李冰瑤，鄭茵，王涓，吳清平，張菊梅，丁郁

（1.廣東省科學(xué)院微生物研究所，華南應(yīng)用微生物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)微生物組學(xué)與精準(zhǔn)應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，廣東省微生物安全與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510070）（2.暨南大學(xué)食品科學(xué)與工程系，廣東廣州 510632）（3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州 510642）

食品微生物污染一直是全球食品行業(yè)和消費(fèi)者關(guān)注的重要問(wèn)題。在新型冠狀病毒肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）仍流行的情況下，微生物繼發(fā)感染的機(jī)會(huì)仍然較高，并且在治療過(guò)程中變得更為復(fù)雜[1]。食物中的腐敗細(xì)菌對(duì)食品質(zhì)量具有威脅性，如肉毒桿菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌、腸球菌、鏈球菌、葡萄球菌、大腸桿菌等，進(jìn)入人體組織會(huì)引起炎癥性疾病、呼吸道感染、全身感染、腸道癌癥等疾病，嚴(yán)重者可致命。因此，新型食品防腐技術(shù)及防腐劑開(kāi)發(fā)尤為重要。已有研究表明，一些防腐劑對(duì)人體有不利影響，如易引起人體的過(guò)敏反應(yīng)，亞硝酸鹽會(huì)形成亞硝胺等致癌物質(zhì)[2]。此外，某些傳統(tǒng)防腐技術(shù)也會(huì)改變食物的感官特性和破壞食品中的可利用營(yíng)養(yǎng)成分。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注使用非病原微生物及其代謝產(chǎn)物抑制食品變質(zhì)而延長(zhǎng)食品保質(zhì)期[3]。消費(fèi)者們渴望營(yíng)養(yǎng)安全且不含合成防腐劑的食品，因此研究人員試圖通過(guò)尋找天然有效的替代品來(lái)保存食品以滿足消費(fèi)者需求[4]。

隨著食品科學(xué)的不斷發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種安全和天然的防腐劑—天然生物防腐劑。在微生物中，乳酸菌（Lactic Acid Bacteria，LAB）具有生物保存能力，因?yàn)樗墚a(chǎn)生一系列天然活性抗菌物質(zhì)，如有機(jī)酸、過(guò)氧化氫、細(xì)菌素等[5]。另外，乳酸鏈球菌素（Nisin）被認(rèn)為是一種“天然防腐劑”，以耐受高熱應(yīng)力且在寬pH值范圍內(nèi)的活性而聞名[6]，從而增加了其市場(chǎng)應(yīng)用。第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌素是1925年從革蘭氏陰性菌大腸桿菌中分離得到大腸桿菌素（Colicin），其通過(guò)抑制細(xì)胞壁合成與改變細(xì)胞膜通透性而抑制細(xì)菌，僅對(duì)與大腸桿菌密切相關(guān)的細(xì)菌或窄譜殺菌作用。后來(lái)發(fā)現(xiàn)來(lái)自乳酸菌的革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)菌素，更具有廣譜性，對(duì)一系列食物腐敗微生物和食源性病原體有效[3]。目前，有幾種經(jīng)過(guò)鑒定和純化的細(xì)菌素用作食品添加劑和防腐劑，主要包括：枯草桿菌素、Thuricin、Cerein和植物霉素。最常見(jiàn)的抗微生物肽（Antimicrobial Peptides，AMPs），也稱為生物活性肽、細(xì)菌素或抗微生物活性肽，是乳酸鏈球菌生產(chǎn)的乳酸鏈球菌素，被認(rèn)為在食品中使用是安全的[7]。

在過(guò)去的幾十年里，細(xì)菌素在食品生物保鮮、果汁飲料加工、牛奶乳制品殺菌、食品防腐劑、新型食品包裝材料等領(lǐng)域得到了持續(xù)的關(guān)注。因此，本文綜述了細(xì)菌素的發(fā)展，重點(diǎn)介紹了細(xì)菌素的抑菌機(jī)制，以及細(xì)菌素在食品行業(yè)的應(yīng)用及展望，為細(xì)菌素在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)推動(dòng)食品防腐保鮮技術(shù)的革新發(fā)展具有重要的意義。

1 細(xì)菌素的種類

Klaenhammer等[8]描述的經(jīng)典分類方法將細(xì)菌素分為四類。I類細(xì)菌素是小的（分子量＜5 ku）膜活性肽，稱為羊毛硫抗生素，通常由19～50個(gè)氨基酸組成，經(jīng)過(guò)廣泛的翻譯后修飾，產(chǎn)生了非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，如羊毛硫氨酸、β-甲基羊毛硫氨酸、脫氫丁堿、脫氫丙氨酸和Labyrinthine。I類又細(xì)分為Ia類（Lantibiotics）、Ib類（Labyrinthopeptins）和Ic類（Sanctibiotics）。Nisin是研究最深入的的I類細(xì)菌素。II類細(xì)菌素是小的（分子量＜10 ku）耐熱非羊毛硫抗生素，包含熱穩(wěn)定性小的、未修飾的多肽，并可進(jìn)一步細(xì)分為IIa類（兒茶素樣細(xì)菌素）[9]，IIb類（雙肽未修飾細(xì)菌素）、IIc類（環(huán)狀細(xì)菌素）和IId類（未修飾的、線性的、非小兒茶素樣細(xì)菌素）。IIa亞類包括單核細(xì)胞增多性李斯特菌含有N末端共有序列Tyr-Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cys的活性肽；亞類IIb包含由兩個(gè)活性肽組成的穿孔復(fù)合物；IIc亞類包括需要減少半胱氨酸殘基的硫醇活化肽。III類包括大的（分子量＞30 ku）耐熱細(xì)菌素。IV類包括由一個(gè)或多個(gè)化學(xué)部分組成的復(fù)雜蛋白質(zhì)，且數(shù)量較小。

1.1 革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素

已有研究發(fā)現(xiàn)，革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素包括I類、II類和III類。I類細(xì)菌素有Nisin A、Nisin U以及Nisin Z等；II類細(xì)菌素包括IIa類、IIb類和IIc類。IIa類細(xì)菌素包括兒茶素PA-1[10]和肉毒桿菌素X[11]；IIb類細(xì)菌素包括lactacin F[12]和ABP-118[13]；IIc類細(xì)菌素包括卡諾環(huán)素A[14,15]和腸霉素AS-48[16]；III型革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素包括表皮霉素NI01[17]和乳霉素A[18]（表1）。I類革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素如Nisin和lacticin 3147是具有正電荷的柔性螺旋形分子，可在目標(biāo)生物的細(xì)胞膜上形成孔，從而導(dǎo)致目標(biāo)物種細(xì)胞質(zhì)膜去極化[19]。另外，由芽孢桿菌屬分泌的Mersacidin，沒(méi)有凈電荷或凈負(fù)電荷，這是一種可以干擾細(xì)胞酶促反應(yīng)（如細(xì)胞壁合成）的球狀分子[20]。

表1 革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素分類Table 1 Summary of classification of Gram-positive bacteriocins

表2 革蘭氏陰性細(xì)菌素分類Table 2 Summary of classification of Gram-negative bacteriocins

表3 細(xì)菌素在食品工業(yè)中的應(yīng)用Table3 Application of bacteriocin in food industry

1.2 革蘭氏陰性菌細(xì)菌素

低分子量肽（1～10 ku）的小菌素（Microcins）和高分子量蛋白質(zhì)（30～80 ku）的大腸桿菌素（Colicins）是兩種較常見(jiàn)的革蘭氏陰性菌細(xì)菌素。大腸桿菌素由含有Colicins質(zhì)粒的大腸桿菌菌株產(chǎn)生[6]。Microcins通常是高度穩(wěn)定的分子，對(duì)蛋白酶、極端pH值和溫度具有抗性。它們是由腸道細(xì)菌在壓力條件下產(chǎn)生的，特別是在營(yíng)養(yǎng)耗盡的情況下產(chǎn)生。如Microcin B17、C7-C51、D93和J25等也屬于I類細(xì)菌素。II類細(xì)菌素又可進(jìn)一步分為兩個(gè)亞類，包括IIa類和IIb類。如Microcin L、V和N屬于IIa類微肽，它們是需要三個(gè)不同的基因來(lái)合成和組裝的功能肽。如Microcin E492、M和H47，它們屬于IIb類微肽，是一種C末端有或沒(méi)有翻譯后修飾的線狀多肽[32]。如Colicin A、B、K和N等都屬于III類細(xì)菌素，都是成孔大腸桿菌素。

2 細(xì)菌素的抑菌機(jī)制

細(xì)菌素是細(xì)菌用來(lái)在同一環(huán)境中與微生物競(jìng)爭(zhēng)手段之一。研究人員首次發(fā)現(xiàn)乳酸鏈球菌素以來(lái)，已經(jīng)報(bào)道了大量具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和不同活性模式的細(xì)菌素[33]。大部分細(xì)菌素的作用機(jī)制取決于細(xì)菌素受體分子。細(xì)菌細(xì)胞表面和細(xì)胞膜對(duì)細(xì)菌素具有敏感性，因此細(xì)胞膜通透性改變和孔隙形成是細(xì)菌素攻擊目標(biāo)微生物細(xì)胞的重要因素之一[34]。然而，同一類別的所有細(xì)菌素不遵循相似的作用方式[35]。細(xì)菌素可能利用相同的受體，但它們與這些受體分子的相互作用方式以及對(duì)靶細(xì)胞的后效應(yīng)可能完全不同。Lozo等[36]根據(jù)細(xì)菌素靶向受體分子之間的結(jié)構(gòu)相似性，對(duì)細(xì)菌素抑菌方式進(jìn)行分類?？偟膩?lái)說(shuō)包括細(xì)胞膜損傷機(jī)制、阻礙細(xì)胞分裂和細(xì)胞壁損傷機(jī)制三個(gè)方面[37]。其中細(xì)胞膜損傷機(jī)制又包括5種模型[38]：（1）“桶板”型[39]，指附著在細(xì)胞膜表面的細(xì)菌素會(huì)聚合在一起，形成一個(gè)離子通道；其中細(xì)菌素的疏水面朝向質(zhì)膜疏水?；?，親水面朝向跨膜孔道；（2）“楔”型[40]，與“桶板”型不同的是細(xì)菌素主要暴露于缺乏膜的疏水核心，“桶板”型中質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)使肽失活，而“楔”型中質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)能夠減少肽結(jié)合到膜的能力；（3）“蟲(chóng)孔”型[41]，抗菌肽與細(xì)胞膜表面結(jié)合后，其疏水區(qū)的移位可使細(xì)胞膜疏水中心形成裂口，并引發(fā)磷脂單分子層向內(nèi)彎曲，直至形成孔道；（4）“毯式”型[38]，細(xì)菌素平行于細(xì)胞膜排列，如同一張地毯覆蓋于磷脂膜外表面。所以當(dāng)細(xì)菌素濃度到達(dá)最大或者最小值時(shí)，裂縫會(huì)因?yàn)榧?xì)胞膜的穩(wěn)定性降低而形成。

2.1 靶向抑制革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)菌素及其抑菌機(jī)制

許多抑制革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)菌素，通過(guò)攻擊細(xì)胞膜起作用。某些I類細(xì)菌素抑制細(xì)胞膜上的脂質(zhì)II（肽聚糖亞基從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞壁的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白），從而消除肽聚糖的合成。其他細(xì)菌素形成孔隙以抑制或殺死它們的目標(biāo)細(xì)菌（圖1）[6]。另外，某些革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素可以在細(xì)菌的細(xì)胞膜上定位，使胞內(nèi)無(wú)機(jī)鹽離子、三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP）發(fā)生泄露，改變細(xì)胞膜Δψ而引起質(zhì)子動(dòng)力的消耗[43]，增大細(xì)胞膜通透性抑制其生長(zhǎng)。此外，細(xì)菌素能夠使得蠟樣芽胞桿菌細(xì)胞膜損傷，并且導(dǎo)致核酸降解從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[44]。革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素中對(duì)Nisin的研究較為深入。據(jù)報(bào)道，Nisin對(duì)引起食品腐敗的革蘭氏陽(yáng)性菌尤其是芽孢桿菌屬比如梭狀芽胞桿菌、嗜熱芽孢桿菌、致死肉毒芽孢桿菌及芽孢等都具有很強(qiáng)的抑制作用，但是對(duì)革蘭氏陰性菌、霉菌卻沒(méi)有較強(qiáng)的抑制效果[45]。已有研究表明Nisin在革蘭氏陽(yáng)性菌中通過(guò)對(duì)細(xì)胞壁前體類脂II的高親和力而使細(xì)胞膜去極化從而達(dá)到抑菌效果。首先，Nisin在細(xì)胞膜上招募脂類II分子形成穩(wěn)定的通道。這些通道的形成導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物的泄漏，離子的外流驅(qū)散細(xì)胞的質(zhì)子動(dòng)力，并耗盡細(xì)胞內(nèi)的ATP，從而進(jìn)一步擾亂細(xì)胞膜和依賴于ATP的生化過(guò)程。Nisin與脂質(zhì)II的結(jié)合也阻止了肽聚糖的合成，從而擾亂了細(xì)胞壁的生物功能[46]。細(xì)菌素導(dǎo)致目標(biāo)細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞膜通透性增加，可能是通過(guò)離子選擇性孔的形成，影響質(zhì)子細(xì)胞內(nèi)ATP的動(dòng)力和還原，細(xì)胞內(nèi)底物泄漏，并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[34]。

圖1 革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌素Nisin和Lactococcin A的抑菌機(jī)理Fig.1 Bacteriostatic mechanism of bacteriocin Nisin and Lactococcin A

2.2 靶向抑制革蘭氏陰性菌的細(xì)菌素及其抑菌機(jī)制

許多抑制革蘭氏陰性菌的細(xì)菌素通過(guò)干擾DNA、RNA和蛋白質(zhì)代謝來(lái)抑制其靶細(xì)菌。例如，小菌素MccJ25（Microcin J25，MccJ25）抑制RNA聚合酶，MccB17抑制DNA旋轉(zhuǎn)酶，MccC7-C51抑制天冬氨酰tRNA合成酶，這些細(xì)菌素通過(guò)抑制酶的合成來(lái)達(dá)到抑菌效果。除此之外，一些細(xì)菌素如MccE492可通過(guò)形成孔隙來(lái)達(dá)到抑菌效果[6]（圖2）。Colicins是革蘭氏陰性細(xì)菌產(chǎn)生的一種抗菌蛋白由三個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域組成[47]，一個(gè)氨基末端易位（T）結(jié)構(gòu)域，它參與通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)子蛋白穿過(guò)外膜的轉(zhuǎn)運(yùn)；一個(gè)中央受體結(jié)合（R）結(jié)構(gòu)域，它與細(xì)菌外膜受體結(jié)合；以及一個(gè)羧基末端細(xì)胞毒素結(jié)構(gòu)域，它具有抗菌活性[48,49]。當(dāng)細(xì)菌外膜表面有粘附素識(shí)別受體蛋白和轉(zhuǎn)位蛋白系統(tǒng)時(shí)，粘附素被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)菌中，從而殺死細(xì)菌，這些細(xì)菌被稱為敏感菌株。對(duì)于一種特殊的粘菌素，攜帶非受體蛋白的細(xì)菌被歸類為耐藥菌株。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)缺陷的細(xì)菌被歸類為耐受菌株，產(chǎn)生免疫蛋白的細(xì)菌被歸類為免疫菌株。耐藥、耐受和免疫菌株不會(huì)被相應(yīng)的粘菌素殺死。典型的粘菌素基因簇編碼毒素蛋白、免疫蛋白和裂解基因[50]。根據(jù)外膜（轉(zhuǎn)運(yùn)體）系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)，粘菌素分為兩組：A組和B組。一般來(lái)說(shuō)，A組粘菌素由帶有裂解基因的小質(zhì)粒編碼，可以從細(xì)菌中釋放出來(lái)；而B(niǎo)組粘菌素由沒(méi)有裂解基因的大質(zhì)粒編碼[48]。當(dāng)粘菌素進(jìn)入靶細(xì)胞后，根據(jù)殺菌機(jī)制可分為三類：（1）成孔型粘菌素：在細(xì)胞內(nèi)膜形成孔或通道，導(dǎo)致胞質(zhì)化合物滲漏、破壞電化學(xué)梯度、離子丟失和細(xì)胞死亡。它們包括粘菌素A、B、E1、Ia、Ib、K和N；（2）核酸酶型粘菌素：含有DNase、16S rRNase和tRNase的粘菌素，用于非特異性地消化細(xì)菌的DNA和RNA，這些蛋白包括粘附素E2到E9；（3）肽聚糖酶型粘附素：這些蛋白可以消化肽聚糖前體，導(dǎo)致細(xì)菌不能合成肽聚糖而死亡[48]。另一種由革蘭氏陰性細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素是微球菌素，主要由大腸桿菌產(chǎn)生，對(duì)高溫、極端pH值和蛋白酶有很強(qiáng)的耐受性[51]。微球菌素的殺菌機(jī)制多種多樣，包括成孔型、核酸酶型（如DNase和RNase功能）及蛋白質(zhì)合成或DNA復(fù)制的抑制劑型。對(duì)革蘭氏陰性菌產(chǎn)生作用的細(xì)菌素大多是幾種已知細(xì)菌素的不同組合，其機(jī)制是靶向致死。由于蛋白區(qū)域片段的不同組合，這也豐富了細(xì)菌素的種類。Margaret等[52]對(duì)大腸桿菌被細(xì)菌素抑菌的過(guò)程進(jìn)行了研究，電鏡發(fā)現(xiàn)大腸桿菌的細(xì)胞膜不僅出現(xiàn)了大量的孔洞，ATP也因?yàn)榭锥炊罅客庑?，?xì)胞內(nèi)液紊亂也最終導(dǎo)致大腸桿菌無(wú)法正常生長(zhǎng)[53]。

圖2 典型細(xì)菌素對(duì)革蘭氏陰性菌的作用機(jī)制Fig.2 The action of typical bacteriocins MccB17, MccJ25 and MccC7-C51 on Gram-negative bacteria

2.3 同時(shí)抑制革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌細(xì)菌的細(xì)菌素及其抑菌機(jī)制

自然界中不僅存在可以分別抑制革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)菌素，還存在可以同時(shí)抑制革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌的細(xì)菌素，主要有乳酸鏈球菌素、細(xì)菌素AS-48、細(xì)菌素Helvetin-M以及Latilactobacillus curvatusLAB-3H[54]等，具體的作用方式因細(xì)菌素的類型而不同。大部分這種類型的細(xì)菌素的主要受體是存在于細(xì)胞質(zhì)膜中的陰離子脂質(zhì)分子，細(xì)菌素分子的結(jié)合導(dǎo)致膜孔的形成，使離子和其他分子流出細(xì)胞外，造成細(xì)胞不可恢復(fù)的損傷和死亡[55]。其中細(xì)菌素AS-48是環(huán)形細(xì)菌素家族的原型，它們僅由革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌產(chǎn)生。迄今為止，已經(jīng)報(bào)道了13種不同的球狀環(huán)狀細(xì)菌素，由58到70個(gè)氨基酸組成[56]。AS-48是一種有效的環(huán)狀細(xì)菌素，它可以插入敏感細(xì)菌的膜中，以一種獨(dú)立于任何受體的機(jī)制產(chǎn)生孔從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。細(xì)菌素AS-48對(duì)食物腐敗和病原菌的活性以及對(duì)多種人類病原體具有很好的活性，其最小抑菌濃度（Minimum Inhibitory Concentration，MIC）在納摩爾到微摩爾范圍內(nèi)[57]。它們對(duì)多種革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌都具有抗菌活性。比如對(duì)泌尿致病型腸球菌[56]（Uropathogenic enterococci）、臨床多藥耐藥金黃色葡萄球菌[58]（Staphylococcus aureus)、結(jié)核分枝桿菌[59]（Mycobacterium tuberculosis）、魚(yú)類病原體[60]（Lactococcus garvieae）等。由于這些原因，細(xì)菌素AS-48在天然食品防腐劑及醫(yī)療和獸醫(yī)應(yīng)用中潛力巨大[61]。另外，Helveticin-M是一種由卷曲乳桿菌（Lactobacillus crispatus）生產(chǎn)的新型III類細(xì)菌素，對(duì)金黃色葡萄球菌（Staphyloccocus aureus）、腐生鏈球菌（Staphylococcus saprophyticus）和陰溝腸桿菌（Enterobacter cloacae）具有抗菌活性。Helvetin-M破壞革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁、革蘭氏陰性菌的外膜，從而改變了細(xì)菌的表面結(jié)構(gòu)。同時(shí)，Helveticin-M也被證明會(huì)破壞細(xì)胞的內(nèi)膜，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ATP的泄漏和靶細(xì)菌膜電位去極化。研究表明，Helveticin-M處理會(huì)引起細(xì)胞膜通透性增加，但胞質(zhì)酶不受影響，表明為亞致死性損傷[9]。

3 細(xì)菌素在食品工業(yè)中的應(yīng)用

食品安全已成為國(guó)際日益關(guān)注的問(wèn)題，因此細(xì)菌素的應(yīng)用受到了極大的關(guān)注，旨在控制食品腐敗菌或病原體的生長(zhǎng)，使其不會(huì)對(duì)食品本身產(chǎn)生不利影響[62,63]。同時(shí)，細(xì)菌素對(duì)人類生物體系影響最小，且可穩(wěn)定的存在于食品基質(zhì)中[55]。在過(guò)去的二十年里，人們已經(jīng)研究出了它們作為食品防腐劑和保鮮劑的用途，常用于奶制品、水果、蔬菜、肉禽類、海鮮、果汁和飲料[64]。細(xì)菌素一般可通過(guò)三種方式添加到食品中：（1）作為純細(xì)菌素制劑；（2）作為含有細(xì)菌素的發(fā)酵上清液；或（3）直接添加細(xì)菌素產(chǎn)生菌[65,66]。

3.1 細(xì)菌素作為食品中的防腐劑

由于細(xì)菌素的高抑菌活性以及穩(wěn)定性，使其在不同的食品基質(zhì)中具有潛在的防腐應(yīng)用價(jià)值，例如在牛奶和奶酪等乳制品中[73]。如地衣芽孢桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素Bacillocin 490在需氧和厭氧條件下，在4 ℃儲(chǔ)存期間保持殺菌活性、擁有寬pH值范圍、以及在高溫食品基質(zhì)（即牛奶）中均能保持較好的殺菌活性[74]。這些特征使得Bacillocin 490可以在高溫下進(jìn)行的食品加工過(guò)程中使用。另外一種可以在牛奶和軟奶酪中抑制單核細(xì)胞增生李斯特菌生長(zhǎng)的cerein 8A，由蠟樣芽胞桿菌8A產(chǎn)生[67]。另外，細(xì)菌素Bovicin HC5是一種羊毛硫抗生素，對(duì)芒果果肉中的Alicyclobacillus acidoterrestris具有殺芽孢作用。因此，細(xì)菌素Bovicin HC5可能可以用作經(jīng)過(guò)熱處理的酸性食品的生物防腐劑[68]。同時(shí)，從蠟樣芽孢桿菌NS02中鑒定的熱穩(wěn)定性低分子量肽蠟質(zhì)蛋白可作為一種潛在的生物抗菌劑，在食品飲料中具有有效的抗李斯特菌活性[75]。另外，已經(jīng)有研究報(bào)道細(xì)菌素RC20975可以抑制蘋(píng)果汁中的酸土脂環(huán)酸桿菌（Alicyclobacillus acidoterrestris），雖然不能殺死內(nèi)生孢子，但添加細(xì)菌素RC20975有助于降低蘋(píng)果汁中Alicyclobacillus acidoterrestris菌株中芽孢的耐熱性，對(duì)蘋(píng)果汁中的Alicyclobacillus acidoterrestris具有良好的殺滅作用[76]。由于細(xì)菌素的無(wú)毒性，抗菌性強(qiáng)等特點(diǎn)，近幾年已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)研究食品保鮮劑的熱點(diǎn)。蒙氏腸球菌CRL35是一種無(wú)毒、非抗生素耐藥的菌株，它能產(chǎn)生腸菌素CRL35，是一種IIa類細(xì)菌素，可減少肉類發(fā)酵過(guò)程中的單增李斯特菌增殖[69]。

3.2 細(xì)菌素作為食品生物保鮮劑

新鮮的食品果蔬制品在貯藏、運(yùn)輸和銷售的過(guò)程中容易受微生物污染而導(dǎo)致食品的品質(zhì)發(fā)生變化。為了防止食品發(fā)生腐爛變質(zhì)、減少營(yíng)養(yǎng)損失，各種細(xì)菌素型食品生物保鮮劑被開(kāi)發(fā)。由于傳統(tǒng)的腌制鹽會(huì)對(duì)食物產(chǎn)生不利影響，而蒙氏腸球菌CRL35可以在發(fā)酵肉類中生長(zhǎng)沒(méi)有明顯的負(fù)面影響，因此添加蒙氏腸球菌CRL35在肉制品中可以發(fā)揮較好的保護(hù)作用。L. plantarumsubsp.plantarum是一株從培根中分離到的植物乳桿菌，其產(chǎn)生的細(xì)菌素可抑制單核細(xì)胞增多性乳桿菌的生長(zhǎng)[77]。該細(xì)菌素的應(yīng)用可進(jìn)一步擴(kuò)大到牛奶和奶制品、水果、蔬菜和方便食品的保鮮。Pamela等[70]發(fā)現(xiàn)在加入細(xì)菌素Pediococcus pentosaceus后，火腿樣品在亮度、紅色和黃色方面的著色在整個(gè)冷藏過(guò)程中的穩(wěn)定性較好，沒(méi)有出現(xiàn)變色現(xiàn)象。這些結(jié)果表明Pediococcus pentosaceus作為肉類和其他食品加工行業(yè)的生物保鮮劑的潛在用途。徐暢等[78]將水果的天然產(chǎn)物以及Nisin復(fù)合添加，用來(lái)儲(chǔ)藏肉制品，發(fā)現(xiàn)不僅保持了肉質(zhì)的原來(lái)色澤，還有效的延遲了脂肪氧化以及蛋白質(zhì)降解，同時(shí)大幅度的降低了肉制品中病原菌的總數(shù)。

3.3 細(xì)菌素作為食品的生物活性包裝材料

生物活性包裝是細(xì)菌素的另一種潛在的應(yīng)用形式，細(xì)菌素或產(chǎn)生細(xì)菌素的菌株可以被添加到食品包裝材料中。研究將細(xì)菌素的保藏功能與傳統(tǒng)保鮮膜相結(jié)合，加強(qiáng)了細(xì)菌素與包裝結(jié)合使用的吸引力，用來(lái)改善食品安全和延長(zhǎng)保質(zhì)期[71]。Contessa等[79]開(kāi)發(fā)一種與細(xì)菌素結(jié)合的殼聚糖/瓊脂生物塑料薄膜。該薄膜用作奶油干酪包裝時(shí)，它有助于提高微生物穩(wěn)定性，并且有助于在儲(chǔ)存期間將活性化合物逐漸釋放到食品中。Renpeng等[72]研發(fā)了一種負(fù)載細(xì)菌素的納米纖維（Bacterial Cellulose-Bacteriocin，BC-B），大大提高了納米纖維的機(jī)械強(qiáng)度、抗氧化活性、熱穩(wěn)定性和抗菌活性。該研究結(jié)果顯示了BC-B納米纖維作為抗菌生物材料的潛力，可用作活性食品包裝的增強(qiáng)劑。

4 總結(jié)與展望

本文綜述了細(xì)菌素的分類、抑菌機(jī)制以及在食品中的應(yīng)用。細(xì)菌素具有較高抗菌性、無(wú)殘留、殺菌快等特點(diǎn)；不僅對(duì)抗生素耐性病原菌有較好的效果外，還具備生產(chǎn)低成本的優(yōu)勢(shì)。市場(chǎng)對(duì)于以細(xì)菌素為代表的新型綠色防腐劑需求增加，未來(lái)細(xì)菌素將大量用于食品保鮮劑、生物活性包裝材料以及食品防腐劑等領(lǐng)域。

雖然乳酸鏈球菌素和乳酸菌素等一些細(xì)菌素已經(jīng)在商業(yè)上用于某些食品中，但細(xì)菌素的局限性和可變食物基質(zhì)的一些影響因素限制了其廣泛使用。所以，在積極發(fā)現(xiàn)新型細(xì)菌素的同時(shí)，還應(yīng)該探索其他食品保鮮防腐的模式。大部分細(xì)菌素與抗生素一樣也具有一定的耐藥性，因此在探索細(xì)菌素在食品工業(yè)中的應(yīng)用時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎，可以考慮采用不同的方法來(lái)緩解這些耐藥性問(wèn)題。此外，為了降低細(xì)菌素生產(chǎn)純化的成本，還可以通過(guò)細(xì)菌素的異源表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這將在很大程度上直接降低生產(chǎn)和純化的成本。另外，隨著細(xì)菌素與產(chǎn)生細(xì)菌素菌株與食品包裝材料相結(jié)合的新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，細(xì)菌素作為食品的生物活性包裝材料的未來(lái)市場(chǎng)被十分看好。

目前對(duì)細(xì)菌素的研究機(jī)制仍不夠透徹，針對(duì)某些新型細(xì)菌素的安全性問(wèn)題還需要進(jìn)一步探索，比如細(xì)菌素在人體體內(nèi)毒性問(wèn)題、穩(wěn)定性問(wèn)題仍有待研究。因此，未來(lái)仍需要充分挖掘其抑菌分子機(jī)制，采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ驕p少副作用影響，以保障其在食品中的安全使用。