲除技術是一個複雜工程,需要各種重要蛋白(RecA、RecBCD、RuvAB等)整合酶系、解離酶系的參與。

乳酸菌基因敲除策略主要有:利用同源重組單交換雙交換進行敲除,位點特異性重組敲除,線形轉化敲除法3類。目前已報道了乳酸脫氫酶基因(L-Idh、D-Idh)、右旋糖酐蔗糖酶基因(dsr C)等均成功比通過同源重組單交換雙交換技術完成敲除,從而對細胞壁合成、右旋糖酐合成等機制有了更深入的瞭解;利用位點特異性重組技術完成植物乳桿菌多基因敲除以及篩選標記消除、乳酸乳球菌胸腺嘧啶合成酶基因敲除;利用線形轉化敲除法實現了單鏈核苷酸整合、增強菌株對萬古黴素的敏感性等效果。

乳酸菌的前世今生——體驗一把尋根之旅,開啟一段美麗的邂逅

通過一定的途徑使機體特定的基因失活或缺失的技術


小結

乳酸菌是人們熟悉喜愛的菌種,被廣泛應用於工、農、醫藥、食品領域,為人們的生活提供諸多便利。自從乳酸菌被發現以來,乳酸菌的研究從未停止過。伴隨著乳酸菌的研究不斷的升級,乳酸菌的自然篩選和基因工程改造將會有更多的新技術、新方法被應用於研究,從而獲得更多具有特定功能的乳酸菌。同時,相信隨著研究的深入,其他領域交互研究也將進一步完善,乳酸菌在基因組學、蛋白質組學、代謝組學等方面的研究將會有更多的突破,從而使更多的乳酸菌產品面世,造福人類社會。

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期待更多的乳酸菌產品面世,造福人類社會

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