乳酸乳球菌( Lactococcus lactis，L. lactis)是一種原核微生物，歸屬于硬壁菌門，桿菌綱，乳桿菌目，鏈球菌科，乳球菌屬，同時是乳酸菌屬中的一種重要模式菌。L.lactis 細胞呈球形或卵圓形，革蘭氏陽性，兼性厭氧，不產莢膜和芽孢，營養(yǎng)要求復雜，最適宜生長溫度為30。L.lactis 廣泛存在于乳制品和植物產品中，在食品工業(yè)中應用廣泛，對人和動物無致病性，是被公認安全的食品級微生物( generally regards as safe，GRAS) 。
一、背景及概述
乳酸乳球菌是發(fā)酵工業(yè)中常用的的發(fā)酵劑之一，特別是在發(fā)酵乳制品中。另外，乳酸乳球菌是常用的誘導表達型宿主菌之一，具有重要的研究和應用價值。乳酸乳球菌歸屬于硬壁菌門（Firmicutes）、桿菌綱（Bacilli）、乳桿菌目（Lactobacillales）、鏈球菌科（Streptococcaceae）、乳球菌屬（Lactococcus）。一般認為乳酸乳球菌包括三個亞種，其中乳源的有乳酸乳球菌乳酸亞種（L.lactis subsp.lactis）和乳酸乳球菌乳脂亞種（L.lactis subsp.cremoris），還有分離自葉蟬的乳酸乳球菌霍氏亞種（L. lactis subsp.hordniae）。乳酸乳球菌主要通過表型特征（生理生化、細胞壁組成、蛋白質印記等）和基因特征（與已知菌相比較，從而得知分類位置）進行鑒定，其中遺傳分析具有快速、準確、分辨率高的優(yōu)點，已經成為乳酸乳球菌鑒定的主要方法。同時16S rRNA 技術已經普遍用于乳酸乳球菌的分離和鑒定。
二、應用
乳酸乳球菌生長快速、代謝相對簡單，分解與合成代謝分開；基因組小但包含足夠的生物信息，胞內外蛋白易于分離、純化，這些優(yōu)勢使乳酸乳球菌在代謝調控方面具有的重大研究價值。乳酸乳球菌在乳制品中已經得到廣泛的應用，它可作為發(fā)酵劑用于酸奶油、酸奶、大豆酸奶、乳飲料等乳制品的生產。它也是制備干酪常用的發(fā)酵劑，例如切達干酪、農家干酪、夸克等，乳酸乳球菌對于干酪等發(fā)酵乳制品的風味有重要影響。
1、食品工業(yè)中
由于工業(yè)化的快速發(fā)展，生活水平大幅度提高，人們開始注重食物的營養(yǎng)成分含量。人們不再滿足于水分占百分之八十多的牛奶，而要吃牛奶的精華，于是奶油、干酪(cheese)成為人們飲食中的重要食品。干酪是在牛乳(或脫脂乳、稀奶油、酪乳等)中加入適量的乳酸菌發(fā)酵劑和凝乳酶，使乳中的蛋白質凝固，分離乳清而制得的新鮮或發(fā)酵成熟的乳制品。干酪的營養(yǎng)價值很高，主要成分是水、脂肪和蛋白質。干酪中的蛋白質經過發(fā)酵后，由于凝乳及微生物中蛋白酶的分解作用，形成胨、肽、氨基酸等，非常易于被人體消化吸收，干酪中蛋白質的消化率為96-98%：干酪中的鈣、磷含量在所有食品中含量是最高的，而且接近人體的需要量，最易被人體消化吸收；干酪中水溶性維生素和脂溶性維生素含量也相當豐富。所以，在日常生活中增加干酪的攝入，對增強體質、保持健康有重要意義。對于乳糖不耐癥人群，干酪是一種非常好的乳制品，因為牛奶中的大部分乳糖在干酪加工過程中隨著乳清的排除被帶走。
在西方國家，干酪是一種非常普遍的食品，應用于人們的日常飲食，消費量是相當大的。2001年歐洲人均干酪消費量為18 kg，而我國年人均消費量只有0.1 kg。究其原因，一方面是由于人們能購買到的干酪大部分是進口商品，價格較高；另一方面是由于其口味很難被國人接受，因此發(fā)展適合中國人口昧的干酪產業(yè)，對于提高我國人民的營養(yǎng)水平具有實際意義。
乳酸菌是干酪生產的靈魂。乳酸乳球菌是乳球菌屬最重要和最典型的一個種，包含兩個亞種，即乳酸乳球菌乳脂亞種和乳酸乳球菌乳酸亞種。一直以來，這兩個亞種被人們用來作為乳制品發(fā)酵劑，前者可用于生產軟干酪，后者可用于生產質地較硬的干酪。全世界范圍內每年有超過一千萬噸的乳酸乳球菌細胞，應用于干酪、黃油和酪乳的發(fā)酵工業(yè)中。在乳制品發(fā)酵工業(yè)中乳酸乳球菌的主要作用，除了將牛奶中的乳糖通過發(fā)酵轉變成乳酸，產生風味物質雙乙酰和乙醛外，在于酪成熟過程中，它胞內的肽酶和胞外的蛋白酶可以促進干酪中的蛋白質水解，從而對成熟干酪風味物質的形成具有重要作用。
切達干酪(cheddar cheese)，其名來源于十六世紀的英國原產地切達郡，是一種硬質全脂牛乳干酪。色澤白或金黃，組織細膩，口味柔和，含乳脂45%。其制作工藝如今已廣傳于世界許多地區(qū)，尤其是美國，由于美國產量之高和食用者之多，甚至有人將它稱之為“美國干酪”。它是最基本的干酪之一，也極具“全能性”，因為在烹調過程中，從澆汁到干酪醬到烘烤，它幾乎可以取代所有的干酪。然而，在切達干酪成熟過程中，由于蛋白質水解而形成的某些苦味肽會影響干酪的口感。研究表明，乳酸乳球菌乳脂亞種SK11胞內的肽酶可以降解這些苦味肽，從而提高切達干酪的可接受度，因而，乳酸乳球菌SK11被認為是生產切達干酪的一種優(yōu)良菌株。
2、代謝工程
生物技術產品的安全性歷來部受到人們的關注，其中，宿主菌是一個至關重要的因素。由于大腸桿菌會產生內毒素，因而如果采用傳統的大腸桿菌克隆與表達外源基因，其表達產物需經過復雜的分離純化才能達到食品醫(yī)藥標準。建立食品級基因表達系統，為有益于人類健康的外源基因表達產物在功能食品、保健品及化妝品等領域的廣泛應用創(chuàng)造了條件。已經在一些乳酸菌菌株中建立了食品級基因表達系統，如干酪乳桿菌、瑞士乳桿菌和乳酸乳球菌。其中乳酸乳球菌最有代表性，也可能是最有價值的，也是最受重視、研究得最深入的一類。乳酸乳球菌生長快速、代謝相對簡單，分解與合成代謝分開，不產生任何內毒素或毒性物質；不產生孢子；不會形成包涵體；不產生任何胞外蛋白酶；單層細胞膜，利于分泌外源蛋白；基因組小，胞內外蛋白相對較少，易于純化。這些特性使乳酸乳球菌成為代謝工程不可多得的實驗對象，被譽為生產食品級代謝產物的超級“細胞加工廠”。
乳酸乳球菌中存在大量的染色體外因子(如質粒和噬菌體)，為其分子生物學研究和基因載體系統的發(fā)展提供了極好的材料。在近十多年中，隨著乳酸乳球菌內源性質粒的去除和電穿孔轉基因技術的建立以及乳酸乳球菌各類表達信號的分離和克隆，已建立和發(fā)展了一系列具有不同用途的乳酸乳球菌載體和受體系統。這些載體包括基本的克隆載體，啟動子、終止子及分泌信號等的選擇載體，各類整合載體及基因表達載體。如今，乳酸乳球菌已成為研究得最透徹的一種乳酸菌。
該誘導表達系統具有以下優(yōu)點：食品級的誘導物和宿主菌，嚴謹性高，本底表達水平低，誘導效率高，表達產量高。該食品級基因表達系統可控制并高水平表達同源和異源基因，在食品工業(yè)及其它相關領域將具有很好的應用前景。
