靶向肺炎克雷伯菌的新型噬菌体vB_KpP_HS37及其内溶素在食品防腐中的应用研究

《International Journal of Food Microbiology》：Characterization of a novel Klebsiella pneumoniae bacteriophage vB_KpP_HS37 and its endolysin applied in food

本研究针对耐药细菌感染日益严重的公共卫生挑战，聚焦于可引发肺炎、肝脓肿等严重疾病的肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）。研究人员通过分离烈性噬菌体vB_KpP_HS37并表征其内溶素Lys41，发现Lys41在联合EDTA和KCl时能有效裂解病原菌，在生菜和熟鸡肉表面分别实现1.6和0.9 Log10 CFU/mL的菌落减少量，为食品安全生产提供了新型生物防控策略。

　　

在抗生素耐药性危机日益严峻的今天，寻找传统抗生素的替代方案成为全球公共卫生领域的紧迫任务。其中，肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）作为重要的条件致病菌，不仅能引起社区获得性和医院获得性肺炎，还可导致肝脓肿、败血症等严重感染，死亡率较高。尤其令人担忧的是，碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌的出现和传播，使得临床治疗选择极为有限。在这一背景下，噬菌体疗法（phage therapy）及其衍生物——内溶素（endolysin）作为一种精准靶向细菌的生物防控手段，重新受到科学界的广泛关注。

噬菌体是能够特异性感染并裂解细菌的病毒，而内溶素是噬菌体在感染末期表达的一种酶，能够水解细菌细胞壁的肽聚糖，导致细菌裂解死亡。与完整噬菌体相比，内溶素具有更宽的裂解谱、不易诱导细菌耐药性等优势，在食品工业中具有应用潜力。然而，目前对针对肺炎克雷伯菌的噬菌体及其内溶素的系统研究仍相对缺乏，特别是在食品基质中的应用效果亟待评估。

针对这一研究空白，上海海洋大学食品学院的Yanyan Zhu、Changrong Chen、Yue Sun、Weiqing Lan、Yong Zhao和Xiaohong Sun研究团队在《International Journal of Food Microbiology》上发表了一项创新性研究，他们从医院污水中分离出一株新型烈性噬菌体vB_KpP_HS37，并对其内溶素Lys41进行了系统表征，评估了其在食品防腐中的应用效果。这项研究为开发针对肺炎克雷伯菌的新型生物防控剂提供了重要的实验依据。

研究人员主要采用了以下几个关键技术方法：从上海第六人民医院污水样本中分离纯化噬菌体；通过透射电子显微镜观察噬菌体形态；测定噬菌体的温度、pH稳定性；使用全基因组测序分析噬菌体基因组特征；通过原核表达系统体外表达重组内溶素蛋白；采用浊度降低法测定内溶素活性；评估内溶素与不同助剂（EDTA、KCl）的协同杀菌效果；以及在真实食品模型（生菜、熟鸡肉）上验证抑菌效果。

新型噬菌体HS37的分离与表征

研究人员从上海第六人民医院的污水样本中成功分离到一株烈性噬菌体，命名为vB_KpP_HS37。该噬菌体表现出优异的稳定性，在4-50°C的温度范围和pH 5.0-10.0的环境中均能保持活性。基因组测序分析显示，HS37拥有一个74,084碱基对的线性双链DNA基因组，GC含量为45.13%。系统发育分析表明，HS37属于Demerecviridae科的Sugarlandvirus属，是一个新物种。

内溶素Lys41的表达与特性分析

研究团队成功克隆并在体外表达了HS37的内溶素基因，获得重组蛋白Lys41。酶学性质研究表明，Lys41在最适温度范围（37-55°C）和酸性条件（pH 4.0-6.0）下表现出最高活性。值得注意的是，Lys41的裂解谱明显宽于其亲本噬菌体HS37，能够有效裂解更多血清型的肺炎克雷伯菌。

增效剂对Lys41活性的增强作用

研究发现，当Lys41与乙二胺四乙酸（EDTA）和氯化钾（KCl）联合使用时，对肺炎克雷伯菌的裂解效果显著增强。EDTA作为金属离子螯合剂，能够破坏细菌外膜结构，促进Lys41接触细胞壁肽聚糖层，从而增强其裂菌活性。这种协同作用大大拓展了Lys41的实际应用前景。

在食品模型中的抗菌效果评估

为验证Lys41在真实食品环境中的应用潜力，研究团队在生菜和熟鸡肉表面进行了抗菌实验。结果显示，Lys41与15 ppm山梨酸钾联合处理，能够在生菜表面使肺炎克雷伯菌减少1.6 Log₁₀ CFU/mL，在熟鸡肉表面减少0.9 Log₁₀ CFU/mL。这一结果表明，Lys41在食品防腐领域具有重要的应用价值。

研究结论表明，噬菌体vB_KpP_HS37及其内溶素Lys41作为针对肺炎克雷伯菌的新型生物防控剂，展现出良好的应用前景。特别是Lys41与食品防腐剂山梨酸钾的协同作用，为开发高效、安全的食品保鲜技术提供了新思路。这项研究不仅丰富了抗肺炎克雷伯菌的噬菌体资源库，也为内溶素在食品工业中的应用提供了重要的实验依据，对应对细菌耐药性挑战、保障食品安全具有重要意义。未来研究可进一步探索Lys41的作用机制及其在不同食品基质中的优化应用条件。