新型抗菌肽brevicidine的发掘及其作为食品生物防腐剂抗大肠杆菌与沙门氏菌感染的机制研究

为解决食品中化学防腐剂的安全隐患及抗生素耐药性问题，中国农业大学团队从土壤分离的Brevibacillus laterosporus 811中纯化出新型抗菌肽brevicidine。研究表明，该肽对E. coli和Salmonella具有强效抑制作用，兼具高稳定性、低溶血活性和肠道屏障修复功能，为食品生物防腐剂开发提供新策略。

　　

食品安全的隐形卫士：土壤细菌如何变身超级抗菌战士？
当超市货架上的即食食品与生鲜肉类频繁因沙门氏菌污染被召回，当抗生素滥用导致"超级细菌"威胁全球公共卫生，人类对天然抗菌解决方案的渴求从未如此迫切。化学防腐剂改变食品风味，抗生素残留诱发耐药基因，这些问题推动科学家将目光投向大自然——土壤微生物的进化史长达35亿年，它们分泌的抗菌肽(AMPs)正是对抗病原体的天然武器库。

中国农业大学研究团队在《Food Bioscience》发表的研究，揭示了土壤细菌Brevibacillus laterosporus 811合成的抗菌肽brevicidine如何成为食品工业的"多面手"。通过全基因组测序(WGS)锁定生物合成基因簇(BGC)，结合高分辨质谱(MS)和高效液相色谱(HPLC)完成肽分子鉴定，团队证实该肽能有效抑制E. coli O157:H7和Salmonella Typhimurium等食源性病原体。更令人振奋的是，动物实验显示其可通过保护肠道紧密连接蛋白ZO-1，促进有益菌Akkermansia增殖，实现"杀菌-护肠"双效协同。

关键实验技术
研究采用重庆丘陵地带土壤样本分离菌株，通过抑菌圈筛选获得B. laterosporus 811。结合二代测序和antiSMASH软件预测BGC，采用大孔树脂与反向HPLC纯化brevicidine。抗菌活性通过最小抑菌浓度(MIC)评估，稳定性测试涵盖pH2-12、高温及蛋白酶处理。采用BALB/c小鼠建立E. coli/Salmonella混合感染模型，通过16S rRNA测序分析肠道菌群。

研究结果精要

1. 菌株筛选与鉴定
   从1500个土壤分离株中筛选出7株抑菌活性菌，经16S rRNA基因测序和电镜鉴定，菌株811为可形成伴孢晶体的B. laterosporus。

2. brevicidine的纯化与特性
   非核糖体肽合成酶(NRPS)基因簇编码的brevicidine分子量1512.8 Da，在100°C处理1小时或胃蛋白酶作用下仍保持90%活性，溶血率<5%（浓度128 μg/mL）。

3. 体内外抗菌机制
   体外MIC低至4 μg/mL（E. coli ATCC 25922），小鼠预处理组存活率提升60%，腹泻指数下降2.3倍。免疫荧光显示其使occludin蛋白表达量恢复至正常组85%。

4. 微生物组调控
   感染组拟杆菌门/厚壁菌门比值升高3.2倍，而brevicidine处理使乳酸菌(Lactobacillus)相对丰度增加15.7%，肠屏障修复相关Akkermansia muciniphila增加8.3倍。

结论与行业启示
该研究首次系统评估brevicidine作为食品防腐剂的综合性能：其通过破坏革兰氏阴性菌外膜（分子机制见Li et al., 2018）而非诱导耐药性，解决了传统抗生素的致命缺陷。在实践层面，pH稳定性使其适用于酸性饮料（如果汁）防腐，而肠道菌群调节功能为"抗菌-微生态平衡"双功能食品添加剂开发提供范式。研究团队特别指出，brevicidine与现有防腐剂（如nisin）的协同效应将是下一步重点，其规模化发酵生产技术已通过中国农业农村部科技成果评价。

这项源自中国本土微生物资源的研究，为后抗生素时代的食品安全保障提供了兼具东方智慧与现代生物技术的解决方案——当人类学会向土壤微生物"借枪"，对抗食源性病原体的战争或许将迎来转机。