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乳酸菌发酵法制备乳源生物活性肽的研究进展

分类: 食品原材料

2024-04-17 来源:sjgle食品加工包装在线
发酵乳是由保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌及其他乳酸菌共同发酵制备的乳制品,因富含乳酸、半乳糖、游离氨基酸、脂肪酸和维生素以及其他独特的生物活性成分而广受消费者欢迎。市面上常见的发酵乳包括酸奶、奶酪和活菌型乳酸菌饮品等奶制品。

发酵乳是由保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌及其他乳酸菌共同发酵制备的乳制品,因富含乳酸、半乳糖、游离氨基酸、脂肪酸和维生素以及其他独特的生物活性成分而广受消费者欢迎。市面上常见的发酵乳包括酸奶、奶酪和活菌型乳酸菌饮品等奶制品。

 

发酵乳被认为是天然生物活性肽的极好来源,乳酸菌具有丰富的胞内蛋白酶及运输系统组成的蛋白水解酶系,能够将完整乳蛋白水解成小分子的多肽和氨基酸。生物活性肽大小不一,一般是由2~20 个氨基酸组成的短肽段,基于氨基酸组成和序列,可以发挥不同的生物活性,如抗菌、降压、抗氧化、抗血栓、免疫调节和阿 片类性质等。

 

乳酸菌因其具有高效的蛋白水解系统以及对不同环境和底物的高度适应性,被认为是获得生物活性肽最有价值的微生物之一。乳酸菌(例如乳酸乳球菌、瑞士乳杆菌、德氏乳杆菌和保加利亚乳杆菌)的蛋白水解系统由细胞壁蛋白酶和许多不同的细胞内肽酶组成,包括内肽酶、氨基肽酶、二肽酶和三肽酶,通过该系统水解产生的肽表现出抗菌、抗炎、ACE抑制、免疫调节等各种生物活性。乳源生物活性肽因活性强、天然来源、易制备等优势,成为乳品领域的研究热点之一,主要乳源包括牛乳、羊乳和骆驼乳。

 

1、乳酸菌发酵法制备牛乳源活性肽

 

干酪乳杆菌作为一种很有前景的功能性菌株,能够提升乳制品对人的健康益处,有学者使用从帕玛森奶酪中筛选得到具有益生菌特性的干酪乳杆菌(Lactobacillus casei) PRA205发酵牛乳,并与使用鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus) PRA331发酵的牛乳比较,发现干酪乳杆菌发酵牛乳显示出更高的自由基清除活性和更强的ACE抑制活性,其差异可能是由于干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌具有不同特异性的细胞膜蛋白酶或肽酶,导致其分解乳蛋白后产生不同类型、质量或浓度的肽。乳酸乳球菌可以取代商业发酵剂用于生产发酵乳制品,是最重要的乳酸菌之一。

 

体内实验研究证实,连续食用由乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)NRRL B-50571和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)NRRLB-50572发酵的牛乳可以降低自发性高血压大鼠的收缩压和舒张压,饮用乳酸菌发酵牛乳3 周后,自发性高血压大鼠的收缩压和舒张压均有降低,同时乳酸菌发酵乳也可以降低自发性高血压大鼠血浆低密度脂蛋白、胆固醇和甘油三酯的含量,表明由乳酸菌发酵的牛乳可能是降低高血压和高脂血症的辅助剂,也可以用作功能性食品改善心血管健康。

 

研究发现,从乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)NRRL B-50571和NRRL B-50572发酵的牛乳中鉴定得到的生物活性肽在经胃肠道消化后,对ACE、血栓形成(主要抑制凝血酶)和2型糖尿病(主要抑制二肽基肽酶IV(dipeptidyl peptidase IV,DPP-IV))的抑制活性显著增加,其中ACE抑制活性增加了30%以上,凝血酶抑制活性显著增加了10 倍,其原因可能是由于在体外模拟消化过程中释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,这也证明了在发酵过程中释放的肽序列可以作为具有多功能生物活性片段的前体,在胃肠道消化后具有抑制ACE、凝血酶和DPP-IV的活性,有助于高血压、糖尿病和血栓的治疗。

 

2、乳酸菌发酵法制备羊乳源活性肽

 

羊乳有多种健康益处,在消化性、酸碱性和缓冲能力方面与牛乳不同,同时羊乳也因其对过敏人群的治疗作用而倍受欢迎。但我国目前对于羊乳资源的开发利用主要停留在乳粉和液态乳开发层面,对于功能性羊乳制品的开发较少。研究表明,发酵后的羊乳具有良好的保健作用,有利于今后的工业应用和功能食品的开发。

 

以DPPH自由基清除率作为检测指标筛选能够在发酵羊乳后高产抗氧化肽的乳杆菌菌株,结果表明,植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)L60发酵后的羊乳DPPH自由基清除率达到了69.14%,具有较高的产抗氧化肽能力。利用从开菲尔(Kefr)中分离得到的野生型植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)L60发酵羊乳12 h后,发酵乳的DPPH自由基清除活性达到了70.81%,采用超滤和反相高效液相色谱法对发酵后的羊乳进行分离,鉴定出3 种肽序列,分别为VGINYWLAHK、TPEVDKEALEK和DLLER,这些肽具有较强的DPPH自由基清除活性和经胃肠消化后良好的稳定性。

 

此外,植物乳杆菌也是具有抗高血压活性的潜在菌株,使用从内蒙古发酵牛乳中分离得到了具有高ACE抑制活性的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)69发酵羊乳,其ACE抑制活性达到88.91 %,显示出较高的抗高血压能力。

 

除了植物乳杆菌外,经发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)KGL4发酵后的羊乳抗氧化和抗菌活性随着发酵时间的延长而增强,同时发酵羊乳显著降低了脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激的RAW 264.7细胞中过多的肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)、白细胞介素6(interleukin 6,IL-6)和白细胞介素1β(interleukin 1 beta,IL-1β)的产生,显示出明显的抗炎活性。并且使用具有良好蛋白水解活性的干酪乳杆菌(Lactobacillus casei) NK9和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum) LF发酵的羊乳也表现出一定的ACE抑制活性,利用这两种潜在的乳杆菌培养物发酵羊乳可能成为ACE抑制肽的新来源。

 

3、乳酸菌发酵法制备骆驼乳源活性肽

 

骆驼乳在营养成分方面更接近人乳,蛋白质构成比例合理,具有多种生物活性物质,不含有致敏性的β-乳球蛋白,可作为牛乳过敏人群的替代乳,因此,提高骆驼乳的利用率和利用骆驼乳生产高附加值的产品具有广阔发展前景。此外,研究表明骆驼乳肽也可作为开发保健功能食品和生产具有特定生物活性产品的重要补充剂。骆驼乳蛋白质中酪蛋白占总蛋白质含量的61.8%~88.5%,其中β-酪蛋白含量远高于牛乳,同时酪蛋白也是骆驼乳中生产生物活性肽的主要来源。

 

与发酵牛乳相比,发酵骆驼乳对健康的促进作用更高,特别是抗氧化、ACE抑制活性。驼乳抗氧化肽的制备主要采用酶解的方式,但近年来一些研究则利用发酵菌株以提高其蛋白水解产物的抗氧化活性,其中乳酸菌发酵对骆驼乳的抗氧化活性和ACE抑制活性有很大影响。

 

研究发现乳明串珠菌(Leuconostoc lactis)PTCC1899在发酵过程中能够从驼乳酪蛋白结构中释放具有抗氧化和ACE抑制活性的肽(MVPYPQR),该活性肽可作为保健品和功能食品的原料。植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)KGL3A菌株发酵驼乳的各项抗氧化活性(ABTS阳离子自由基清除活性、羟自由基清除活性和超氧阳离子自由基清除活性)随着发酵时间的延长显著提高,表明发酵骆驼乳是具有抗氧化活性生物肽的有效来源,同时发酵驼乳显著抑制了LPS刺激的RAW264.7巨噬细胞中促炎介质和一氧化氮的产生,表明发酵骆驼乳的还具有一定抗炎作用。

 

目前,对乳源抗菌肽的研究主要集中于牛乳和羊乳,有关驼乳抗菌肽的研究较少。驼乳含有重要的抗菌成分,如免疫球蛋白、乳铁蛋白和溶菌酶等保护性蛋白,近年来学者们对这些蛋白进行水解,研究了水解后抗菌活性的变化。研究表明用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) IS10发酵骆驼乳24 h后得到了7 种新型多肽,这些肽对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌亚种显示出较强的抗菌活性。

 

此外,也有研究表明,与原料乳相比,接种瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)和嗜热链球菌(Streptococcus thermophiles)发酵的骆驼乳对蜡样芽孢杆菌、鼠伤寒沙门菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抗菌活性。骆驼乳发酵后抗菌活性增强可能是肽更容易穿透微生物细胞的脂膜,进而促进离子和代谢物的泄漏,破坏细胞功能,最终导致细胞死亡。这些结果突出了非传统发酵剂在乳品工业中的利用潜力,将它们与乳制品结合可以提高乳制品的健康益处和生物活性。

 

参考资料:

[1]洪青,刘振民.发酵乳中生物活性肽的研究进展[J].乳业科学与技术,2021,44(02):31-36.

[2]许文君,栾庆刚,张新,等.发酵乳中生物活性肽的研究进展[J].中国食物与营养,2024,30(02):57-62.

[3]李思怡,姜雨彤,妥彦峰,等.微生物发酵法制备乳源生物活性肽研究进展[J].食品科学,2023,44(21):312-321.

 

 

作者简介:

小泥沙,食品科技工作者,食品科学硕士,现就职于国内某大型药物研发公司,从事营养食品的开发与研究。


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