植物醇抑制荧光假单胞菌PF12群体感应及生物胺合成的机制研究及其在水产品保鲜中的应用

本研究针对水产品冷藏过程中荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)通过群体感应(QS)系统调控生物胺(BAs)产生的难题，通过虚拟筛选从海藻代谢物数据库中发现植物醇(phytol)能特异性结合LuxI型蛋白，实验证实其亚抑制浓度可降低43.81%组胺生成，并抑制生物膜形成等腐败活性，为开发新型水产品保鲜剂提供理论依据。

　　

水产品作为优质蛋白质来源，在冷藏过程中极易受到荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)等腐败菌的侵袭。这类细菌通过群体感应(Quorum Sensing, QS)系统调控氨基酸脱羧酶活性，产生组胺等生物胺(Biogenic Amines, BAs)，不仅导致食品腐败变质，更可能引发消费者过敏甚至中毒。传统的高压灭菌和辐照技术能耗高，而化学防腐剂易引发细菌耐药性，开发靶向QS系统的天然抑制剂成为食品安全的迫切需求。

针对这一挑战，中国国家自然科学基金资助项目团队在《Food Bioscience》发表研究，创新性地从海洋资源中筛选QS抑制剂。研究人员首先通过分子对接技术，从海藻代谢物数据库和海洋天然产物数据库中虚拟筛选出9种与LuxI型蛋白高亲和力结合的化合物。基于成本和安全考量，最终选择食品添加剂目录中的植物醇(phytol)进行深入验证。研究采用RT-qPCR、分子对接、生物膜测定等关键技术，结合三文鱼鱼片贮藏实验，系统评估了phytol的抑腐效能。

虚拟筛选验证
通过LibDock和CDOCKER算法从两个海洋化合物库中筛选出9种潜在QS抑制剂，其中phytol与LuxI型蛋白的结合能达-8.7 kcal/mol，可竞争性抑制酰基高丝氨酸内酯(AHLs)合成。

QS相关表型抑制
亚抑制浓度(25 mg/mL)的phytol使荧光假单胞菌PF12的铁载体产量降低62.3%，泳动能力下降58.1%，胞外蛋白酶活性抑制率达71.4%，生物膜形成量减少65.8%。

BAs生成调控
在三文鱼冷藏288小时实验中，phytol处理组组胺含量较对照组降低43.81%。RT-qPCR显示组胺合成关键基因hisD和hisC的表达量分别下调7.68%和8.23%(p < 0.05)。

分子机制解析
分子对接揭示phytol通过氢键和疏水作用结合LuxI型蛋白的Tyr44、Trp70等关键残基，阻断AHLs前体分子结合口袋，干扰QS信号传导。

这项研究首次证实phytol可通过靶向LuxI型蛋白抑制荧光假单胞菌的QS系统，为开发基于QS干扰的新型水产品保鲜剂提供了理论支撑。相比传统方法，phytol作为已获欧盟批准的食品添加剂，具有安全性高、水溶性好等优势。该发现不仅为控制BAs产生提供了精准干预靶点，更为海洋天然产物在食品保鲜领域的应用开辟了新途径。未来研究可进一步优化phytol的复配方案，探索其在不同水产品基质中的适用性。