湖水源噬菌体的分离鉴定及其在食品中抑制蜡样芽孢杆菌的应用研究

本研究针对食品腐败菌防控难题，从印尼坦格朗湖水中分离出两株裂解性噬菌体BC-VP和BC-AJ，通过分子表征证实其可有效抑制蜡样芽孢杆菌(B. cereus)及致病性大肠杆菌(EPEC/ETEC)，在巴氏奶和米饭中实现90%以上的细菌减量。基因组分析显示BC-VP不含抗生素耐药基因和溶原性基因，为食品安全领域的生物防腐剂开发提供了新思路。

　　

食品腐败是困扰全球食品工业的顽疾，其中耐热的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)因其顽强的芽孢形成能力，常成为乳制品、米饭等食品变质的罪魁祸首。传统的高温杀菌虽能杀灭多数微生物，却难以彻底清除这类"顽固分子"，更糟的是，过度加热还会牺牲食品的风味和营养。面对这个两难困境，科学家们将目光投向了自然界中细菌的天敌——噬菌体(Bacteriophage)。这些精准的"细菌猎手"能自我复制、专一裂解目标菌株，更重要的是，它们对人体完全无害，已被美国FDA授予"公认安全"(GRAS)认证。那么，能否从环境中筛选出高效裂解食品腐败菌的噬菌体"特工队"呢？

印尼阿特玛查亚天主教大学的研究团队在《BMC Research Notes》发表的研究给出了肯定答案。研究人员从坦格朗地区的湖泊中捕获了两株噬菌体新兵——BC-VP和BC-AJ。通过透射电镜(TEM)观察发现，BC-VP头部长约85nm，尾部89nm，属于肌尾噬菌体科(Myoviridae)。令人惊喜的是，这两株噬菌体不仅对宿主B. cereus ATCC 10876展现强大杀伤力（效价分别达1.16×10⁹和1.72×10⁸ PFU/mL），还能跨界打击致泻性大肠杆菌EPEC和ETEC，是罕见的"多面手"噬菌体。在28℃的巴氏奶中，BC-VP三天内就清除了93%的细菌，表现远超化学防腐剂。

研究采用的关键技术包括：噬菌体分离纯化的双层琼脂覆盖法、效价测定的噬斑形成单位(PFU)计数法、宿主谱测定的效率平板(EOP)分析、基因组测序的MGI平台，以及通过PHASTER和PhageAI进行的噬菌体生命周期预测。特别值得注意的是，研究人员建立了食品基质模型，分别选用液态的巴氏奶和固态的米饭模拟不同食品环境，在4℃和28℃下评估噬菌体的实战表现。

【噬菌体分离与特性】

从三个湖泊水样中分离的噬菌体在LB平板上形成清晰噬菌斑。BC-VP的miMOI低至0.01，意味着仅需少量噬菌体即可启动裂解程序，而BC-AJ需要更高浓度（miMOI=1）。透射电镜揭示BC-VP具有典型的二十面体头部和可收缩尾部，符合国际病毒分类委员会(ICTV)最新定义的Cauloviricetes纲特征。

【食品应用效果】

在模拟真实食品储存条件的实验中，液态基质中的噬菌体表现尤为亮眼。巴氏奶28℃组中，BC-VP使细菌载量从9.85×10⁶骤降至7.23×10⁵ CFU/mL，降幅达1.13个对数级。相比之下，固态的米饭中噬菌体移动受限，效果稍逊，但仍有35-47%的减菌率。温度实验证实，28℃更利于噬菌体增殖杀敌，4℃冷藏虽能抑制细菌生长，但也延缓了噬菌体的"作战效率"。

【基因组安全评估】

156,840bp的BC-VP全基因组测序揭示其GC含量39.95%，与芽孢杆菌噬菌体JBP901相似度达91.3%。通过CARD数据库筛查未发现任何抗生素耐药基因，PhageAI预测其溶原性概率仅3.12%，属于安全系数高的烈性噬菌体。注释到的263个编码序列中，176个为功能未知的假设蛋白，但明确识别出与细菌裂解相关的尾丝蛋白、肽聚糖水解酶等武器库。

这项研究突破了传统食品防腐的思维定式，首次报道了能同时对抗B. cereus和致泻性大肠杆菌的多价噬菌体。特别值得关注的是，BC-VP在液态食品中的卓越表现，为延长乳制品货架期提供了天然解决方案。基因组分析确认其不含耐药基因和毒力因子，符合食品安全应用的基本要求。尽管在固态食品中的应用效果有待提升，但这项研究为开发"噬菌体鸡尾酒"防腐剂奠定了科学基础，未来或可通过改造尾丝蛋白来扩大宿主谱，让这些"微观卫士"守护更多食品的安全。