文 献 综 述

乳酸链球菌和保加利亚乳杆菌培养过程中产群体感应因子AI-2的研究

摘要：本文就乳酸菌群体感应的研究背景以及其产AI-2信号分子的研究状况加以概述，并发现对食品及发酵工业有重要意义的乳酸菌在群体感应的研究过程中，目前主要以其产细菌素为主，对于AI-2等群体感应系统的研究较少。故对乳酸菌是否产AI-2信号分子的研究对于构建乳酸菌群体感应体系以及综合性研究具有重要意义。

1．前言

乳酸菌( lactic acid bacteria，LAB)是指一类以糖（如葡萄糖等）为营养素发酵产生乳酸、分解蛋白质，但不产生腐败产物，不能形成芽孢，运动性低，裂殖生为生殖方式，革兰氏染色呈阳性，过氧化氢阴性的细菌总称。共有9个属：乳酸球菌属、链球菌属、明串珠菌属、迷走球菌属、片球菌属、乳酸杆菌属、双歧杆菌属、肉食杆菌属和孢子乳酸菌属。前 5个属呈球状，后4个属呈杆状。因乳酸菌发酵过程中会产生大量的有机酸、醇类及各种氨基酸等代谢物，具有一定抑制腐败菌等作用，以及维持肠道菌群的微生态平衡，提高人体消化能力；增强机体免疫功能；预防和抑制肿瘤发生；改善制品风味；提高营养利用率、促进营养吸收；控制内毒素、降低胆固醇；延缓机体衰老等对人畜机体保健有益的生理功效，其已广泛应用于乳制品、肉制品、蔬菜制品、软饮料等一系列食品中，故在食品工业尤其是发酵产品中发挥着重要作用，与人们的生活的关系有十分密切的联系[1- 3]。

在利用乳酸菌进行发酵的过程中，对于其生长的影响因子如PH值、温度、菌种种类及比例、时间、培养基构成等通过对其的影响从而影响产品的品质，故对于乳酸菌发酵的影响因素的研究对于生产优质的产品具有重要意义。目前对于乳酸菌发酵的研究多集中于菌种改造以及各项物理因子的影响，而对于微生物之间的群体感应研究较少，在细菌中,对于革兰氏阳性菌( G )和阴性菌( G-) 在细胞与细胞之间都存在着信息的交流[4]，并必将对其发酵产生一定的影响，故对于乳酸菌群体感应的研究具有重要意义。

2.群体感应

Hastings JW等[5-6]于1977年在一种海洋发光细菌 Vibrio fischeri中首次发现并描述了群体感应 ( quorum sensing, QS)现象，其中QS是指细菌细胞间利用可扩散的小分子物质进行信息交流的过程，以响应群体密度从而产生各种各样的协调性行为，它是细菌彼此之间传递信号的一种特殊机制，利用一种激素样的化合物作为自体诱导物( autoinducer，AI)来调节细菌基因的表达[7]。随着细菌密度的增加，自体诱导分子浓度也随之增加，当自体诱导分子积累到一定阈值时，能启动菌体中相关基因的表达或改变某些基因特性以适应外界的生存环境，这一现象被称为密度感应[8]。根据细菌的革兰染色特性目前已知 QS系统能够调控细菌的多种生理生化功能如生物发光, 抗生素合成, 固氮基因调控, Ti质粒的接合转移, 致病基因的表达, 群游现象和生物膜的形成等[9]。

2.1群体感应的分类

根据细菌的革兰染色特性、信号分子和感应机制的不同，常见的 QS 系统可分为四种代表性的类型: 1、以寡肽（oligopeptides）类物质作为信号分子的革兰氏阳性菌的QS系统；2、酰基高丝氨酸环内酯类( acyl－ho-moserine lactone，AHL)为信号分子的LuxI /LuxR QS 信号系统，即AI－1信号分子，其存在于大多数革兰氏阴性菌中；3、信号分子AI－2，其合成主要依赖于 LuxS 基因编码的 LuxS 蛋白酶，在革兰氏阳性菌与阴性菌中共同存在，且由于 luxS 基因编码的蛋白酶是 AI－2 合成的必需催化物，故luxS 基因被认为是 AI－2 信号分子合成的标志性基因[10]。4、一种除上述几种QS系统外的一种，有人称其为AI-3信号分子，但对其的研究目前较少，对其存在以及特性尚不确定，但可能与肠道细菌产生的特性有关[11]，有待进一步的研究。