从Serratia liquefaciens中分离并鉴定出一种耐热金属蛋白酶，该酶具有降解新鲜肉类中肌纤维蛋白的能力

《International Journal of Biological Macromolecules》：Isolation and characterization of a heat-resistant metalloprotease from Serratia liquefaciens exhibiting degradation activity against myofibrillar proteins in fresh meat

本研究从腐败鸡肉中筛选出产热稳定蛋白酶菌株Serratia liquefaciens AP6，其分泌的Ser2蛋白酶在95℃下仍保持18%活性，能有效降解肌肉蛋白，揭示该菌在肉类腐败中的关键作用，为肉品保存提供新依据。

　　这项研究聚焦于新鲜肉类中微生物引起的腐败问题，尤其是由特定细菌分泌的蛋白酶在其中所扮演的关键角色。新鲜肉类因其高水分含量和丰富的蛋白质成分，成为微生物快速繁殖和酶促反应的理想环境。这些微生物不仅会通过代谢活动产生有害物质，还会释放蛋白酶和脂肪酶等酶类，从而加速肉类的腐败过程。其中，蛋白酶的作用尤为突出，因为它能够分解肉类中的蛋白质结构，导致肉质变软、表面出现滑腻物等显著腐败现象。这些变化不仅影响肉类的感官品质，还可能降低其商业价值，对食品安全构成潜在威胁。

在众多腐败细菌中，Serratia liquefaciens 被认为是引起肉类腐败的重要菌种之一。该菌属于肠杆菌科，是一种革兰氏阴性菌，具有较强的生存能力和代谢活性。研究表明，S. liquefaciens 在冷藏鸡肉中表现出较高的种群数量和生长速率，相较于其他菌种如 Aeromonas，其在肉类腐败过程中的作用更为显著。此外，该菌能够在低温、低气压以及二氧化碳富集的厌氧环境中生长，这使得它在肉类储存和运输过程中更容易存活并发挥作用。因此，深入研究 S. liquefaciens 的腐败机制及其分泌的酶类，对于提升肉类制品的保鲜技术具有重要意义。

在本研究中，科学家们从30种来源于腐败肉类的细菌中筛选出了一株具有最强蛋白酶分泌能力的菌株，命名为 S. liquefaciens AP6。通过对这些菌株的系统分析，他们发现该菌株在特定条件下能够产生一种具有热稳定性的蛋白酶。这种蛋白酶在实验中表现出较强的活性，能够在高温环境下保持其功能，从而对肉类蛋白质造成持续的降解作用。通过液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）对纯化后的蛋白酶进行分析，确认其为一种碱性蛋白酶，命名为 Ser2。Ser2 属于金属蛋白酶家族，具有51.8 kDa的分子量，其在不同环境条件下的活性表现尤为引人注目。在模拟新鲜肉类储存条件的实验中，Ser2 在95°C的高温下仍能保持18%的相对活性，这表明其具有显著的热稳定性。

该蛋白酶的特性表明，它可能在肉类腐败过程中发挥重要作用。通过体外水解实验，研究人员发现 Ser2 能够有效地分解肌原纤维蛋白，这是肉类中主要的蛋白质成分之一。这种分解能力不仅会导致肉质变软，还可能引发其他腐败现象，如气味改变和颜色变化。这些发现进一步揭示了 S. liquefaciens AP6 在肉类腐败中的关键作用，以及其分泌的 Ser2 蛋白酶在其中的特殊地位。

研究团队还指出，目前关于 Serratia 菌引起的腐败问题，尤其是 S. liquefaciens 的研究，主要集中在乳制品腐败领域，而对其在新鲜肉类腐败中的具体作用了解有限。因此，本研究不仅填补了这一知识空白，还为肉类制品的保鲜和储存提供了新的视角。通过深入分析该菌株的蛋白酶特性，科学家们希望能够开发出新的方法，以有效控制微生物引起的腐败问题，提高肉类产品的质量和安全性。

在实验方法方面，研究团队首先从腐败肉类样品中分离出30种细菌菌株，并在特定条件下培养这些菌株。他们通过蛋白酶平板实验评估了这些菌株的蛋白酶分泌能力，其中 S. liquefaciens AP6 表现出最强的蛋白酶活性。随后，研究人员对AP6菌株进行了进一步的分析，包括其蛋白酶的纯化和特性鉴定。通过优化培养条件，如温度、时间以及摇床转速，他们成功获得了具有热稳定性的蛋白酶。这种蛋白酶不仅在高温下保持活性，还表现出对多种环境因素的耐受性，包括不同pH值和金属离子的存在。

此外，研究团队还通过模拟实验评估了该蛋白酶对肉类蛋白质的降解效果。实验结果显示，Ser2 能够有效地分解肌原纤维蛋白，这进一步验证了其在肉类腐败中的作用。通过这些实验，研究人员不仅确认了 Ser2 的热稳定性，还揭示了其在不同环境条件下的活性表现。这些结果为理解 S. liquefaciens 在肉类腐败中的具体机制提供了重要依据。

值得注意的是，本研究的成果对于肉类保鲜技术的开发具有潜在的应用价值。传统的肉类保鲜方法通常依赖于低温储存或化学防腐剂，但这些方法可能无法完全阻止微生物引起的腐败。而通过了解特定细菌及其分泌的蛋白酶在腐败过程中的作用，可以为开发新型的生物保鲜技术提供理论支持。例如，针对这些热稳定蛋白酶的特性，可以设计出能够抑制其活性的天然抑菌剂或酶抑制剂，从而延缓肉类的腐败过程。

同时，研究团队还强调了微生物污染在肉类腐败中的主导地位。由于新鲜肉类的高营养价值和易腐败特性，微生物污染是导致其品质下降的主要原因之一。因此，控制微生物污染不仅是保证肉类安全的关键，也是延长其保质期的重要手段。通过本研究，科学家们希望能够在肉类腐败的机制上获得更深入的理解，从而为制定更有效的微生物控制策略提供科学依据。

在研究过程中，团队成员分工明确，各司其职。Xinqi Yang 负责撰写原始稿件、方法设计、数据管理和概念构思；Zhenguo Yan 提供了资源和概念支持；Liangting Shao 参与了方法设计和数据管理；Boyuan Wang 参与了方法研究；Silu Liu 负责论文的审阅和编辑；Xin Ma 负责实验调查；Xinglian Xu 提供了资源和资金支持；Huhu Wang 则负责论文的审阅、监督、资源协调、方法研究以及概念构思。这种紧密的合作模式确保了研究的顺利进行和成果的高质量产出。

本研究的成果不仅具有理论意义，还可能在实际应用中产生重要影响。随着消费者对食品安全和品质要求的不断提高，肉类制品的保鲜技术面临着新的挑战。传统的保鲜方法虽然在一定程度上能够延缓肉类腐败，但其效果有限，且可能对肉类品质产生负面影响。因此，开发基于生物机制的新型保鲜技术成为当前研究的热点。本研究揭示了 S. liquefaciens AP6 产生的 Ser2 蛋白酶在肉类腐败中的重要作用，为后续研究提供了新的方向和思路。

在实际应用中，针对 Ser2 蛋白酶的特性，可以探索其在肉类腐败过程中的抑制方法。例如，通过调节储存环境的温度、pH值或添加特定的金属离子，可能能够有效降低该蛋白酶的活性，从而延缓肉类的腐败过程。此外，研究团队还提到，由于 Serratia 菌在冷藏鸡肉中的高种群数量和生长速率，控制其在肉类储存过程中的繁殖可能也是减少腐败的一个重要策略。

总的来说，这项研究为理解肉类腐败的微生物机制提供了新的视角，尤其是在 S. liquefaciens AP6 产生的热稳定蛋白酶 Ser2 方面。通过系统分析和实验验证，研究团队不仅揭示了该蛋白酶在肉类腐败中的关键作用，还为开发新的保鲜技术提供了理论支持。这些成果有望在肉类保鲜和储存领域产生深远影响，为提升肉类产品质量和安全性提供新的解决方案。