传统甜酒曲中戊糖片球菌产细菌素ZJQ2-1的纯化鉴定及其在糯米发酵制品中的抑菌应用研究

本研究针对糯米发酵制品易受蜡样芽孢杆菌污染的问题，从传统甜酒曲中筛选出产细菌素的戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus JQ2-1，通过四级纯化获得新型细菌素ZJQ2-1（分子量1204.43 Da），证实其具有广谱抗菌性、耐热耐酸碱特性，应用于糯米发酵可使蜡样芽孢杆菌数量降低80%，为生物防腐剂开发提供新思路。

　　

糯米发酵制品作为亚洲传统食品，长期面临蜡样芽孢杆菌污染导致的品质劣变问题。传统防腐方法存在破坏风味、抑制发酵菌活性等缺陷，而乳酸菌产生的细菌素因其天然安全特性成为研究热点。米兰大学（Università degli Studi di Milano）的研究团队从中国多地采集的甜酒曲中分离获得一株具有显著抑菌活性的戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus JQ2-1，通过多组学分析和实验验证，为解决这一食品安全难题提供了创新方案。

研究采用四级纯化技术（乙酸乙酯萃取-阳离子交换色谱-凝胶色谱-反相高效液相色谱）获得新型细菌素ZJQ2-1，结合HPLC-MS/MS鉴定其分子量为1204.43 Da，氨基酸序列为KIGLFGGAGVGKT。全基因组测序显示该菌株含热应激基因（htpX、hrcA等）和胆汁耐受基因（ppaC、cfa），且不含可转移耐药基因。通过扫描电镜观察到ZJQ2-1能破坏蜡样芽孢杆菌细胞膜形成孔洞，证实其通过膜穿孔机制发挥抑菌作用。

主要技术方法

1. 从20个中国地区甜酒曲样本中筛选产细菌素乳酸菌
2. 采用CMC52色谱柱和Sephadex G-25凝胶色谱进行细菌素纯化
3. Tricine SDS-PAGE和HPLC-MS/MS测定分子量及序列
4. 扫描电镜观察抗菌机制
5. 人工污染模型评估发酵糯米中的抑菌效果

研究结果

Bacteriocin ZJQ2-1的稳定性特征
实验显示该细菌素在121°C处理30分钟后仍保留活性，pH 2-10范围内保持稳定，但对蛋白酶敏感。其对革兰氏阳性菌（单增李斯特菌ATCC 19116）和革兰氏阴性菌（大肠杆菌ATCC 25922）均具有抑制作用，最小抑菌浓度（MIC）对蜡样芽孢杆菌JN1L为16 μg/mL。

在发酵糯米中的应用效果
接种P. pentosaceus JQ2-1使产品中蜡样芽孢杆菌数量较初始降低80%，优于直接添加细菌素（64%抑制率）和商业防腐剂nisin。发酵过程中对霉菌（Rhizopus arrhizus M5-1）和酵母（Saccharomyces cerevisiae N-5）无抑制作用，且显著提升产品还原糖（7.2 g/100g）和氨基酸氮（0.15 g/100g）含量。

讨论与意义
该研究首次报道了源自传统发酵食品的新型小分子量细菌素ZJQ2-1，其分子量（1204.43 Da）小于常见片球菌素（如Pediocin SM-1的5300 Da），但具有更优的热稳定性（100°C处理后活性保留率达90%）。全基因组分析证实生产菌株不含毒力因子，符合食品安全要求。实际应用显示，通过菌株接种而非直接添加细菌素的方式，能同步实现防腐和改善产品品质的双重效果，这为开发"发酵-防腐"一体化工艺提供了理论依据。研究成果发表于《Annals of Microbiology》，为解决传统发酵食品保质期短的问题提供了新思路，尤其适用于酒精含量低（<2%）的甜米酒类产品。

值得注意的是，细菌素ZJQ2-1对真菌无抑制作用的特性，使其特别适合应用于多菌种协同发酵体系。研究者Huojian Zheng等建议后续可开展细菌素编码基因的异源表达研究，以突破天然菌株产素量低的瓶颈。该工作为传统发酵食品微生物资源的开发利用提供了示范案例。