聚糖；β-D-葡聚糖；果聚糖；聚半乳糖
异质多糖(heteropolysaccharide)：由两种或两种以上的单糖组
成，其结构重复单元通常含3-8个单糖
Hale Waihona Puke 乳酸菌产胞外多糖的功能对细胞具有保护作用
抵抗不良环境因素如干燥条件、抗生素或有毒物质的作 用、渗透压的作用、以及巨噬细胞或噬菌体的侵袭
参与细胞的附着作用 改善发酵乳流变学特性
应用举例
干酪、开菲尔、酸酪乳、dahi 酸奶、莫扎瑞拉干酪
发酵稀奶油、开菲尔
酸奶、发酵乳饮料 发酵乳饮料
乳杆菌属
酸奶、保加利亚酪乳、莫扎瑞拉干酪
开菲尔、莫扎瑞拉干酪、koumiss 酸乳、开菲尔 发酵乳饮料 益生性酸奶、发酵乳饮料 益生性酸奶
开菲尔、其它发酵乳
乳酸菌代谢产物
乳酸菌在发酵过程中除了能产生乳酸外，还能产生其它功 能成分，并赋予发酵产品特有的风味、质地和营养性能。
PCA 的纯化（凝胶过滤、离子交换和高效液相色谱）
PCA 的质谱分析
PCA的抑菌作用
PCA的抗菌谱
Yang Z., Suomalainen T., MäyräMäkinen A. & Huttunen E., 1997, Antimicrobial activity of 2-pyrrolidone5-carboxylic acid produced by lactic acid bacteria, Journal of Food Protection, 60 (7):786-790.
化学位移
NMR核磁共振仪
Lactobacillus helveticus 2091 胞外多糖的分子结构
化学位移(ppm)
1H
化学位移(ppm)
13C
NMR 核磁共振谱(400 MHz)
NMR 核磁共振谱(100 MHz)
Staaf M., Widmalm G., Yang Z. & Huttunen E., 1996, Structural elucidaton of anextracellular polysaccharide produced by Lactobacillus helveticus, Carbohydrate Research, 291:155-164.
如Lactobacillus helveticus 2091 产荚膜多糖 (Staaf, Widmalm, Yang & Huttunen 1996)
粘液多糖(Ropy polysaccharide)：分泌于细胞周边培养基中 按多糖的组成成分： 同质多糖(homopolysaccharide）：由一种单糖组成，如α-D-葡
于食品保鲜
●小分子类化合物：除已知的乳酸菌产有机酸、过氧化氢
和各类风味化合物之外，对其它的未 知小分子类抑菌化合物研究很少 与蛋白质类细菌素相比，通常小分子抑菌化合物具稳定性好 和无抗原性等优点
1、小分子抑菌化合物 PCA
(2-pyrrolidone-5-carboxylic acid)
● ●
PCA具耐热和对多种食品腐败菌的抗菌特性 是继挪威科学家 Talarico 等（1988）首次报道的乳 酸菌产小分子抑菌化合物 Reuterin 之后，第二个由 乳杆菌产的小分子抑菌化合物
产胞外多糖（异质多糖）乳酸菌
(Dunas-Chasco et al. 1998) (Robijn et al. 1996) (Lemoine et al. 1997) (Marshall et al. 2001) (Doco et al. 1990) (Vanhaverbeke et al. 1998) (Robijn et al. (1995) (van Casteren et al. 2000) (van Casteren et al. 1998) (Yang et al. 1999) (Nordmark & Yang et al. 2005) (Staaf, Widmalm, Yang et al.1996) (Landersjö & Yang et al. 2002) (Yang et al. 2000) (Staaf & Yang et al. 2000) (Vincent et al. 2001) (van den Haak et al. 2001) (Staaf & Yang et al. 2000) (Marshall et al. 2001) (van Casteren et al. 2000) (Marshall et al. 2001) (Almir!on-Roig et al. 2000) (Low et al. 1998)
K+-ATP酶
能量 循环 糖酵解
乳酸
糖
3、细菌素的应用
乳酸菌细菌素 抑菌谱
细菌素在乳制品中的应用
（O’Sullivan 2002)
细菌素在肉制品中的应用
（O’Sullivan 2002)
二、乳酸菌胞外多糖研究
● 微生物分泌多糖于细胞外表通常出于对自身的保护作用
（如抗干燥和抵抗其它生物的袭击等）
Lacticin 3147 (L. lactis DPC3147)
A1: CSTNTFSLSDYWGNNGAWCTLTHECMAWCK (MW3306, AA30) A2: TTPATPAISILSAYISTNTCPTTKCTRAC (MW2847, AA29)
Plantaricin W (L. plantarum LMG 2379)
：类异戊二烯脂质载体 ：糖基转移酶基因
多糖释放
细胞外 细胞膜 细胞浆 初始糖基转移酶 多糖结构重复单元
2、乳酸菌胞外多糖的分子结构
由几百或数千个结构重复单元组成 最常见的单糖成分：葡萄糖、半乳糖和鼠李糖等 还有果糖、苷露糖、N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺等 单糖的构型：α-、β-端向异构体，或以吡喃糖、呋喃糖的形式存在 结构分析方法：通常采用核磁共振（NMR）法
1、乳酸菌胞外多糖的生物合成
分三步： 1. 细胞浆内被激活的 单糖在糖基转移酶的作 用下，在细胞内合成多 糖结构重复单元 2. 已合成的多糖重复 单元在细胞分泌酶的作 用下，通过细胞膜被运 载到细胞表面 3. 在聚合酶的作用下， 几百或数千个多糖结构 重复单元聚合形成 胞 外多糖 多糖的输出和聚合
2、细菌素 (Bacteriocins)
在细菌核糖体合成的蛋白类抑菌化合物，分三类：
●
I 类（Class I)：含羊毛硫氨基酸（lanthione)、经翻译 后修饰的抑菌化合物(＜5,000 道尔顿)， 如Nisin II 类（Class II)：在合成过程中，翻译后不被修饰、 ＜10,000 道尔顿 III 类 (Class III)：大分子(＞30,000 道尔顿)、不耐热
A1: KCK-WWNISCDLGNNGHVCTLSHECQVSCN (MW3280, AA29) A2: -SGIPCT----IGAAVAASIAVCPTTKCSKRCGKRKK (MW3207, AA32)
●
II 类双肽细菌素
(Garneau et al. 2002)
细菌素作用机理
K+循环
●
小分子化合物：有机酸（乳酸、乙酸）乙醇、 乙醛、双乙酰、氨基酸、B族维生素 蛋白类：细菌素、酶类 多糖类：胞外多糖、胞壁多糖 脂肪酸类：不饱和脂肪酸
●
●
●
●
抑菌化合物 胞外多糖
乳酸菌代谢调控
●
●
一、乳酸菌抑菌化合物研究
乳酸菌在发酵过程中可产生两类抑菌化合物
●蛋白质类细菌素：研究较多，细菌素Nisin已广泛应用
乳酸菌产功能成分的研究进展
报告人：杨贞耐
中国农业科技东北创新中心(吉林省农业科学院) 农产品加工研究中心 2006年7月29～30日 沈阳
乳酸菌在发酵乳制品中的应用
菌属
乳球菌属 乳链球菌属 明串珠菌属
菌种名称
L. lactis subsp. lactis L. lactis subsp. cremoris L. lactis biovar. diacetylactis S. thermophilus L. mesenteroides subsp. mesenteroides L. mesenteroides subsp. cremoris L. mesenteroides subsp. dextranicum L. delbrueckii subsp. delbrueckii L. delbrueckii subsp. lactis L. delbrueckii subsp. bulgaricus L. helveticus L. acidophilus L. paracasei subsp. paracasei L. johnsonii L. casei L. paracasei L. reuteri L. rhamnosus L. plantarum L. kefir L. kefiranofasciens L. brevis L. fermentum
减少酸奶乳清析出；提高干酪水分含量
抗肿瘤作用；免疫调节作用；降胆固醇作用；降血压作用
三糖结构重复单元 Lactobacillus subsp. G-77 四糖结构重复单元 Lactobacillus paracasei 34-1 Streptococcus thermophilus SFi39 Streptococcus thermophilus SY89 and SY102 Streptococcus thermophilus CNCMI 733 五糖结构重复单元 Lactobacillus rhamnosus C83 Lactobacillus sakei 0-1 Lactococcus lactis subsp. cremoris NIZO B891 Lactococcus lactis subsp. cremoris NIZO B40 Lactococcus lactis subsp. cremoris ARH53, ARH74, ARH84, ARH87, B30 Streptococcus thermophilus THS 六糖结构重复单元 Lactobacillus helveticus 2091 Lactobacillus rhamnosus strain GG (ATCC 53103) Lactobacillus helveticus K16 Lactobacillus helveticus Lb161 Streptococcus macedonicus Sc Streptococcus thermophilus S3 七糖结构重复单元 Lactobacillus helveticus Lb161 Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus LY03 Lactococcus lactis subsp. cremoris NIZO B39 Streptococcus thermophilus EU20 Streptococcus thermophilus NCFB 2393 八糖结构重复单元 Streptococcus thermophilus MR-1C