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1、毕业论文文献综述食品科学与工程乳酸菌抗氧化活性研究摘要 乳酸菌是现在发酵食品生产过程中使用最普遍的菌种，其具有提高食品风味和其营养价值；帮助食物代谢的消化吸收；降低血清中胆固醇的含量；增强机体的免疫功能等生理功效。大量研究表明，乳酸菌具有一定的抗氧化活性，能减少体内的自由基和抗氧化。本文介绍了乳酸菌的抗氧化活性及其作用机理，指出了我国乳酸菌资源的应用现状和前景。关键词 乳酸菌 自由基 抗氧化 作用机理正文 1 自由基与抗氧化1.1 自由基与抗氧化自由基即游离基（Free Radicals），是指那些独立存在的有一个或几个不配对电子的原子或基因1。自由基十分的活泼，其化学性质大部分处于不稳定状态
2、，是生物体内许多反应的中间代谢产物。自由基的特点：反应强；具有顺磁性；寿命短2。活性氧是指含有氧的自由基，是生物体内主要的自由基，主要包括超氧阴离子自由基，羟自由基，过氧化氢自由基，脂氧自由基等。人体内的每个细胞每天都会受到自由基成千上万次的攻击。当体内的氧化增强系统与抗氧化系统之间的平衡倾向于抗氧化时，自由基对人体并无害处，它能清除入侵体内的细菌和化学物质等。但是当这个平衡倾向于氧化增强时，自由基的高度活性和极强的氧化能力，会使体内的大分子物质产生氧化变性，交联或断裂，进而引起细胞结构和功能的破坏，导致机体组织的损伤和器官的病变，最后使生物体受到伤害或病变。1.2 自由基对生物大分子的损伤3
3、-51.2.1 自由基对蛋白质的损伤自由基可直接或通过脂质氧化物间接作用于蛋白质上，使蛋白质上的多肽链断链或个别氨基酸发生变化，使蛋白质交联而发生聚合作用，从而导致蛋白质结构的变化，细胞功能的紊乱。有的自由基使蛋白质结构上的氨基酸发生氧化脱氨之类的反应。也有的自由基攻击酶蛋白，使其改变结构导致酶活力丧失。1.2.2 自由基对核酸类物质的损伤自由基对核酸的损伤主要是对DNA的损伤。自由基的攻击会引起氨基或羟基的脱除、核糖的氧化和碱基与核糖连接键断裂等反应。有研究表明，DNA分子在受到自由基攻击时产生的产物可能与引起癌变有关。1.2.3 自由基对脂质的损伤一些含有多个双键的多不饱和脂肪酸，由于其化
4、学性质的活泼，极易受到自由基的攻击而发生氧化反应。细胞膜中含有磷脂，自由基的攻击会严重影响膜的生理功能，造成细胞功能的紊乱。同时，脂质在受到自由基攻击后，产生氧化反应的二级代谢产物，如丙二醛，会导致遗传物质的损伤。1.2.4 自由基对糖类的损伤自由基不仅会使核糖、脱氧核糖形成脱氢自由基，致使DNA中碱基的破坏和主链的断裂，也会使细胞膜寡糖链上的糖分子羟基经氧化聚合成双聚物或生成不饱和羰基，从而破坏细胞膜上的多糖结构，影响细胞发挥正常的免疫功能。2 乳酸菌及其生理功效2.1 乳酸菌的概述乳酸菌是现在发酵食品生产过程中使用最普遍的菌种，它是指一类能够发酵碳水化合物并且能产生大量乳酸的革兰氏阳性的球
5、菌和杆菌的统称。乳酸菌具有过氧化酶为阴性、不形成芽孢、大多数不运动、消耗的葡萄糖有50%以上产生乳酸、分解蛋白质不产生腐败产物。但对蛋白质和脂肪的分解能力较弱的特点6。到目前为止，乳酸菌有发现至少22个属，这其中包括乳杆菌属、营养缺陷杆菌属、气球菌属、肉食杆菌属、链球菌属、乳球形菌属、肠球菌属、片球菌属、明串珠菌属、奇异菌属、酒球菌属、糖球菌属、魏斯氏菌和芽孢乳杆菌等7。乳酸菌广泛存在于大自然中，人类从古至今对乳酸菌的应用也十分普遍。古时，乳酸菌被应用在泡菜、腐乳的制作中，而现在乳酸菌广泛应用于发酵乳制品中，并且其应用领域在不断的拓宽，例如肉制品和酿造业等8-11。2.2 乳酸菌的生理功效乳酸
6、菌的生理功能与人体生命活动和人体健康紧密相关。乳酸菌的主要功能有以下5种： 添加到食品中，能提高食品风味和其营养价值，还可提高食品的附加功能，延长保存时间； 改善人体肠道内微生物菌群和肠道的调节功能，并且帮助食物代谢的消化吸收； 控制体内毒素，抑制肠道内腐败菌的生长繁殖和腐败产物的产生； 降低血清中胆固醇的含量，延缓机体的衰老； 增强机体的免疫功能，预防和抑制肿瘤的发生12-15。3 乳酸菌的抗氧化活性及其可能机制许多实验表明，一些乳酸菌具有很好的抗氧化作用。3.1 乳酸菌的抗氧化能力对于乳酸菌抗氧化活性的研究，主要可以分为三个方向： 利用物理或化学的方法在体外产生自由基，测定乳酸菌菌体或其无
7、细胞提取清楚自由基的能力； 用乳酸菌发酵液喂养动物做动物实验，利用其血液和肝脏匀浆的指标变化来判断乳酸菌的抗氧化活性； 测定乳酸菌发酵的乳制品的抗氧化活性。3.1.1 乳酸菌抗氧化活性的体外实验Lin等16在研究报道中指出，在对包括嗜酸乳杆菌，嗜热链球菌，保加利亚乳杆菌和长双歧杆菌等在内的19株乳酸菌的无细胞提取物进行抗氧化实验，发现所有菌株对抗坏血酸的自动氧化都具有抑制作用，其抑制范围在7%-12%；在螯合金属离子的能力方面，1010个活乳酸菌的无细胞提取物能够螯合Fe2+的量在（2.5-72.7）*10-6mg/L，72.7*10-6mg/L为嗜热链球菌821螯合Fe2+的量。在清除HO实
8、验的中发现，1010个活乳酸菌的无细胞提取物清除HO能力相当于尿酸的量为0.5-33.1mmolL，其中最高的是嗜酸乳杆菌E。虽然这19株乳酸菌都具有还原能力，但均没有SOD酶的活性。Kullisaar等17研究，发现发酵乳杆菌E-8和E-3菌株的细胞在浓度为1mmol/L的H2O2中存活的时间分别为150min和180min，而无抗氧化活性的发酵乳杆菌E-338-1-1的存活时间仅为90min。这两个菌株的无细胞提取物都能抑制对苯二酸加合物的形成，其抑制率分别为23%4.2%和27%5%,而浓度为15.0mmol/L还原性谷胱甘肽的抑制率为84%4.6%，这两菌株细胞裂解物的SOD酶活性分别
9、为0.7160.014和0.8950.309U/mg的蛋白质，经非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳证实其为Mn-SOD。3.1.2 乳酸菌抗氧化活性的动物实验Kaizu等18利用动物实验测定了乳酸菌的抗氧化活性。有两组缺乏维生素E的实验鼠，一组喂养乳杆菌SBT2028的无细胞提取物；另一组喂养水，空白实验中的实验鼠喂养维生素E4mg/d。结果发现，喂养无细胞提取物的实验鼠，其血红细胞溶血作用的抑制率为91%，肝脏中MDA的浓度为250nmol/g，血浆中维生素E的质量浓度为1.4g/mL；而另一组喂水的实验鼠，其血红细胞溶血作用的抑制率仅为30%，肝脏中MDA的浓度为320nmol/g，血浆中维生素E的
10、质量浓度为11.0g/mL。空白实验中，实验鼠血红细胞溶血作用的抑制率视为100%，肝脏中MDA的浓度为200nmol/g，血浆中维生素E的质量浓度为2.4g/mL。这说明乳杆菌SBT2028具有一定的抗氧化活性，其抗氧化效果与维生素E相近。孟和毕力格等19报道了酸马奶中，嗜酸乳杆菌MG2-1具有一定的抗氧化活性，其活菌制剂能够明显提高实验鼠肝脏组织匀浆中SOD的活力和GSH-PX的活力。在脂质过氧化物终产物丙二醛的测定结果表明，嗜酸乳杆菌MG2-1菌株活茵制剂能够显著地降低实验鼠血液和肝脏组织匀浆中丙二醛含量。3.1.3 发酵乳制品中乳酸菌的抗氧化活性Wang等20研究了乳酸菌发酵豆奶和未发
11、酵豆奶的抗氧化活性，结果表明经嗜酸乳杆菌CCRC14079和婴儿双歧杆菌CCRC14633发酵的豆奶对抗坏血酸自氧化的抑制率为15.44%，对超氧阴离子自由基的清除率为5729，其还原活性相当与10.07M的半胱氨酸。而未发酵豆奶对抗坏血酸自氧化的抑制率为9.10%，对超氧阴离子自由基的清除率为32.44%，其还原活性只相当与3.81M的半胱氨酸。3.2 乳酸菌氧化的可能机制现在对乳酸菌无细胞提取物具有清楚羟自由基、过氧化氢和抗脂质过氧化能力的研究报道有很多，但是对于乳酸菌的抗氧化机理却没有一个统一的认识。主要理论有:3.2.1 具有氧化酶类的物质乳酸菌体内具有一些天然的氧化酶类物质,如谷胱甘
12、肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶、NADH氧化酶等，正式这些氧化酶类物质，使乳酸菌具有了一定的抗氧化活性。大多数乳酸菌是通过产谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶来清除羟自由基和过氧化氢21。3.2.2 体内天然抗氧化物质乳酸菌体内的天然抗氧化物质，如阿魏酸、半胱氨酸、谷胱甘肽等使乳酸菌具有抗氧化活性。特别是阿魏酸，阿魏酸不仅是植物细胞细胞壁共有的组成成分，还是一种强抗氧化性质的物质，能够清除自由基，还具有抗癌和抗血栓等功效22,23。4 我国乳酸菌资源的利用现状及应用前景4.1 乳酸菌资源的利用现状人类从古至今对乳酸菌的应用十分普遍。古时，乳酸菌被应用在泡菜、腐乳的制作中，而现在由于乳酸菌具有提高
13、食品风味和其营养价值，延长保存时间；帮助食物代谢的消化吸收；控制体内毒素；降低血清中胆固醇的含量；增强机体的免疫功能，预防和抑制肿瘤的发生等生理功效，乳酸菌被广泛应用于发酵乳制品中。我国乳酸菌饮料以每年15%以上的速度在增长，酸奶的年增长速度更达到了40%24。虽然发酵乳制品发展的十分迅速，但是一般采用的发酵剂都是来自国外，并且在乳酸菌方面的研究较少，特别是菌种在遗传过程中稳定性的研究更少。4.2 乳酸菌的应用前景乳酸菌在食品行业中的广泛应用，也促使了乳酸菌在医药上的应用。乳酸菌在医药上的应用主要是调理胃肠道和改善泌尿生殖系统25。乳酸菌不仅能缓解便秘、细菌性痢疾等症状，还可以降低细菌性阴道炎
14、的发生。研究发现，由于乳酸菌能有效抑制有害菌的生长，平衡肌肤Ph值，给肌肤形成一道完善的防御屏障，已经有国际化妆品碧欧泉公司将乳酸菌应用在护肤品上，并且开发了含有乳酸菌的眼霜、乳液、面膜、洗面奶等26。5 结语近年来，大量的研究表明，氧化与氧化过程中产生的自由基会影响人体的健康。而乳酸菌及其相关制品能减少自由基，抗氧化，延缓人体衰老与保持人体健康，越来越受到人们的重视。目前，虽然乳酸菌的抗氧化活性已经在体内和体外实验中得到证实，但是其作用机理和具体抗氧化物质等问题并不是研究得十分透彻，还需要进一步的研究。在应用方面，乳酸菌已经广泛的应用于食品行业中，但在医药等其他方面的应用还是刚起步。随着人们
15、对乳酸菌抗氧化功能的深入认识，相信乳酸菌将来会得到更加广泛的应用。最后，我国的发酵乳制品行业发展的十分迅速，但是由于在这方面的研究较少，还是出现了许多问题，例如我国保藏的发酵剂菌种大部分从国外的发酵剂中分离，对其在遗传中的稳定性并不了解，这方面的研究也甚少。要想真正发展我国的发酵乳制品行业，这个问题是需要被重视的。 参考文献1 杨洁彬,郭兴华.乳酸菌生物学基础及应用M.北京:中国轻工业出版社,19962 赵保路.氧自由基和天然抗氧化剂M.北京:科学出版社,19993 Barry Halliwell. Reactive Oxygen Species and the Central NervousJ.Journal of Neurocheniistry,1992,59(5):1609-1623 4 郑建仙.功能性食品（第二卷）M.北京:中国轻工业出版社,19995 Chen H Y , Yen G C . Free Radicals, Antioxidant Defenses and Human HealthJ. Nutrition Sciences,1988,23(1):105-1216 金世琳.乳酸菌的科学技术J.中国乳品工业,1998,26(2):14-167 施安辉,周波.乳酸菌的分类、生理特性及在食品酿造工业上的应用J
