蔗糖通过促进肽聚糖生物合成提升植物乳杆菌喷雾干燥存活率的机制研究

本研究揭示了外源蔗糖通过激活淀粉与蔗糖代谢途径，经氨基糖/核苷酸糖代谢生成肽聚糖前体UDP-N-乙酰葡糖胺（UDP-GlcNAc）和UDP-N-乙酰胞壁酸（UDP-MurNAc），进而增强细胞壁厚度、缓解脱水损伤，显著提高植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）喷雾干燥存活率（17.3%→28.8%，P<0.05），为益生菌制剂工艺提供新策略。

　　

Highlight

菌株筛选

本研究从乳制品中分离的五株植物乳杆菌（LIP-1、HN2-3、HN2-7、JK2-7和WXLJ6-3）均来自国家饲料微生物资源库（内蒙古）。菌株复苏参照Li等（2024）方法：将冻存菌株接种于5 mL 10%脱脂乳中，经MRS肉汤传代培养后，于37°C厌氧条件下培养24小时。

蔗糖添加对喷雾干燥存活率的影响

添加2%蔗糖的实验组中，五株植物乳杆菌的喷雾干燥活菌数和存活率均显著高于对照组（图1）。其中LIP-1存活率提升最显著（17.3%→28.8%），故后续以其为研究对象。为排除高渗透压干扰，实验证实2%蔗糖未显著改变培养基渗透压（P>0.05），且LIP-1生长曲线与对照组无差异。

讨论

碳源不仅为乳酸菌（LAB）提供生长能量，还能增强其喷雾干燥抗性。Senovieski等（2024）指出优化培养基碳源浓度可提升发酵后活菌数，进而改善喷雾干燥存活率。本研究首次发现蔗糖主要通过增强肽聚糖合成途径提升细胞壁完整性，而非直接提供能量。

结论

本研究首创了喷雾干燥过程中多重应激（热、脱水、氧化）的分离分析方法，揭示2%蔗糖通过激活四条肽聚糖合成相关代谢通路，促使LIP-1利用蔗糖合成肽聚糖，显著增强细胞壁机械强度与脱水应激抗性（r=0.740, P=0.023），为菌株抗性调控提供新方向。

作者贡献声明

王继立：方法论；王俊国：文稿审阅-编辑、资源调配、项目管理、资金获取；张巧玲：文稿审阅-编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、软件、资源、方法论、调研、形式分析、数据整理、概念化；焦素仪：方法论、调研；郭鑫坤：验证、软件；鄂晶晶：资源、项目管理

数据可用性声明

因数据需用于深度研究暂不公开，合理需求可联系通讯作者获取。

利益冲突声明

作者声明无已知财务利益或个人关系影响本研究。

致谢

感谢国家自然科学基金（32460597）、内蒙古自然科学基金（2023MS03009、2024QN03029）资助，以及审稿人和MJEditor（www.mjeditor.com）的语言支持。