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植物乳杆菌中亚硝酸还原酶基因的克隆(3)
(2)肉制品来源
由于亚硝酸盐其自身有着良好的发色作用和抑菌作用,而在肉制品生产中被广泛地作为添加剂使用。
在肉制品中,亚硝酸盐最开始被还原成为性质不稳定的亚硝酸。亚硝酸在常温条件下很容易分解生成亚硝基,该物质即刻会与肌红蛋白反应,得到产物一氧化氮肌红蛋白,该物质呈鲜亮红色,是一种含亚铁离子的化合物,性质十分稳定,在加热条件下,也很难使亚铁离子与NOˉ分离。这一反应使产品的外观更能吸引消费者,使产品的商品性大幅提高。
当酸碱值介于4.5~6.0之间时,亚硝酸盐能够很好地抑制有害细菌的生长,如金黄色葡萄球菌、肉毒梭菌,起到了良好的抑菌作用。其主要作用机理是,二氧化氮一和蛋白质发生反应生成一种会阻碍丙酮降解的复合物,从而导致ATP减少,细菌的生长繁殖由于能量不足而得到抑制;在肉制品中使用硝酸盐和亚硝酸盐可以防止由于肉毒梭菌产生的有毒产物而导致的食物中毒,这两种物质会首先生成亚硝酸,之后发生分解反应,生成二氧化氮,并进一步生成NO-和O2,在深层肉中的肉毒梭菌是严格厌氧的,因此O2可抑制其繁殖及有毒代谢物成的生成,因此在肉类产品中添加硝酸盐及亚硝酸盐可以为其提供更方便有效的储存方式。[6]
(3) 水质来源
有实验表明,多次重复加热、长时间的沸腾以及贮存时间过长等原因都会显著提高水中含有的亚硝酸盐的量。[7]
水产养殖投放的饲料投饵、施肥、生活污水是水中氮元素的主要来源。原本水中含有的氨会转变为亚硝酸盐,亚硝酸盐可通过两种途径消除:经硝化细菌的硝化作用,转变为水生植物可利用的硝酸;或通过反硝化作用转化为氮气。一旦这一过程受阻,生成亚硝酸盐后该反应不能继续下去,就会导致水中亚硝酸盐的积累,引发亚硝酸盐污染问题。[8]
1.2 国内外
研究现状
乳酸菌对人类来说属于益生菌,广泛应用于食品生产中,尤其是传统发酵食品如酸奶、乳酸饮料等以及功能性食品中。相关研究显示,人工接种乳酸菌可减少亚硝酸盐在泡菜发酵时的含量[9]。结果显示,亚硝酸盐含量都较未进行人工接种的泡菜低,其中含量最小的泡菜是接种了植物乳杆菌纯菌种的,说明亚硝酸盐确实可以被乳酸菌降解,但是不同菌株具有不同的降解亚硝酸盐的能力[9]。以亚硝酸盐为诱导剂,在无氧条件下,植物乳杆菌中会大量表达亚硝酸还原酶,这种酶能够降解亚硝酸盐。[10]乳酸菌中现在已经发现的能够降解亚硝酸盐的有:植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarun)、乳链球菌(Streptococcus lastic)、乳脂链球菌(Streptococcus cremoris)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、赖氏乳杆菌(Lactobacillus leichmannii)、嗜热乳链球菌(Streptococcus thermophilus)、干酪乳杆菌李糖亚种(Lactobacillus caseisubsp rhamnosus)等[14]。某些学者[11]在研究了这一反应过程的机理后,将这一过程分为两个阶段:酶降解和酸降解。在pH大于4.5时是以酶降解为主,即亚硝酸还原酶的作用;在酸碱值低于4.0时,酶活力受到抑制,这一过程则主要依靠酸降解。
亚硝酸盐还原酶普遍存在于植物、藻类和细菌中,是一种氧化还原酶。周围环境中的氧会抑制亚硝酸还原酶的活性,传递体和
电子
供体在这一反应过程中都要参与进来。大部分已发现亚硝酸还原酶是一种细胞内的酶,因此它的作用范围是有限的,不能在细胞外获得更好的效果。到现在为止,发现的亚硝酸还原酶有nrfA型、nasB型、nirK型、nirS型四种类型。其中可溶性含铜酶和细胞色素cd1还原酶是被研究最多的,这两种酶所对应的基因分别是nirK基因和nirS基因。这两种酶在结构上存在差异,但在生理及功能上完全相同。在厌氧或是限氧条件下,亚硝酸根离子取代氧成为电子受体,由此构成一条氧化呼吸链,亚硝酸根离子在接受电子后被还原,生成一氧化氮。[12]这二者中nirS型亚硝酸还原酶更广泛存在于自然界中,而nirK型亚硝酸还原酶,到现在为止,人们发现含有的该酶反硝化细菌只占反硝化细菌总数的三成。另有研究发现了许多其他的亚硝酸还原酶,均为铜化型,主要是以细胞色素c、FAD、NADH和铁氧还蛋白为辅基的酶。亚硝酸盐可在这些酶的作用下,经过优尔个电子的转移反应生成氨。
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