酶解联合益生菌发酵赋予食品加工废料抗菌活性的创新策略：基于米酒糟的抗菌肽高效制备

针对米酒糟(RR)资源浪费及环境污染问题，华东理工大学研究人员创新性地提出酶解-益生菌发酵联用策略，利用碱性蛋白酶水解结合植物乳杆菌(L. plantarum)X7022发酵，成功制备出富含疏水氨基酸的抗菌肽(AMPs)。产物RRPHF可穿透金黄色葡萄球菌(S. aureus)生物膜并破坏细胞完整性，鉴定出646种肽段含75种高评分AMPs，为食品工业副产物高值化利用提供新范式。

　　

论文解读

在全球面临食品工业废弃物处理难题与抗生素耐药性危机的双重背景下，传统米酒"崇明白酒"生产过程中产生的大量米酒糟(RR)成为环境负担。这些富含谷蛋白的废料虽含39%疏水氨基酸（如丙氨酸、异亮氨酸等），但作为饲料时蛋白质不完整。与此同时，金黄色葡萄球菌(S. aureus)及其耐药株MRSA引发的感染日益严重，亟需新型抗菌剂。这一矛盾现状激发了华东理工大学研究团队的创新思路——能否将富含疏水氨基酸的RR转化为具有膜穿透特性的抗菌肽(AMPs)？

研究团队采用"酶解-发酵"双阶段工艺：首先通过碱性蛋白酶（相比胃蛋白酶水解度更高）获得富含<1 kDa小肽的水解物，随后利用基因组含84种肽酶的植物乳杆菌(L. plantarum)X7022发酵。关键技术包括：SDS-PAGE分析RR蛋白组成、Nano-UPLC-MS/MS鉴定肽段、抗菌活性检测（抑菌圈、生物膜穿透实验）、LC-MS/MS结合in silico预测筛选AMPs。

主要发现

1. 米酒糟蛋白特征：RR含24.4%粗蛋白，主要成分为谷蛋白，SDS-PAGE显示其碱性可溶特性，富含疏水氨基酸（占39%），为AMPs理想前体。

2. 酶解优化选择：碱性蛋白酶水解产物中<1 kDa肽段占比显著高于胃蛋白酶（p<0.05），且水解度达38.7%，最终选择其作为发酵底物。

3. 发酵增效机制：植物乳杆菌X7022通过其丰富的肽酶系统（如金属蛋白酶MepA）进一步切割肽段，产生更多含2-5个疏水氨基酸的AMPs，同时生成乳酸等有机酸协同抗菌。

4. 抗菌效能验证：终产物RRPHF对S. aureus ATCC 49525的最小抑菌浓度(MIC)为8 mg/mL，可穿透生物膜并破坏细胞膜完整性（电镜观察到膜穿孔），使活菌数降低2.3 log CFU/mL。

5. AMP结构解析：从RRPHF鉴定出646种肽段，其中75种经预测为高评分AMPs（如α-螺旋结构的KW₃R₂），酶切位点分析证实X7022偏好切割亮氨酸/缬氨酸羧基端，形成两亲性结构。

研究意义
该研究首次建立"碱性蛋白酶水解-植物乳杆菌发酵"协同增效的AMP生产模式，突破传统单一酶解法切割位点有限的瓶颈。通过全基因组注释揭示X7022的MepA蛋白酶在C端疏水氨基酸释放中的关键作用，为理性设计发酵菌种提供依据。从食品废料中每吨RR可提取58.5 kg抗菌活性物质，较传统饲料应用增值5-8倍，完美契合联合国可持续发展目标(SDGs)12（负责任消费与生产）。未来可拓展至其他富含谷蛋白的农产品加工副产物，推动"废弃物-抗菌剂-食品安全"的绿色循环产业链构建。