資訊 > 專家原創(chuàng) > 乳酸菌發(fā)酵法制備乳源生物活性肽的研究進展
發(fā)酵乳是由保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌及其他乳酸菌共同發(fā)酵制備的乳制品,因富含乳酸、半乳糖、游離氨基酸、脂肪酸和維生素以及其他獨特的生物活性成分而廣受消費者歡迎。市面上常見的發(fā)酵乳包括酸奶、奶酪和活菌型乳酸菌飲品等奶制品。
發(fā)酵乳被認為是天然生物活性肽的極好來源,乳酸菌具有豐富的胞內(nèi)蛋白酶及運輸系統(tǒng)組成的蛋白水解酶系,能夠?qū)⑼暾榈鞍姿獬尚》肿拥亩嚯暮桶被?。生物活性肽大小不一,一般是?~20 個氨基酸組成的短肽段,基于氨基酸組成和序列,可以發(fā)揮不同的生物活性,如抗菌、降壓、抗氧化、抗血栓、免疫調(diào)節(jié)和阿 片類性質(zhì)等。
乳酸菌因其具有高效的蛋白水解系統(tǒng)以及對不同環(huán)境和底物的高度適應(yīng)性,被認為是獲得生物活性肽最有價值的微生物之一。乳酸菌(例如乳酸乳球菌、瑞士乳桿菌、德氏乳桿菌和保加利亞乳桿菌)的蛋白水解系統(tǒng)由細胞壁蛋白酶和許多不同的細胞內(nèi)肽酶組成,包括內(nèi)肽酶、氨基肽酶、二肽酶和三肽酶,通過該系統(tǒng)水解產(chǎn)生的肽表現(xiàn)出抗菌、抗炎、ACE抑制、免疫調(diào)節(jié)等各種生物活性。乳源生物活性肽因活性強、天然來源、易制備等優(yōu)勢,成為乳品領(lǐng)域的研究熱點之一,主要乳源包括牛乳、羊乳和駱駝乳。
1、乳酸菌發(fā)酵法制備牛乳源活性肽
干酪乳桿菌作為一種很有前景的功能性菌株,能夠提升乳制品對人的健康益處,有學者使用從帕瑪森奶酪中篩選得到具有益生菌特性的干酪乳桿菌(Lactobacillus casei) PRA205發(fā)酵牛乳,并與使用鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus) PRA331發(fā)酵的牛乳比較,發(fā)現(xiàn)干酪乳桿菌發(fā)酵牛乳顯示出更高的自由基清除活性和更強的ACE抑制活性,其差異可能是由于干酪乳桿菌和鼠李糖乳桿菌具有不同特異性的細胞膜蛋白酶或肽酶,導(dǎo)致其分解乳蛋白后產(chǎn)生不同類型、質(zhì)量或濃度的肽。乳酸乳球菌可以取代商業(yè)發(fā)酵劑用于生產(chǎn)發(fā)酵乳制品,是最重要的乳酸菌之一。
體內(nèi)實驗研究證實,連續(xù)食用由乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)NRRL B-50571和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)NRRLB-50572發(fā)酵的牛乳可以降低自發(fā)性高血壓大鼠的收縮壓和舒張壓,飲用乳酸菌發(fā)酵牛乳3 周后,自發(fā)性高血壓大鼠的收縮壓和舒張壓均有降低,同時乳酸菌發(fā)酵乳也可以降低自發(fā)性高血壓大鼠血漿低密度脂蛋白、膽固醇和甘油三酯的含量,表明由乳酸菌發(fā)酵的牛乳可能是降低高血壓和高脂血癥的輔助劑,也可以用作功能性食品改善心血管健康。
研究發(fā)現(xiàn),從乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)NRRL B-50571和NRRL B-50572發(fā)酵的牛乳中鑒定得到的生物活性肽在經(jīng)胃腸道消化后,對ACE、血栓形成(主要抑制凝血酶)和2型糖尿?。ㄖ饕种贫幕拿窱V(dipeptidyl peptidase IV,DPP-IV))的抑制活性顯著增加,其中ACE抑制活性增加了30%以上,凝血酶抑制活性顯著增加了10 倍,其原因可能是由于在體外模擬消化過程中釋放了有助于提高肽生物活性的氨基酸序列如脯氨酸、酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸,這也證明了在發(fā)酵過程中釋放的肽序列可以作為具有多功能生物活性片段的前體,在胃腸道消化后具有抑制ACE、凝血酶和DPP-IV的活性,有助于高血壓、糖尿病和血栓的治療。
2、乳酸菌發(fā)酵法制備羊乳源活性肽
羊乳有多種健康益處,在消化性、酸堿性和緩沖能力方面與牛乳不同,同時羊乳也因其對過敏人群的治療作用而倍受歡迎。但我國目前對于羊乳資源的開發(fā)利用主要停留在乳粉和液態(tài)乳開發(fā)層面,對于功能性羊乳制品的開發(fā)較少。研究表明,發(fā)酵后的羊乳具有良好的保健作用,有利于今后的工業(yè)應(yīng)用和功能食品的開發(fā)。
以DPPH自由基清除率作為檢測指標篩選能夠在發(fā)酵羊乳后高產(chǎn)抗氧化肽的乳桿菌菌株,結(jié)果表明,植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)L60發(fā)酵后的羊乳DPPH自由基清除率達到了69.14%,具有較高的產(chǎn)抗氧化肽能力。利用從開菲爾(Kefr)中分離得到的野生型植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)L60發(fā)酵羊乳12 h后,發(fā)酵乳的DPPH自由基清除活性達到了70.81%,采用超濾和反相高效液相色譜法對發(fā)酵后的羊乳進行分離,鑒定出3 種肽序列,分別為VGINYWLAHK、TPEVDKEALEK和DLLER,這些肽具有較強的DPPH自由基清除活性和經(jīng)胃腸消化后良好的穩(wěn)定性。
此外,植物乳桿菌也是具有抗高血壓活性的潛在菌株,使用從內(nèi)蒙古發(fā)酵牛乳中分離得到了具有高ACE抑制活性的植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)69發(fā)酵羊乳,其ACE抑制活性達到88.91 %,顯示出較高的抗高血壓能力。
除了植物乳桿菌外,經(jīng)發(fā)酵乳桿菌(Lactobacillus fermentum)KGL4發(fā)酵后的羊乳抗氧化和抗菌活性隨著發(fā)酵時間的延長而增強,同時發(fā)酵羊乳顯著降低了脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激的RAW 264.7細胞中過多的腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)、白細胞介素6(interleukin 6,IL-6)和白細胞介素1β(interleukin 1 beta,IL-1β)的產(chǎn)生,顯示出明顯的抗炎活性。并且使用具有良好蛋白水解活性的干酪乳桿菌(Lactobacillus casei) NK9和發(fā)酵乳桿菌(Lactobacillus fermentum) LF發(fā)酵的羊乳也表現(xiàn)出一定的ACE抑制活性,利用這兩種潛在的乳桿菌培養(yǎng)物發(fā)酵羊乳可能成為ACE抑制肽的新來源。
3、乳酸菌發(fā)酵法制備駱駝乳源活性肽
駱駝乳在營養(yǎng)成分方面更接近人乳,蛋白質(zhì)構(gòu)成比例合理,具有多種生物活性物質(zhì),不含有致敏性的β-乳球蛋白,可作為牛乳過敏人群的替代乳,因此,提高駱駝乳的利用率和利用駱駝乳生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品具有廣闊發(fā)展前景。此外,研究表明駱駝乳肽也可作為開發(fā)保健功能食品和生產(chǎn)具有特定生物活性產(chǎn)品的重要補充劑。駱駝乳蛋白質(zhì)中酪蛋白占總蛋白質(zhì)含量的61.8%~88.5%,其中β-酪蛋白含量遠高于牛乳,同時酪蛋白也是駱駝乳中生產(chǎn)生物活性肽的主要來源。
與發(fā)酵牛乳相比,發(fā)酵駱駝乳對健康的促進作用更高,特別是抗氧化、ACE抑制活性。駝乳抗氧化肽的制備主要采用酶解的方式,但近年來一些研究則利用發(fā)酵菌株以提高其蛋白水解產(chǎn)物的抗氧化活性,其中乳酸菌發(fā)酵對駱駝乳的抗氧化活性和ACE抑制活性有很大影響。
研究發(fā)現(xiàn)乳明串珠菌(Leuconostoc lactis)PTCC1899在發(fā)酵過程中能夠從駝乳酪蛋白結(jié)構(gòu)中釋放具有抗氧化和ACE抑制活性的肽(MVPYPQR),該活性肽可作為保健品和功能食品的原料。植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)KGL3A菌株發(fā)酵駝乳的各項抗氧化活性(ABTS陽離子自由基清除活性、羥自由基清除活性和超氧陽離子自由基清除活性)隨著發(fā)酵時間的延長顯著提高,表明發(fā)酵駱駝乳是具有抗氧化活性生物肽的有效來源,同時發(fā)酵駝乳顯著抑制了LPS刺激的RAW264.7巨噬細胞中促炎介質(zhì)和一氧化氮的產(chǎn)生,表明發(fā)酵駱駝乳的還具有一定抗炎作用。
目前,對乳源抗菌肽的研究主要集中于牛乳和羊乳,有關(guān)駝乳抗菌肽的研究較少。駝乳含有重要的抗菌成分,如免疫球蛋白、乳鐵蛋白和溶菌酶等保護性蛋白,近年來學者們對這些蛋白進行水解,研究了水解后抗菌活性的變化。研究表明用植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum) IS10發(fā)酵駱駝乳24 h后得到了7 種新型多肽,這些肽對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌亞種顯示出較強的抗菌活性。
此外,也有研究表明,與原料乳相比,接種瑞士乳桿菌(Lactobacillus helveticus)和嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophiles)發(fā)酵的駱駝乳對蠟樣芽孢桿菌、鼠傷寒沙門菌和金黃色葡萄球菌具有明顯的抗菌活性。駱駝乳發(fā)酵后抗菌活性增強可能是肽更容易穿透微生物細胞的脂膜,進而促進離子和代謝物的泄漏,破壞細胞功能,最終導(dǎo)致細胞死亡。這些結(jié)果突出了非傳統(tǒng)發(fā)酵劑在乳品工業(yè)中的利用潛力,將它們與乳制品結(jié)合可以提高乳制品的健康益處和生物活性。
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作者簡介:
小泥沙,食品科技工作者,食品科學碩士,現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司,從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。
乳酸菌是一類廣泛存在于自然界中的益生菌,以其能夠發(fā)酵乳糖并產(chǎn)生乳酸而聞名。乳酸菌在食品發(fā)酵、腸道健康以及免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著重要作用。
乳酸發(fā)酵食品是目前世界公認的功能性保健食品,乳酸菌的作用主要包括抑制腸道中腐敗菌的生長和減弱腐敗菌在腸道的產(chǎn)毒,以及防止便秘、防止細胞老化、防癌以及調(diào)節(jié)人體生理機能等保健和醫(yī)療作用。
隨著生活水平的提高和健康意識的增強,消費者對食品質(zhì)量和安全性的要求日益嚴格。傳統(tǒng)的包裝材料往往無法有效阻止氧氣、水分等物質(zhì)對食品的侵害,從而導(dǎo)致食品變質(zhì)、氧化,影響其口感和營養(yǎng)價值。而高阻隔性包裝膜技術(shù)的出現(xiàn),為食品保鮮和安全提供了新的解決方案。
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