遗传改造乳酸链球菌合成Nisin的研究进展

罗林根，穰 杰，夏立秋*

(1.湖南师范大学生命科学学院，中国 长沙 410081；2.临湘市第一中学，中国 岳阳 414000)

乳酸链球菌素( Nisin)是由乳酸链球菌产生的一类小分子肽，具有广谱抑菌作用，不仅对致病性病原体如李斯特氏菌、金黄色葡萄球菌、芽胞杆菌等革兰氏阳性菌具有抗菌活性，还能缓解由部分微生物引起的食品腐败变质问题。由于Nisin具有抑菌效果好、热稳定性高以及对人安全无毒等优点，早在1969年就被世界卫生组织(WHO) 批准用作食品防腐剂，随后于1988年被美国食品药品监管局(Food Drug Administration,FDA)列入GRAS (一般认为安全) 名单。目前，Nisin作为一种国际公认的安全无毒的天然防腐剂，已被商业化广泛应用[1]。

Nisin的分子结构已于1971年得到解析，其分子式为C143H228N42O37S7，相对分子质量为3 500，一般以二聚体(7 000)或四聚体(14 000)结构存在。Nisin主体结构由34个氨基酸残基构成，并通过硫醚键连接成五环结构，共涉及11种常见氨基酸和4种稀有氨基酸。在此基础上，通过氨基酸修饰可产生不同Nisin变体。目前，已有8种天然Nisin变体(Nisin A，Nisin Z，Nisin F，Nisin Q， Nisin H，Nisin P，Nisin U和Nisin U2)被报道，其中Nisin A和Nisin Z研究最为广泛[2]。

Nisin作为一种无毒的天然防腐剂，需求量一直持续增长，然而由乳酸链球菌生产的Nisin存在发酵活力、产量较低以及生产成本高等问题，严重限制它的商业化推广应用。发酵培养基优化是促进乳酸链球菌合成Nisin的重要手段。吴疆等根据代谢发酵控制原理，采用二次回归正交旋转组合设计，研究了乳酸链球菌摇瓶发酵培养基中蔗糖、蛋白胨、酵母浸出物以及KH2PO3等4种主要成分对Nisin产量的影响，通过DPS软件优化其添加比例，显著提高Nisin的产量[3]。……