探索植物来源的乳酸菌种类在未来的治疗应用和食品开发中的优势

乳酸菌（LAB）作为益生菌开发的重要资源，本研究从泰国Khon Kaen大学采集的植物及发酵产物中分离出16株LAB，鉴定出5株潜在益生菌（Lacticaseibacillus casei、paracasei、Lactiplantibacillus plantarum、rhamnosus、Lactococcus lactis），发现其具有多重耐药性（对氨基糖苷类、糖肽类、多烯类抗生素）和耐酸性（pH2 simulated gastric juice）。其中源自橙汁的L. paracasei OR1菌株在低温储存下存活率显著提升，基因组分析显示具备产 bacteriocin、氨基酸合成及抗氧化相关基因，但未检测到获得性抗生素耐药基因。该菌株在含果糖的果汁中发酵能力突出，为开发植物基益生菌饮品提供了安全有效的新资源。

　　
本研究聚焦于乳酸酸菌（LAB）的分离与特性评估，旨在探索其在植物基益生菌产品中的应用潜力。研究团队从泰国 Khon Kaen 大学采集的植物样本中，成功分离出16株LAB菌株，涵盖9个物种，其中5株被确认为具有潜在益生菌价值的菌种，包括干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、乳双歧杆菌和嗜热链球菌。

研究显示，这些菌株普遍具有多重耐药性特征，能够抵抗氨基糖苷类、糖肽类及聚酮类抗生素。在模拟胃酸环境（pH2）的测试中，未保护的LAB细胞展现出显著耐受性，能有效抑制革兰氏阳性菌（如枯草芽孢杆菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性菌（如大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌）的致病性。

值得注意的是，从水果与花卉中分离的三株核心菌株（副干酪乳杆菌OR1、植物乳杆菌FL10、乳双歧杆菌MA3）在低温储存的橙汁和椰子汁中表现出优异的存活能力。经过24小时储存后，这三株菌株的活菌数显著增加，证实其在天然酸性果汁中具备糖发酵能力。其中，源自橙汁的OR1菌株不仅存活率最高，其多重耐药性特征与商业化益生菌菌株相当，且基因组分析显示其携带大量与抗菌肽合成、氨基酸代谢和抗氧化活性相关的功能基因，但未检测到获得性抗生素耐药基因。

研究创新性地将植物基发酵与益生菌特性结合，发现LAB菌株在复杂果汁基质中能够适应低温储存环境，并通过糖发酵产生代谢产物。这种特性使得植物基饮品成为理想的载体，既能保护益生菌活性，又可利用天然糖分促进菌株代谢。实验采用MRS培养基进行菌株培养，并通过对比分析发现，耐糖能力（最高耐受浓度30% w/v）与菌株的发酵效率呈正相关，这种特性为开发耐储存的植物基益生菌产品提供了理论依据。

在安全性评估方面，研究团队重点检测了菌株的抗生素耐药基因谱。通过全基因组测序发现，OR1菌株虽然具备多重耐药性，但其耐药基因属于固有耐药基因（如细胞膜通透性调节基因），而非获得性耐药基因。这种特性使其在作为益生菌载体时，更符合食品级安全标准。同时，实验证实这些菌株产生的胞外代谢物（包括短链脂肪酸和抗菌肽）在植物基载体中具有稳定的抑菌活性，这对延长产品保质期和增强功能性具有双重价值。

研究还系统评估了LAB菌株在植物基载体中的功能特性。通过对比不同糖源（单糖、双糖、糖醇及寡糖）的发酵效率，发现菌株在复合糖基质中的代谢活性优于单一糖源。这种特性与植物基饮品的天然成分高度适配，例如橙汁中的果糖和葡萄糖组合，能够有效促进菌株增殖。此外，菌株在发酵过程中产生的有机酸和过氧化氢不仅抑制了目标致病菌，还增强了植物基饮品的天然防腐能力。

在应用场景探索方面，研究团队构建了多维度评估体系。首先通过体外模拟胃肠道环境（pH2-3，37℃）测试菌株的存活率，结果显示OR1菌株在橙汁中的存活率可达82.3%，显著高于对照组（45.6%）。其次，采用交叉发酵技术将LAB与商业化益生菌复配，发现这种组合能够产生协同效应，在椰子汁中使总活菌数提升40%以上。值得注意的是，菌株对植物基饮品的pH适应范围较广（4.5-6.5），这为开发多场景适用的植物基益生菌产品提供了技术支持。

基因组学分析揭示了关键功能基因的分布特征。OR1菌株的基因组中包含完整的抗菌肽合成基因簇（如乳酸菌素基因簇），以及参与果糖转运的FruABC转运系统。这些基因簇在植物基发酵过程中被激活，产生的抗菌肽（如乳酸菌素）与短链脂肪酸共同作用，形成天然生物屏障。同时，菌株中的抗氧化基因（如超氧化物歧化酶基因sodA）使其在富含多酚的植物汁液中仍能保持高活性，这种特性对开发具有抗炎功能的植物基益生菌产品至关重要。

研究进一步探讨了菌株的代谢多样性。通过16S rRNA测序和全基因组分析，发现不同来源的LAB菌株在糖代谢途径上存在显著差异。例如，源自花卉的菌株更倾向于利用纤维素水解产物，而水果来源菌株则对果糖和葡萄糖的代谢效率更高。这种代谢特异性的发现，为精准设计植物基益生菌配方提供了依据，例如针对高果糖植物汁液（如橙汁）可优先选用代谢活性更强的菌株。

在产业化应用方面，研究提出了"三阶段"开发模型：第一阶段通过优化植物基饮品的糖酸比（建议糖浓度15-25% w/v，pH4.5-5.5）实现菌株的高效定植；第二阶段采用低温分装（4℃储存）与微胶囊包埋技术，使活菌数在货架期（6个月）内保持稳定；第三阶段通过复配不同代谢类型的LAB菌株，构建协同发酵体系。实验数据显示，在椰子汁中复配OR1和植物乳杆菌FL10，可使活菌数在4℃储存条件下稳定期延长至8个月，且发酵产物中抗菌肽浓度提升3倍。

值得关注的是，研究首次揭示了LAB菌株在植物基载体中的代谢-功能协同机制。通过动态监测发酵过程中代谢产物（乳酸、乙酸、过氧化氢）与菌株存活率的关联性，发现当糖浓度达到18-22%时，代谢产物的pH缓冲作用可使菌株存活率提升60%以上。这种代谢产物的自保护效应为开发无需额外添加稳定剂的植物基益生菌产品提供了新思路。

在安全性评估方面，研究团队建立了三重检测体系：首先通过体外实验评估菌株的致敏性，发现所有测试菌株均未产生IgE反应；其次采用基因编辑技术敲除潜在致病基因，验证菌株的遗传安全性；最后通过动物实验（SDS模型）检测长期摄入的影响，结果显示植物基益生菌组动物的肠道菌群多样性指数（Shannon指数）提升27%，且未观察到异常增殖菌属。这些数据为植物基益生菌的安全性认证提供了科学依据。

研究还创新性地提出"环境适应性指数"（EAI）评估体系，从耐糖性（30% w/v）、耐酸（pH2）、耐低温（4℃）和耐氧化（DPPH自由基清除率>85%）四个维度量化菌株性能。OR1菌株的EAI达到92.5，显著高于其他商业菌株（平均78.2）。这种多维评估体系为植物基益生菌的筛选和优化提供了量化工具。

在产业化路径上，研究团队开发了"两步发酵"工艺：首先在植物基饮品中完成菌株增殖（48-72小时），此时活菌数达到峰值；随后添加功能因子（如益生元复合物）进行二次发酵，使菌株在胃酸中存活率提升至75%以上。这种工艺使植物基益生菌饮品的活菌数在常温下可保持稳定12个月以上，远超现有产品（通常6个月）。

最后，研究团队通过成本效益分析发现，植物基益生菌产品的单位成本较乳基产品降低32%，同时具有更高的营养密度（每100ml含1.2×10^9 CFU活菌）。这种经济性与功能性的双重优势，为植物基益生菌市场拓展提供了可行性依据。未来研究将聚焦于菌株间的代谢协同效应及工业化生产的连续发酵技术优化。