花椒渣复合发酵产物对鸡白痢沙门氏菌的抗菌机制研究：从单细胞到菌落群落的系统性解析

为解决抗生素滥用导致的耐药性问题，青岛某研究团队以花椒渣(Z. bungeanum)为原料，通过固态发酵(SSF)技术制备复合发酵产物(ZC-FP)，系统揭示了其对鸡白痢沙门氏菌(S. pullorum)的多层次抗菌机制。研究发现ZC-FP能破坏细胞壁膜完整性、抑制生物膜形成、干扰群体感应(QS)及关键代谢通路，为开发绿色饲料添加剂提供了理论依据。

　　

在食品安全与抗生素耐药性双重挑战下，鸡白痢沙门氏菌(Salmonella pullorum)引发的禽类疾病不仅造成畜牧业经济损失，更可能通过食物链威胁人类健康。传统抗生素的过度使用导致耐药菌株涌现，而植物源抗菌剂的开发成为破解困局的新思路。花椒(Zanthoxylum bungeanum)作为传统中药材，其榨油后的残渣富含生物活性物质却常被废弃，如何变废为宝成为关键科学问题。

青岛某研究团队在《Food Research International》发表的研究中，创新性地将花椒渣与七味中药复配，通过植物乳杆菌(L. plantarum)固态发酵制备复合发酵产物(ZC-FP)，运用傅里叶红外光谱、扫描电镜、转录组学等技术，首次系统揭示了ZC-FP从单细胞到菌落层面的多维度抗菌机制。研究通过测定细胞膜完整性指标(如ATP浓度、碱性磷酸酶活性)、观察生物膜形成、分析差异表达基因等实验，证实ZC-FP能同时靶向细菌结构、群体行为和代谢网络。

关键技术方法
研究采用响应面法优化固态发酵工艺；通过红外光谱和电镜表征发酵前后结构变化；利用微孔板法和结晶紫染色评估生物膜抑制效果；结合LC-MS和转录组测序分析活性成分及基因表达差异；以临床分离的S. pullorum CICC 21500为实验菌株。

材料与菌株筛选
研究团队从8种候选菌株中筛选出L. plantarum作为最优发酵菌种(抑菌率63.2%)，并通过正交实验确定中药复配组合为黄柏(Phe)、虎杖(Pol)、连翘(For)，该组合使抑菌圈直径增加42.8%。

结构表征与成分变化
傅里叶红外光谱显示ZC-FP的羟基和羧基峰发生红移，扫描电镜观察到纤维素网络分解为松散结构。LC-MS鉴定出发酵后新增的抗菌物质如苯乙醇、阿魏酸等，总黄酮含量提升1.97倍。

单细胞水平抗菌机制
ZC-FP处理导致S. pullorum细胞外碱性磷酸酶活性升高86.5%，胞内ATP下降72.3%，电镜可见细胞膜皱缩破裂。流式细胞术显示核酸降解率达64.8%，证实其通过破坏细胞壁膜完整性发挥杀菌作用。

菌落水平抑制作用
亚抑菌浓度ZC-FP使生物膜形成量降低57.4%，群体感应信号分子AI-2分泌减少83.2%。转录组分析发现QS相关luxS基因表达下调2.1倍，鞭毛合成基因fliC表达量仅为对照组的31%。

代谢通路干扰
KEGG分析显示ZC-FP显著影响精氨酸生物合成(下调4.3倍)和嘧啶代谢(下调2.8倍)，TCA循环中citB基因表达量降低3.1倍，导致能量代谢障碍。

结论与意义
该研究首次阐明ZC-FP通过"物理结构破坏-群体行为抑制-代谢网络干扰"的三重机制对抗S. pullorum，其创新性体现在：①将农业废弃物转化为高附加值产品，残渣总利用率提升至92.3%；②突破单一靶点局限，实现多维度协同抗菌；③为替代抗生素提供新思路，动物实验显示添加1.5% ZC-FP可使雏鸡存活率提高38.7%。研究成果不仅为花椒渣资源化利用提供技术支撑，更开创了"中药-益生菌协同发酵"的新型生物饲料开发模式，对保障食品安全和推动绿色养殖具有重要实践价值。