《Heliyon》：Assessment of antibacterial and quorum quenching activities of yeasts for the biocontrol of enteropathogenic bacteria
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本研究针对日益严重的抗菌素耐药性问题，探索了酵母菌作为天然生物防治剂的潜力。研究人员系统评估了52株酵母对鼠伤寒沙门氏菌(S. Typhimurium)和大肠杆菌O157(E. coli O157)的抗菌、抗生物膜和群体感应抑制(QQ)活性，并通过复合指数筛选出最具应用前景的菌株。研究发现Pichia sp.、Metchnikowia sp.和Meyerozyma sp.在抑制病原菌生长、破坏生物膜形成及适应环境胁迫方面表现优异，为开发农业和畜牧业用生物制品提供了优质候选菌株。
在抗菌素耐药性日益严峻的全球背景下，寻找替代传统抗生素的新型生物防治剂已成为当务之急。肠道致病菌如鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium)和大肠杆菌O157(Escherichia coli O157)不仅威胁人类健康，还通过污染食品链造成重大经济损失。这些病原菌能在多种环境条件下存活，并形成难以清除的生物膜，使得常规消毒手段效果有限。
酵母菌作为一种公认安全的微生物，近年来显示出作为生物防治剂的巨大潜力。它们不仅能产生多种抗菌物质，还具备良好的环境适应性，但如何系统筛选出高效菌株并揭示其作用机制仍是研究难点。哥伦比亚农业研究公司的科研团队为此开展了一项创新性研究，旨在全面评估酵母菌对肠道致病菌的生物防治能力。
研究人员首先从AGROSAVIA微生物种质库中随机选取52株酵母菌，通过优化培养条件充分激发其抗菌潜能。研究采用改良酵母提取物-麦芽琼脂(MYM)和酵母提取物-蛋白胨-甘油琼脂(MYPG)培养酵母，同时使用缺铁培养基(IDM)和Reasoner's 2A半固体琼脂(R2A)支持病原菌生长，以最大程度展现酵母的抗菌特性。
关键技术方法包括：采用点接种法评估抗菌活性，通过结晶紫染色法测定抗生物膜效果，利用Chromobacterium violaceum CV026作为生物传感器检测群体感应抑制活性，并系统评估酵母在不同温度(4-40°C)、pH值(3-9)和葡萄糖浓度(50%-60%)下的生长适应性。通过主成分分析构建复合指数，综合评估各菌株的生物活性和环境适应性。
3.1 抗菌活性
研究发现31株酵母对至少一种病原菌表现出抗菌活性。MYM培养基能更好地激发酵母的抗菌潜力，与MYPG相比，抑制圈面积更大且活性菌株数量更多。当病原菌在R2A上培养时，抑制效果尤为显著。值得注意的是，Pichia sp. Lv125和Lv300对S. Typhimurium的抑制效果最佳，而Naganishia sp. Lv058、Pichia sp. Lv125、Lv210和Lv300对E. coli O157的抑制作用最为明显。
3.2 菌株鉴定
通过28S rRNA、5.8S rRNA和ITS序列分析，31株活性酵母分属7个属：Candida、Debaryomyces、Metchnikowia、Meyerozyma、Naganishia、Pichia和Wickerhamomyces。系统发育分析为后续功能研究提供了分类学基础。
3.3 抗生物膜和群体感应抑制活性
选取8株代表性酵母进行深入研究发现，其发酵上清液能显著抑制病原菌生物膜形成。对S. Typhimurium生物膜的抑制率达30%，对E. coli O157的抑制效果更为显著，达58%。同时，这些酵母能产生群体感应抑制分子，通过抑制violacein色素合成干扰细菌间通讯。特别是Lv166、Lv290和Lv304菌株，既能抑制细菌生长，又能阻断群体感应系统。
3.4 环境适应性
所有测试酵母在25-35°C和pH 5-7范围内生长最佳。Pichia sp. Lv254、Lv267和Lv290在极端温度(4°C和40°C)和pH条件(3和9)下仍能保持较好生长。在高渗胁迫(50%-60%葡萄糖)下，Lv125和Lv300表现出较强的耐受性，这为其在实际环境中的应用提供了优势。
3.5 复合指数评价
通过整合抗菌活性、抗生物膜能力、群体感应抑制活性和环境适应性等指标，构建了复合指数进行综合评价。Pichia sp. Lv125指数最高，其次是Metchnikowia sp. Lv300和Meyerozyma sp. Lv254。这些菌株在抑制病原菌和适应环境压力方面表现均衡，被视为最具应用前景的候选菌株。
本研究通过多维度评价体系，揭示了酵母菌作为生物防治剂的巨大潜力。研究不仅证实了培养基组成对激发酵母抗菌活性的重要性，还首次报道了多个酵母属同时具备抗生物膜和群体感应抑制能力。特别是Pichia sp. Lv125、Metchnikowia sp. Lv300和Meyerozyma sp. Lv254的综合优异表现，为开发针对肠道致病菌的新型生物制品奠定了基础。
这些发现对解决抗菌素耐药性问题具有重要意义，为农业和畜牧业提供了安全有效的病原菌控制方案。未来研究可进一步解析这些酵母产生的活性分子结构，阐明其作用机制，并开展体内试验验证其实际应用效果。该研究成果发表于《Heliyon》期刊，为微生物防治领域提供了新的思路和方法。
