乳酸菌抗氧化特性及其katA基因分析
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张开屏,赵艳红,李权威,闫 娜,吕金积,张海荣,田建军*,靳 烨(1内蒙古商贸职业学院食品工程系 呼和浩特 010070 2内蒙古农业大学食品科学与工程学院 呼和浩特 010018 3内蒙古草原晶鑫食品有限公司 内蒙古巴彦淖尔 015000)
乳酸菌(Lactic acid bacteria,LAB)是可以发酵糖类产生乳酸的无芽孢、革兰氏染色阳性(G+)、厌氧或专性厌氧细菌的通称[1]。1857年巴斯德首次发现乳酸菌,1908年Metchnikoff 在发酵酸奶中发现乳酸菌的抗氧化作用[2]。科研人员逐渐发现,乳酸菌不仅可以改变食品的风味,提高食品的营养价值,还具有抑菌,降胆固醇,抗氧化等功能特性[3-4]。乳酸菌在生长过程中产生的醋酸、甲酸、丁酸、乳酸等代谢物能够降低培养体系的pH 值,从而抑制一些不耐酸杂菌的生长[5]。除此之外,有些乳酸菌能够产生具有生物活性的蛋白质、多肽等物质[6],这些物质具有抑菌和抗氧化等功能特性[7]。乳酸菌的抗氧化体系主要分为2 个部分:一部分是活性氧(Reactive oxygen species,ROS)自由基(Free radical)清除系统,另一部分是氧化还原调控系统[8]。ROS、自由基清除系统阻止各种ROS 和自由基的生成,清除已经形成的ROS 和自由基,从而防御ROS 和自由基对细胞的进一步危害[9]。机体内的ROS 主要包括羟自由基(·OH)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、超氧阴离子(O2-)和过氧化氢(H2O2),在分子水平上,这些ROS 可与细胞靶点发生反应,导致蛋白质变性、功能丧失、核酸分子水平上发生突变,形成分子水平上的氧化应激反应[10]。
如今,乳酸菌的抗氧化特性引起广泛关注[11-12],对乳酸菌抗氧化基因的研究也有众多报道。如Kobatake 等[13]发现加氏乳杆菌SBT2055 通过激活JNK 信号增加Nrf2 蛋白水平,上调Sod1-3、Trx1、Hmox1 和NQO1 等靶基因mRNA 表达,从而增强抗氧化应激防御能力。katA 基因是标记H2O2酶的基因,H2O2酶(EC1.11.1.6)属于生物体内抗氧化酶中的一种,在动物、植物、微生物中广泛存在,H2O2酶能够催化细胞内H2O2分解,在细胞中起到抗逆作用[14]。1998年Hammes 等[15]首次提出清酒乳杆菌具有katA 基因。2005年Jamet 等发现katA 在活菌和共生菌中均受氧调控,katA 表达仅在自由生活菌的指数生长阶段检测到 ......
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