乳酸菌后生元抑制多重耐药食源性病原体的机制研究及其在食品保鲜中的应用潜力

本研究针对日益严峻的抗菌素耐药性(AMR)问题，系统评估了五种乳酸菌(LAB)产生的后生元对革兰氏阳性/阴性病原体的广谱抑制效果。通过动态产量分析、热/酸碱稳定性测试及BLIS(类细菌素抑制物质)部分纯化，发现植物乳杆菌NBRC 3070和嗜酸乳杆菌ATCC 4356的后生元在121℃高温和pH 3-11条件下仍保持85%以上活性，SDS-PAGE显示其抗菌蛋白分子量<6.5 kDa。研究为开发天然食品防腐剂提供了重要理论依据。

　　

随着全球抗菌素耐药性(AMR)危机加剧，食源性病原体对传统抗生素的耐药性日益严重，开发新型天然抗菌剂成为当务之急。乳酸菌(LAB)作为公认安全(GRAS)的微生物，其代谢产物后生元(Postbiotics)因具有广谱抗菌、耐高温、易降解等特性，被视为替代化学防腐剂的理想候选。然而，不同菌株后生元的抗菌谱、产量动态及活性成分的稳定性仍缺乏系统研究，这严重制约了其在食品工业中的应用。

马来西亚布特拉大学(Halal Product Research Institute, Universiti Putra Malaysia)的研究团队在《BMC Microbiology》发表的研究，首次对五种商业化益生菌（植物乳杆菌NBRC 3070、嗜酸乳杆菌ATCC 4356、干酪乳杆菌ATCC 393、鼠李糖乳杆菌GG ATCC 53103和动物双歧杆菌ATCC 27673）的后生元进行了多维度解析。通过96孔板微量稀释法评估抗菌谱，结合响应面法优化培养条件，并采用硫酸铵沉淀和SDS-PAGE对活性成分进行表征，揭示了这些天然抗菌物质的工业化应用潜力。

关键技术方法

研究采用三阶段实验设计：(1)通过96孔板微量稀释法和琼脂扩散法测定后生元对7种病原体（包括大肠杆菌ATCC 25922和金黄色葡萄球菌ATCC 43300）的抑制效果；(2)利用Box-Behnken响应面模型分析培养时间(0-48h)、OD_600nm值和pH(3.8-6.5)对活性的影响；(3)通过70%硫酸铵沉淀部分纯化BLIS，12% SDS-PAGE确定分子量，GC-MS分析脂肪酸组成。所有实验均设三重重复。

研究结果

1. 抗菌谱分析

后生元对测试病原体抑制率达81.39-86.47%，其中植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌效果最显著（p<0.01）。暴露16小时后对大肠杆菌和沙门氏菌的抑制效果最佳，24小时后活性下降4.15-14.21%，表明其更适合短期保鲜应用。

2. 生产动态

后生元产量在32小时达到峰值（87.5%抑制率），此时pH降至3.76-3.84，OD_600nm为1.21-1.35。响应面分析显示最佳生产条件为28-31小时培养、pH 3.8-4.9。

3. 环境稳定性

后生元在121℃处理15分钟后仍保留>95%活性，在pH 3-11和2-10% NaCl浓度下保持稳定。酶处理证实BLIS的蛋白本质，其活性被胃蛋白酶削弱10.97%。

4. BLIS特性

硫酸铵纯化后BLIS比活性提升32-41倍（617-876 AU/mg）。SDS-PAGE显示植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌的BLIS分子量<3.3-6.5 kDa，符合Class II细菌素特征。

5. 化学成分

冻干细胞游离上清液(cCFS)中乳酸酸(6.01 mg/mL)和油酸(86.2%)含量最高。GC-MS鉴定出22种脂肪酸甲基酯，其中C18:1n9c(油酸)和C16:0(棕榈酸)占主导。

结论与意义

该研究首次系统证实：1) LAB后生元通过BLIS、有机酸和脂肪酸的协同作用实现广谱抗菌；2) 极端环境稳定性使其适用于热处理食品；3) 冻干工艺可提升活性成分浓度。这些发现为开发抗AMR的天然食品保鲜剂提供了理论支撑，尤其适用于需高温加工的肉制品。未来研究需在真实食品体系中验证其防腐效果，并通过蛋白质组学进一步解析BLIS的分子机制。