海藻酸钙-酪蛋白酸钠微珠包埋乳酸乳球菌LAB3的抗单增李斯特菌活性：接种量、微珠配方与气体成分的协同优化研究

本研究创新性地将产细菌素样物质的乳酸乳球菌LAB3包埋于含MRS/M17培养基的海藻酸钙-酪蛋白酸钠微珠中，系统评估了接种量（106/108 CFU mL-1）、微珠配方（添加酪蛋白酸钠/培养基）及气体环境（O2/CO2/N2）对其30°C储存12天期间培养活性与抗单增李斯特菌活性的影响，为食品生物防腐技术提供优化方案。

　　

研究背景

单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）引发的李斯特菌病是重大公共卫生威胁，该病原体在pH 4.6-9.5、盐浓度20%及-0.4-45°C范围内均可存活，尤其在即食食品中难以控制。传统化学防腐剂面临消费者抵触，而产细菌素的乳酸菌（LAB）因其GRAS（公认安全）特性成为理想替代。乳酸乳球菌LAB3能产生抑制单增李斯特菌的细菌素样物质，但游离菌株易受环境压力影响。本研究通过微包埋技术结合改性气调包装（MAP），探索长效生物防腐策略。

材料与方法

菌株与培养：实验采用商业乳品发酵剂乳酸乳球菌LAB3（MD089株）和单增李斯特菌替代菌株无害李斯特菌（Listeria innocua ATCC 33090）。LAB3在MRS肉汤中厌氧培养至对数晚期，无害李斯特菌于TSB中好氧培养。

微珠制备：将LAB3细胞（初始接种量10⁶或10⁸ CFU mL^-1）包埋于两种基质：①单纯1.5%海藻酸钙；②1.5%海藻酸钙+4%酪蛋白酸钠复合微珠，并分别添加20% MRS或M17肉汤。通过注射法将混合液滴入0.1 mol/L CaCl₂溶液形成直径2-3 mm的微珠。

评估指标：

1. 1.

   培养活性：微珠溶解后涂布MRS琼脂，30°C培养48小时计数CFU；

2. 2.

   抗菌活性：将微珠置于接种无害李斯特菌（5×10⁵ CFU mL^-1）的TSA平板上，测量抑菌圈直径（Zi=抑菌圈直径-微珠直径）；

3. 3.

   气体影响：比较20% O₂-80% N₂、60% O₂-40% N₂和20% CO₂-80% N₂三种气氛下4天的抗菌活性。

关键发现

1. 微珠配方与培养基的协同效应

酪蛋白酸钠的添加显著提升LAB3存活率，12天后Ca-海藻酸-酪蛋白-MRS微珠仍保持5.25±0.26 log CFU/微珠，比单纯海藻酸微珠高2 log。酪蛋白的缓冲能力缓解了乳酸积累的酸胁迫，其相分离结构（LAB3富集于酪蛋白相）可能促进群体感应调控的细菌素生产。MRS肉汤因含更丰富的氮源（20 g/L）和葡萄糖，比M17肉汤更利于维持抗菌活性，12天后抑菌圈仍达2.36±0.98 mm。

2. 接种量的双刃剑效应

高接种量（10⁸ CFU mL^-1）虽加速初期营养消耗，但通过群体感应机制增强细菌素产量，使抑菌活性持续12天（Zi>2 mm）；低接种量（10⁶ CFU mL^-1）虽延缓衰亡，但8天后完全丧失抗菌活性。

3. 气体环境的调控作用

60% O₂气氛下微珠保持5.37-5.89 mm抑菌圈，可能与氧依赖性nisin合成途径有关；而20% CO₂完全抑制抗菌活性，推测CO₂溶解降低pH或直接干扰代谢通路。

应用价值

该研究为即食肉类/乳制品开发了新型生物防腐系统：Ca-海藻酸-酪蛋白-MRS微珠结合高氧MAP（60% O₂），可在冷链断裂（30°C）时持续抑制单增李斯特菌。未来需解析CO₂抑制细菌素合成的分子机制，并优化微珠在真实食品基质中的性能。