基本介紹
- 中文名：乳糖滲透酶
- 外文名：Lactose permease
- 菌株：德氏乳桿菌和唾液鏈球菌
- 酶：β-半乳糖苷酶
- 套用：優酪乳的發酵
乳糖的代謝途徑,乳酸菌發酵乳糖產酸的機制,兩種菌株的β-半乳糖苷酶一般特性,
乳糖的代謝途徑
乳酸菌發酵可分為同型乳酸發酵和異型乳酸發酵，同型乳酸發酵乳糖只產生乳酸，異型乳酸發酵乳糖除產生乳酸外，還生成乙醇，二氧化碳等物質。德氏乳桿菌保加利亞亞種、唾液鏈球菌嗜熱亞種是生產優酪乳的常用菌，研究表明，乳糖的代謝途徑在糞鏈球菌、乳鏈球菌、金黃色葡萄球菌和乳酪乳桿菌等是相同的，乳糖是通過依賴磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的磷酸轉移酶系統(PTS)和滲透酶系統(permease)代謝途徑。
PEP：PTS系統由酶II(EIIlactose)、外膜蛋白酶III(factorIIIlactose)組成，乳糖在體內積累後，先磷酸化，然後由磷酸-β-半乳糖苷酶(P-β-Gal)水解，產生D-葡萄糖和D-半乳糖-6-磷酸，葡萄搪的代謝通過糖酵解途徑，而半乳糖-6-磷酸則通過D-塔格糖-6-磷酸途徑代謝。
滲透酶系統是將乳糖轉運到細胞膜內，再由β-半乳糖苷酶水解為半乳糖和葡萄糖(冉雪琴，2003)。德氏乳桿菌保加利亞亞種和唾液鏈球菌嗜熱亞種通過β-半乳糖苷酶的途徑對乳糖進行代謝。對二菌株研究表明，此二菌株對乳糖的代謝方式為同型乳酸發酵，乳糖經透膜酶被轉運到細胞內，經β-半乳糖苷酶催化，產生葡萄糖和半乳糖，葡萄糖經糖酵解途徑生成乳酸和能量；而半乳糖不被利用，被排除細胞外(孟昭赫，1993)。
嗜熱鏈球菌和保加利亞乳酸桿菌的β-半乳糖苷酶的活性範圍分別為1.45-2.35u/g培養物和0-4.45u/g培養物。己經證實乳酸桿菌產生大量的β-半乳糖苷酶和極少或者沒有β-磷酸半乳糖苷酶。然而，嗜溫鏈球菌主要利用β-磷酸半乳糖苷酶，因而極少占有或沒有β-半乳糖苷酶。相比之下已有報告稱嗜熱鏈球菌不是擁有等量的二種酶，就是β-半乳糖苷酶酶高於β-磷酸半乳糖苷酶的量(B.A.弗林得，1994)。
乳酸菌發酵乳糖產酸的機制
乳品發酵的首要目的是產生乳酸，並以此降低pH值而抑制許多腐敗微生物的生長，賦予產品特異酸味，形成凝膠狀態。乳酸的產生是在25種以上的複合酶體系的共同作用下分解乳糖產生(呂加平，2002)。這一途徑主要是產生能量，而乳酸只是一種副產品。有關糖發酵的調控機制研究較多，為改良菌株打下了一定基礎。乳糖代謝基因的表達調控在這些微生物中是相當複雜的。法國人，Jacob和Mondo對大腸桿菌的乳糖操縱子現象提出了乳搪操縱子學說，並且近年來有研究表明，嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌都存在類似乳糖操縱子的結構(Hemran.R.E.1986)，乳糖操縱子學說有助於更好的研究乳酸菌的乳糖代謝機制。
兩種菌株的β-半乳糖苷酶一般特性
β-半乳糖苷酶催化β-半乳糖苷類化合物中β-半乳糖苷鍵，使其發生水解斷裂，除能使乳糖分解生成半乳糖和葡萄糖外，還具有轉半乳糖苷的作用。己知β-半乳糖苷酶的活性位點有兩個功能團：硫氫基和咪唑基，其中硫氫基可作為廣義酸使半乳糖苷的氧原子質子化，咪唑基可作為親核試劑進攻半乳糖分子的第一個碳原子上的親核中心(王璋，1990)。在乳糖發酵過程中，β-半乳糖苷酶的性質非常重要。保加利亞乳桿菌的β-半乳糖苷酶最適溫度是50℃，最適pH值為7.0，分子量約為159kD，其活性在55℃時被完全抑制，同時也被金屬離子(如Ag+，Hg2+)所抑制；在pH值為3.5時，此酶的活性非常低，表現為乳糖不能被利用。嗜熱鏈球菌的β-半乳糖苷酶最適溫度是57℃，最適pH值為6.6-7.0，分子量約為6000kD，其活性被金屬離子Ag+，Hg2+所抑制(Ramana.rDutasm.，1981)。
