背景^[1-6]

細(xì)菌素PCR芯片是通過(guò)高通量PCR技術(shù)檢測(cè)細(xì)菌素相關(guān)基因。細(xì)菌素通過(guò)消除或控制腐敗微生物和病原體來(lái)保存食品，被認(rèn)為是安全的食品防腐劑，它們由多種細(xì)菌產(chǎn)生，包括多種乳酸菌。

通過(guò)PCR技術(shù)可快速鑒定乳酸菌產(chǎn)生的細(xì)菌素基因。細(xì)菌素是某些細(xì)菌在代謝過(guò)程中通過(guò)核糖體合成機(jī)制產(chǎn)生的一類(lèi)具有抑菌活性的多肽或前體多肽。對(duì)同種近緣菌株呈現(xiàn)狹窄的抑制譜，通過(guò)在靶細(xì)胞上穿孔、抑制肽聚糖合成，與核糖體或tRNA相互作用抑制蛋白質(zhì)合成，直接降解靶細(xì)胞DNA，從而起到抑菌效果。

細(xì)菌素是細(xì)菌用于調(diào)控菌群結(jié)構(gòu)的一種有力武器。細(xì)菌素作為細(xì)菌生活中的一種競(jìng)爭(zhēng)利器，既有利于細(xì)菌素生產(chǎn)菌侵入一個(gè)原本穩(wěn)定的微生物區(qū)系，也可以作為細(xì)菌素生產(chǎn)菌的一種防御武器，防止自身建立的穩(wěn)定區(qū)系受到其他細(xì)菌的侵犯。研究結(jié)果表明，在接種量不足的情況下，產(chǎn)細(xì)菌素的細(xì)菌通常很難侵入生活在液體培養(yǎng)這樣生長(zhǎng)有序的敏感菌群，這是因?yàn)樯倭康募?xì)菌素在高度稀釋后無(wú)法將敏感菌殺死，而細(xì)菌素合成的適合度代價(jià)卻使細(xì)菌素生產(chǎn)菌處于明顯的競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)。

相反，如果向液體培養(yǎng)中的細(xì)菌素生產(chǎn)菌群中接入少量的敏感菌，因?yàn)榧?xì)菌素的存在，敏感菌根本不可能得到存活。然而，在固體培養(yǎng)這種結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中，因?yàn)椴煌目臻g結(jié)構(gòu)中所含營(yíng)養(yǎng)成分的不一致，細(xì)菌素生產(chǎn)菌則可以占據(jù)營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較弱的地方，而敏感菌則可生活在養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)較為激烈的區(qū)域，從而達(dá)到兩者相安無(wú)事。

在更為復(fù)雜的天然生境中（如動(dòng)物腸道等），細(xì)菌素的分泌給整個(gè)細(xì)菌群落帶來(lái)的影響主要是取決于細(xì)菌素生產(chǎn)菌分泌細(xì)菌素所付出的代價(jià)，從理論上來(lái)說(shuō)，細(xì)菌素生產(chǎn)菌、敏感菌與周?chē)渌矖菏峭耆梢赃_(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡。

分泌細(xì)菌素的腸道菌更有利于其在腸道中的成功定植，利用分泌細(xì)菌素的細(xì)菌制成益生素來(lái)維持或恢復(fù)動(dòng)物腸道菌群的穩(wěn)定性也得到越來(lái)越多的應(yīng)用。大量實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng)的研究結(jié)果也表明，細(xì)菌素的分泌一般都是在菌體增殖到一定數(shù)量后，即對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期才開(kāi)始分泌并一直延續(xù)到平臺(tái)期。在這個(gè)時(shí)期，環(huán)境中的細(xì)菌數(shù)量急速增加，生存空間和營(yíng)養(yǎng)素開(kāi)始出現(xiàn)不足，細(xì)菌素生產(chǎn)菌在群體效應(yīng)等不同機(jī)制的介導(dǎo)下就會(huì)啟動(dòng)細(xì)菌素的分泌，企圖通過(guò)細(xì)菌素的分泌來(lái)殺滅同一生活環(huán)境中的敏感菌株，從而獲得更多的養(yǎng)料與生存空間來(lái)維持自身的生存。此外，還可以通過(guò)分泌細(xì)菌素將敏感菌菌體裂解來(lái)獲取養(yǎng)料。

應(yīng)用^[7][8]

細(xì)菌素PCR芯片可用于高表達(dá)生物素乳酸菌的篩選及鑒定：

乳酸菌是一種在食品發(fā)酵工業(yè)中廣泛應(yīng)用的益生菌。它可以抑制或殺死一些病原菌和食物腐敗菌，有利于人的健康。近幾年的研究表明有些乳酸菌均能分泌產(chǎn)生一種或多種抑菌物質(zhì)，其中由核糖體合成的一類(lèi)稱(chēng)為細(xì)菌素的具有抑菌活性的多肽或前體多肽，因其具有高效、無(wú)毒、無(wú)殘留、無(wú)抗藥性等優(yōu)點(diǎn)已成為生物食品防腐研究的重點(diǎn)，同時(shí)被認(rèn)為是抗生素最有效的替代物。自乳酸乳球菌產(chǎn)生的細(xì)菌素nisin獲準(zhǔn)作為安全性高的食品防腐劑以來(lái)，細(xì)菌素的研究已成為微生物學(xué)研究中一個(gè)活躍的領(lǐng)域。

研究?jī)?nèi)容主要涉及產(chǎn)細(xì)菌素菌株的篩選和鑒定、細(xì)菌素的分離純化、理化性質(zhì)、作用機(jī)制、發(fā)酵條件和應(yīng)用以及工程菌株的構(gòu)建等。近年來(lái)關(guān)于細(xì)菌素的研究雖在分子水平和應(yīng)用研究上取得很大進(jìn)展，但分離純化效率仍不甚理想。因此，本實(shí)驗(yàn)旨在篩選出一種產(chǎn)廣譜細(xì)菌素的乳酸菌，著重研究該細(xì)菌素的分離純化方法，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行鑒定和特性分析。采用雙層瓊脂牛津杯法，以藤黃微球菌為指示菌，對(duì)13種菌株(經(jīng)本實(shí)驗(yàn)室篩選保存)進(jìn)行篩選。同時(shí)分別排除了三個(gè)干擾因素——酸性末端產(chǎn)物、過(guò)氧化氫以及離心上清液菌體殘留細(xì)胞；并采用蛋白酶作最后的產(chǎn)細(xì)菌素鑒定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，有五種乳酸菌產(chǎn)細(xì)菌素，其中8號(hào)從嬰兒糞便中篩選分離得到的菌株穩(wěn)定性，抑菌活性最強(qiáng)。經(jīng)PCR分子鑒定和理化性質(zhì)的研究得出該菌株為植物乳桿菌L.plantarum DSM20205；理化性質(zhì)基本符合乳桿菌的特征，淀粉水解、油脂水解、明膠水解和尿素試驗(yàn)、吲哚試驗(yàn)、M．R試驗(yàn)、V．P試驗(yàn)、硫化氫試驗(yàn)反應(yīng)均呈陰性，糖發(fā)酵試驗(yàn)則大多數(shù)呈陽(yáng)性反應(yīng)。據(jù)所查文獻(xiàn)涉及的范圍，目前為止該細(xì)菌素的發(fā)現(xiàn)應(yīng)屬首例，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有分離純化過(guò)該植物乳桿菌L．plantarum DSM20205分泌產(chǎn)生的細(xì)菌素。

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