乳酸菌β-葡聚糖合成菌株的筛选鉴定及其在食品发酵中的应用研究

研究人员针对食品工业对天然增稠剂和功能性发酵剂的需求，从246株乳酸菌中筛选出6株携带gtf-2基因的β-葡聚糖产生菌，通过表型与基因组分析证实其安全性和代谢特性，为开发清洁标签的果蔬发酵产品提供新策略。

　　

在食品工业追求清洁标签和天然添加剂的趋势下，传统增稠剂如黄原胶和果胶在有机食品中的应用受到限制。同时，消费者对发酵食品的健康属性需求日益增长，这促使科研人员探索能原位产生功能性多糖的乳酸菌(LAB)菌株。β-葡聚糖作为一种具有益生和免疫调节作用的同多糖，其产生菌株在改善食品质构方面展现出独特优势，但现有菌株多来源于酒类腐败菌，缺乏针对食品发酵的定向筛选。

德国霍恩海姆大学（University of Hohenheim）的研究团队通过表型筛选结合分子检测，从环境样本和菌种保藏中心的246株LAB中鉴定出6株携带β-葡聚糖合成酶基因（gtf-2）的菌株。研究首次报道了分离自高达奶酪的Lacticaseibacillus paracasei LTH 2407具有天然携带gtf-2基因的特性，并通过全基因组测序揭示了不同菌株的糖代谢网络与EPS合成途径的关联性。该成果发表于《Food Microbiology》，为开发新型发酵食品提供了理论基础和菌种资源。

研究采用多维度技术方法：通过环状试验（loop-test）初筛产粘液菌株；PCR扩增保守的gtf-2基因片段（309 bp）结合肺炎链球菌37型抗血清凝集试验验证β-葡聚糖产生能力；API 50 CHL系统分析49种糖发酵特性；PacBio+Illumina双平台完成4株新菌的全基因组测序；通过antiSMASH、CAZy等生物信息学工具预测代谢通路和安全性。

研究结果方面：
3.1节显示筛选获得8株gtf-2阳性菌，包括首次发现的Lc. paracasei LTH 2407，其凝集试验阳性结果证实β-葡聚糖胶囊存在。
3.2节通过糖发酵谱揭示菌株特异性，如LTH 2407能利用19种糖类，且在含半乳糖培养基中表现出与基因组预测不符的粘液形成能力。
3.3节的基因组分析发现gtf-2基因均位于质粒上，其中P. parvulus LTH 1110的质粒以串联重复形式存在双拷贝基因。代谢建模显示LTH 2407具有双路径（Leloir和tagatose-6-P）的乳糖代谢潜力，但缺乏相应透性酶的矛盾现象。
3.4节的安全评估表明所有菌株均未检出抗生素抗性基因，虽普遍存在溶血素基因但无溶血活性，且仅检出低毒性的腐胺/尸胺合成基因。

讨论部分强调，该研究拓展了β-葡聚糖产生菌的资源谱系，特别是Lc. paracasei LTH 2407的发现为乳制品应用提供新选择。质粒定位的gtf-2基因暗示水平转移可能，而菌株间糖代谢网络的差异为针对不同食品基质（如果蔬汁高果糖、乳制品高乳糖）的精准选育提供依据。安全性数据支持这些菌株符合EFSA的QPS标准，但建议在实际应用中监控生物胺积累。未来研究需通过NMR等技术确认EPS化学结构，并在真实食品体系中验证其流变学改良效果。