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为解决化学防腐剂的健康威胁与乳链菌肽（Nisin）稳定性问题，研究人员开展 Nisin 与韭菜籽提取物（CSE）对金黄色葡萄球菌（S. aureus）协同抑菌研究。发现两者联用具协同效应，在巴氏杀菌乳中抑菌效果更佳，为乳制品防腐提供新方向。
在食品工业的发展进程中，食品安全始终是悬在消费者和生产者头顶的一把利剑。金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S. aureus）作为一种常见的食源性病原体，如同隐藏在食物中的 “无形杀手”，不仅可能引发败血症、心内膜炎、肺炎等严重疾病，每年还会导致全球约 6 亿例食源性疾病传播和 42 万例死亡，给公共卫生带来巨大挑战，也造成了难以估量的经济损失。
传统的化学防腐剂虽然在抑制病原菌生长方面发挥了一定作用，但它们如同双刃剑，在守护食品安全的同时，也可能对消费者健康和食品营养构成潜在威胁。例如，亚硝酸钠在高温加工时可能致癌，亚硫酸盐会导致食物中维生素 B1 降解。因此，寻找安全、有效的天然防腐剂成为食品领域的迫切需求。
乳链菌肽（Nisin）作为一种由乳酸乳球菌亚种产生的天然抗菌肽，具有无毒、无味、耐低 pH 和热稳定等优点，已被美国食品药品监督管理局（FDA）认定为 “一般公认安全”（GRAS）物质，在乳制品、蔬菜和肉类等食品中广泛应用。然而，它的抗菌活性容易受到复杂食品成分（如脂肪、蛋白质）以及中性和碱性环境的影响，在乳制品中钙离子、镁离子的存在也可能削弱其效果。如何突破这些限制，充分发挥 Nisin 的抗菌潜力，成为研究人员关注的焦点。
韭菜籽提取物（Chinese chive seed extract，CSE）来自韭菜（Allium tuberosum Rottler）种子，其丰富的含硫化合物赋予了它抗菌、抗癌、抗氧化等多种生物活性，此前已有研究证实其对金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌等革兰氏阳性菌具有抑菌作用。但目前关于 CSE 的研究大多集中在其单独抑菌效果，它能否与 Nisin 协同作用以增强抗菌效果，以及背后的作用机制尚不明确，且两者在乳制品中的应用研究也较为匮乏。
为了填补这些研究空白，东北农业大学乳品科学教育部重点实验室的研究人员开展了相关研究，探究 Nisin 与 CSE 对金黄色葡萄球菌的协同抑菌作用及其机制，并评估它们在接种了金黄色葡萄球菌的巴氏杀菌乳模型中的应用效果。这项研究成果发表在《Food Microbiology》上，为乳制品的安全保鲜提供了新的思路和解决方案。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过棋盘法（Checkerboard assays）评估 Nisin 与 CSE 的协同抗菌活性，计算部分抑菌浓度指数（fractional inhibitory concentration indices，FICI）；利用时间杀菌试验（Time-kill assays）检测不同处理对金黄色葡萄球菌数量的影响；借助扫描电子显微镜（Scanning electron microscopy）观察细菌细胞表面形态变化；运用 DNA 和蛋白质泄漏检测、流式细胞术（flow cytometry）及共聚焦激光扫描显微镜（confocal laser scanning microscopy）分析细胞膜损伤情况；采用实时荧光定量 PCR（real-time fluorescence quantitative PCR，RT-qPCR）技术研究两者对金黄色葡萄球菌黏附、群体感应（quorum sensing）和全局调控基因表达的影响；最后将 Nisin 与 CSE 应用于巴氏杀菌乳模型，监测其在不同温度下对乳品质的影响。
抗菌活性及协同效应
棋盘法结果显示，Nisin 与 CSE 对金黄色葡萄球菌 ATCC29213 的 FICI 值为 0.25，表明两者具有显著的协同抑菌作用。对 ATCC25923、ATCC13565 和 CMCC26074 等菌株的研究也得出类似结论，证实了这种协同效应的普遍性。时间杀菌试验进一步表明，与单独使用 Nisin 或 CSE 相比，两者联合处理能更显著地减少金黄色葡萄球菌的数量（P < 0.05），展现出更强的杀菌效果。
细胞形态与膜损伤研究
扫描电子显微镜观察发现，经 Nisin 与 CSE 联合处理后，金黄色葡萄球菌的细胞表面出现明显凹陷、皱缩等形态异常，显示出细胞膜受到损伤。DNA 和蛋白质泄漏实验结果显示，联合处理组的胞内大分子泄漏量显著增加，流式细胞术和共聚焦激光扫描显微镜的分析也证实了细胞膜通透性的改变，表明两者的协同作用可能通过破坏细菌细胞膜结构来实现抑菌。
基因表达影响
RT-qPCR 结果表明，与单独处理相比，Nisin 与 CSE 联合处理显著改变了金黄色葡萄球菌的黏附基因、群体感应相关基因和全局调控基因的表达（P < 0.05）。这意味着两者可能通过抑制细菌的黏附能力、干扰群体感应系统以及调控全局基因表达等多途径协同抑制金黄色葡萄球菌的生长和致病能力。
在巴氏杀菌乳中的应用
在巴氏杀菌乳模型中，与单独使用 Nisin 或 CSE 相比，两者联合使用在 25°C 和 4°C 下储存 8 天期间，能更有效地抑制金黄色葡萄球菌的生长，维持乳品质的稳定，表明其在乳制品防腐中的实际应用潜力。
综上所述，本研究证实了 Nisin 与 CSE 对金黄色葡萄球菌具有显著的协同抑菌作用，其机制可能涉及细胞膜损伤、黏附能力抑制、群体感应干扰和基因表达调控等多个层面。在巴氏杀菌乳中的应用研究进一步表明，两者联合使用能有效控制病原菌生长，为乳制品提供了一种安全、天然的防腐策略。这一成果不仅拓展了天然防腐剂在食品工业中的应用范围，也为解决食源性病原体污染问题提供了新的思路和技术支持，有助于推动食品保鲜技术向更安全、更高效的方向发展。
