真核來源的抗菌肽及其在食品中的應用

國華

（天津福曼特生物科技有限公司，天津300000）

真核來源的抗菌肽及其在食品中的應用

國華*

（天津福曼特生物科技有限公司，天津300000）

抗菌肽是生物防御系統產生的一類對抗外源病原體的多肽，具有抑菌譜廣，熱穩定性好等特點，在“從農場到餐桌”的整個食物鏈中有廣闊的應用前景。介紹了真核來源抗菌肽的生物學特性及在不同食品中的應用，并對抗菌肽的應用前景進行了展望。

抗菌肽；生物防腐劑；食品

具有抗菌活性的多肽叫抗菌肽，它是由生物防御系統產生的一類對抗外源性病原體的物質，具有防范病原菌入侵的作用。抗菌肽來源廣泛，顯示出高速的殺菌能力和廣譜的抗菌活性，包括革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、寄生蟲等，而且具有分子量小、熱穩定、水溶性好，微生物不易產生耐藥性等特點。抗菌肽可以代替抗生素用于食品原料的殺菌，如作為獸藥用于家畜，可以有效減少抗生素殘留的問題；也可作為生物防腐劑用于食品保藏，減少化學添加劑的使用，同時可以減輕熱處理等食品加工處理的程度，從而保證食品的營養與風味，因而抗菌肽在食品工業具有很好的應用潛力。本文從真核來源抗菌肽闡述了抗菌肽在食品中的應用。

1 抗菌肽介紹

抗菌肽來源廣泛，種類繁多，從高等生物如植物、動物，到低等生物如細菌、真菌等，每種生物體都可產生一種或多種抗菌肽。目前已經發現了數千種抗菌肽，這些抗菌肽有著某些共性，它們分子量大多小于10 000，具有陽離子特性、兩親性以及膜活性。某些抗菌肽對熱穩定，在100℃加熱10 min還能保持一定活力。根據抗菌肽的結構，將其分為5類：含有α-螺旋結構的線性抗菌肽；富含半胱氨酸的抗菌肽；含有β-折疊抗菌肽；富含常規氨基酸的抗菌肽，如組氨酸、精氨酸、脯氨酸；含有稀有或者修飾型氨基酸的抗菌肽。按照抗菌肽的來源將其分成微生物來源抗菌肽；植物來源抗菌肽；昆蟲來源抗菌肽；兩棲動物抗菌肽；水產動物抗菌肽；哺乳動物抗菌肽。微生物來源的抗菌肽研究最多的當屬細菌素，乳酸鏈球菌素Nisin在1969年被FAO/WHO食品添加劑聯合專家委員會批準為食品添加劑；植物來源的抗菌肽如硫素、防御素和脂轉移蛋白，它們構成植物抗病工程的主要候選基因；昆蟲來源的抗菌肽研究較多的有天蠶素、蜂毒素；兩棲動物抗菌肽的代表是蛙皮素，蛙皮素有許多家族，主要指蛙皮素青蛙和蟾蜍皮膚的粒狀腺體內合成抗菌肽，并在腎上腺能素、應激、外傷等因素刺激下釋放；哺乳動物抗菌肽主要包括防御素（Defensins）和Cathelicidins及Histatin，主要分布在上皮細胞和吞噬細胞內，其中含有α-螺旋的抗菌肽在細胞外液中含量豐富。

大多數真核來源的抗菌肽除了具有抗細菌活性，還有抗真菌、病毒、寄生蟲的作用。

天蠶素（Cecropins）最初是Boman G從天蠶蛹的免疫血淋巴中純化，而后又在哺乳動物、鳥類及植物中發現。目前報道已發現30多種，由大約31～39個氨基酸殘基組成，其N末端呈現強堿性，C端呈強疏水性，分子中不含半胱氨酸，呈線性α-2螺旋結構，大多在體外有很強的抑菌作用，部分在體內也有很好的抑菌效果。

蛙皮素（Magainins）是從爪蟾細胞中分離得到的一種小分子抗菌肽。這類抗菌肽的共同特點是富含脯氨酸，不存在半胱氨酸，帶正電荷。極低濃度蛙皮素能殺死革蘭陽性菌和陰性菌、真菌和原生動物。

蜂毒素（Melittin）是蜜蜂毒液中發現的一種小分子多肽，由26個氨基酸形成螺旋結構。蜂毒素的分子中有5個堿性氨基酸，其中4個集中在肽段的C端。蜂毒素對革蘭陽性菌和陰性菌都有很強的抑制作用，是典型的陽離子抗菌肽。但蜂毒素還有很強的溶血活性，限制了它的應用。

肝殺菌肽（Hepcidin）是一類富含半胱氨酸、具有二硫鍵結構的性質獨特的多肽。2000年，Krause等首先從人的血液中分離純化了這一多肽；2002年Shike等從雜交斑紋鱸魚的鰓中分離得到的魚類Hepcidin，其肽序列與人的Hepcidin同源，成熟肽由21個氨基酸殘基組成，呈β-發夾結構，含8個半胱氨酸，形成4個分子內二硫鍵，具有廣譜抗菌活性。迄今，已從花鱸、真鯛、黑鯛、斑馬魚、牙鲆、大黃魚等多種魚類中分離克隆獲得Hepcidin基因。研究表明Hepcidin對水產常見病原菌具有抑菌作用，可望成為水產養殖業新的飼料添加劑和新型抗菌藥物。

多數天然抗菌肽的殺菌活力很低，很多研究者將兩種或者一種抗菌肽串聯表達，來提高抗菌肽的殺菌活力和抑菌范圍，如CecropinB基因的串聯體在畢赤酵母或者大腸桿菌都成功表達，還有研究者構建雜合抗菌肽，如利用天蠶素A（CecropinA， CA）N端第1～8個氨基酸殘基和蜂毒素（Melittin，ME）N端第1～18個氨基酸殘基表達的雜合抗菌肽，抑菌活性較Cecropin A大大提高，同時消除了Melittin對紅細胞的溶血活性；CecropinA—Magainin雜合抗菌肽，Attacin—Thanatin雜合抗菌肽等，抗菌活性都較天然抗菌肽有了很大的提高，這為研究者們尋找高效廣譜的抗菌肽提供了新的方法和途徑。

2 真核來源抗菌肽在食品中的應用

真核來源的抗菌肽由于其提取成本高等因素，較少用于食品的后期加工保藏，多數用于食品源頭。目前植物性食品的農藥殘留問題和動物性食品的抗生素殘留問題一直為大眾所擔憂，利用抗菌肽的抑菌作用提高植物的抗病蟲害和動物的抗病能力已經成為現在研究的熱點之一。

2.1 果蔬類食品

目前抗菌肽在植物性食品中的應用主要集中在將抗菌肽基因轉入植物，使其增加抵御某種病原微生物的能力，從而降低農藥的使用量。邢小萍利用已購建載體pTBM20，轉化馬鈴薯普通栽培種“甘農屬1號”，冠癭堿分析結果表明，分化苗整合了抗菌肽ShivaA基因，馬鈴薯環腐病菌接種轉化試管苗及微型薯后均表現一定的抗性。對于果蔬類產品，在其生長期噴灑抗病蟲害的抗菌肽還鮮見報道，僅有一些利用抗菌肽抑制蔬菜或者作物病原菌的抑菌試驗，如使用Cecropin抑制水稻白葉枯病菌及花生青枯病菌的研究。

2.2 動物性食品

真核來源的抗菌肽不僅能夠殺死病原微生物，還能夠提高動物機體的免疫力，可以作為獸藥或者飼料添加劑直接飼喂以減少動物的發病率，從而減少抗生素的使用，以提高動物性食品的安全性。抗菌肽具有耐高溫的能力，可以耐受飼料制粒生產時產生的高溫，簡化生產工藝，降低生產成本。另外，由于抗菌肽具有來源特異性，不同動物腸道內源性抗菌肽能抑制其相應的外源性病原菌，對動物腸道中微環境共生生態系統中的微生物和動物細胞無殺傷作用。溫劉發等報道，抗菌肽制劑具有較好的抗仔豬腹瀉的功能，抗菌肽在仔豬斷奶應激期間抗腹瀉效果不比抗生素差，且抗菌肽制劑對斷奶仔豬的增重無不良影響，但效果因仔豬的生長階段不同而存在變化。

盡管抗菌肽在提高機體免疫力等方面比抗生素有諸多優勢，但抗菌肽的大規模生產還是一個懸而未決的問題，另外抗生素的抗菌譜及抗菌效價確實是多數抗菌肽所達不到的，諸多因素限制了抗菌肽發展和應用。

3 展望

抗菌肽作為生物防腐劑代替化學合成防腐劑，作為抗菌劑代替抗生素將是日后發展的趨勢。雖然目前只有Nisin用于大規模商業生產，而且其應用僅局限于部分食品，但是其他抗菌肽如Pediocin，Enterocin等已用于食品保藏，Cecropin等已用于飼料添加劑。隨著抗菌肽研究的不斷深入，生產成本的不斷下降和其性能的不斷改善，抗菌肽在食品上還有更廣闊的應用前景。

［1］CLEVELAND JENNIFER，MONTVILLE THOMAS J，NES INGOLF F，et al.Bacteriocins:safe，natural antimicrobials for food preservation［J］.International Journal of Food Microbiology，2001，71：1-20.

［2］REDDY K V R，YEDERY R D，ARANHA C.Antimicrobial peptides:premises and promises［J］.International Journal of Antimicrobial Agents，2004，24：536-547.

［3］CASTRO M S，FONTES W．Plant defense and antimicrobial peptides［J］.Protein Pept Lett，2005，12（1）：13-18.

［4］蔡晶晶，楊明，蔡靈，等，黑鯛抗菌肽hepcidin在畢赤酵母中的表達及其抗菌活性［J］.廈門大學學報，2009，48（5）：738-743.

［5］莊東紅，杜虹，陳粵.抗菌肽及柞蠶蛹血淋巴粗提液對蔬菜病原細菌的抑制效果［J］.廣東農業科學，2001（6）：41-43.

［6］陳曉生，賀建華，田允波.抗菌肽在無公害動物性食品生產中的應用價值［J］.中山大學學報論叢，2005，25（4）：372-375.

The application of antimicrobial peptides from eukaryotic souses in foods

GUOHua*
（Tianjin fermentation biological technology Co.,Ltd.，Tianjin 300000，China）

Antimicrobial peptides are a class of peptides produced by biological defense systems which role is to fight against exogenous pathogens.These peptides are heat stable with rather broad spectra of inhibition,and they have promising application prospects in whole food line"from farm to table".This review provides an overview of the features of antimicrobial peptides from eukaryotic souses and their applications in different foods.

antimicrobial peptides；biological preservatives；food

TS201.3

A

1673-6044（2014）03-0015-03

10.3969/j.issn.1673-6044.2014.03.006

*國華，男，1981年出生，2008年畢業于天津科技大學生物工程專業，工程師。

2014-07-03