《Food Bioscience》：Heyndrickxia coagulans JF1 with Potent Ethanol-Degrading Capacity:
In Vitro Screening and Functional Characterization
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本研究从鸡肠道内容物中分离出乙醇降解能力强的H. coagulans JF1菌株，证实其具备肠道粘附、抗氧化、抑菌及无溶血活性等益生菌特性，并通过全基因组测序解析其功能机制，为开发新型酒精代谢益生菌提供理论支持。
杨飞宇|李向飞|孙静|庞新怡|胡永红|陈驰|卢英健|吕凤霞
南京农业大学食品科学与技术学院，南京210095，中国
摘要：
过量摄入酒精会加重肝脏乙醇代谢负担，引发氧化应激反应、脂质代谢紊乱以及肝细胞凋亡。目前的临床干预措施主要是对症治疗，目前仍缺乏有效的方法能够在消化道中将乙醇直接转化为无毒代谢物。在本研究中，从鸡肠道内容物中分离出了Heyndrickxia (H.) coagulans JF1菌株，并对其乙醇降解能力和益生菌功能特性进行了系统评估。结果表明，H. coagulans JF1具有优异的乙醇降解能力、乙醇耐受性和胃肠道环境耐受性。该菌株能够良好地附着在Caco-2细胞上，并表现出显著的疏水性、自聚集和共聚集能力。抗氧化活性测试显示JF1具有很强的清除多种自由基的能力，细胞裂解液中的抗氧化水平也较高。抗菌活性测试表明JF1可以抑制五种食源性病原体，对十种抗生素敏感，且无溶血作用。在细胞实验中，JF1干预后乙醇诱导的HepG2细胞中与氧化应激、脂质代谢、免疫、自噬和凋亡相关的基因表达发生了变化。JF1的全基因组测序揭示了其遗传组成及相关代谢途径，为其功能特性提供了遗传学基础。通过多维度表型分析和基因组特征描述，本研究为将H. coagulans JF1开发为促进体内乙醇代谢的功能性益生菌提供了重要的理论和实验支持。
引言
酒精作为一种精神活性物质和有毒物质，已被确认为全球疾病负担的主要风险因素，导致多种疾病的发展（Cheng等人，2024；Shen等人，2024）。肝脏作为主要负责酒精代谢的器官，直接暴露于乙醇及其主要代谢物乙醛的毒性作用下，从而引发持续的肝细胞损伤（Arab等人，2023）。因此，酒精相关性肝病（ALD）是最常见的肝病病因之一（Thursz等人，2019）。ALD的病变范围包括酒精性脂肪肝、酒精性肝炎、纤维化、肝硬化甚至肝细胞癌（Alvarado-Tapias等人，2024）。ALD的进展受到多种因素的复杂影响，如饮酒持续时间、饮酒模式、遗传多态性、性别和代谢特性（Gao等人，2024；Thiele和Moreno，2024）。其发病机制涉及由酒精代谢引发的多种相互关联的机制，包括肝脏脂质积累、氧化应激、炎症、内质网应激和凋亡级联反应（Yan等人，2023）。此外，长期饮酒还会导致肠道菌群失调，破坏肠道上皮细胞的紧密连接蛋白，增加肠道通透性，使脂多糖（LPS）等细菌产物通过肠-肝轴转运到肝脏，从而引发炎症反应，对肝脏组织造成“二次打击”（Mackowiak等人，2024；Yang等人，2025）。
目前，大多数商业化的解酒产品和清醒剂无法直接分解体内积累的酒精，而是通过促进人体肝脏中ADH和ALDH的活性来加速酒精代谢（Ren等人，2024）。然而，这些酶在人体内的调节是一个复杂的生理过程，外部干预往往因个体差异而效果不一（Jayawardena等人，2017）。一些产品试图通过形成保护性黏膜屏障或在胃肠道（GI）中与乙醇结合来减少酒精吸收（Jeong等人，2019）。尽管如此，这只能延缓酒精进入血液的过程，而不能完全阻止吸收，一旦屏障饱和或结合能力达到极限，酒精吸收就会恢复。此外，许多此类产品缺乏有效的科学证据支持其安全性和有效性，部分产品还可能带来副作用（Verster等人，2021）。
益生菌因其多功能性和健康促进潜力而成为医疗保健领域的重要工具，在多种动物模型和人类临床研究中得到应用（Gao等人，2025）。有证据表明，益生菌可以通过调节肠道微生物群、增强肠道黏膜免疫力、抑制细菌病原体和促进肝脏酶活性来改善ALD（Yang等人，2024；Liu等人，2021；Li等人，2020）。值得注意的是，很少有研究探讨能够直接降解乙醇的益生菌的肝脏保护作用及其潜在机制。
Heyndrickxia (H.) coagulans是一种革兰氏阳性、兼性厌氧、产内孢子的乳酸菌（Saroj等人，2020；Liang等人，2024）。由于其产内孢子的特性，H. coagulans能够在高温、酸性环境和胆盐等恶劣条件下表现出显著的抗逆性（Li等人，2022）。这使得该菌能够在传统益生菌（如Lactobacillus和Bifidobacterium菌株）无法生存的环境中存活，并在环境条件适宜时萌发和繁殖（Mazhar等人，2024）。在含有较高浓度乙醇的微环境中，H. coagulans的内孢子可以形成物理屏障，抵抗乙醇对细菌细胞膜的渗透损伤和细胞内功能酶的变性。因此，H. coagulans能够成功萌发为营养细胞并迅速启动代谢过程。作为一种新兴的益生菌菌株，H. coagulans
在本研究中，从干豆腐、黑豆豆腐、发酵豆酱和鸡肠道内容物中分离出了H. coagulans菌株。通过包括体外乙醇降解效率、益生菌特性、安全性评估、细胞功能测试和全基因组测序在内的全面评估，成功筛选出了具有强乙醇降解能力和优异益生菌特性的H. coagulans JF1菌株。这项研究为开发针对酒精代谢调节和肝脏保护的新功能产品奠定了理论基础。
部分内容摘要
H. coagulans的分离与鉴定
从中国不同地区收集了传统发酵食品样本，并将养殖卢花鸡的肠道内容物转移到无菌离心管中用于进一步实验。每个样本（10克）加入100毫升无菌生理盐水中，以200转/分钟的速度匀浆30分钟。匀浆液依次稀释后，在80°C水浴中孵育10分钟以诱导孢子形成，然后冰镇冷却。随后，取稀释后的样本（0.1毫升）进行扩散
体外乙醇降解效率
从中国传统发酵食品和鸡肠道内容物中分离出20株H. coagulans菌株。在含有5%乙醇的MRS培养基中培养24小时后，测定了它们的乙醇降解率。如图1A所示，所有菌株均具有乙醇降解能力，降解率范围为2.59%至30.26%。其中DA1、DB4和JF1菌株的降解率超过25%，被选为高效乙醇降解的目标菌株
讨论
酒精相关性肝病（ALD）已成为一个严重的全球公共卫生问题。益生菌因具有调节肠道微生物群、免疫反应和肠道上皮细胞相互作用的潜力而被用于ALD的治疗（Lu等人，2020）。我们之前的研究表明，重组Bacillus subtilis fmb8在体外表现出优异的乙醇降解能力，并能减轻小鼠的酒精性肝损伤（Lu等人，2020）。然而，重组菌的安全性问题（如基因转移风险和免疫原性）仍需进一步探讨
结论
从中国传统发酵食品和鸡肠道内容物中分离出的H. coagulans JF1菌株表现出乙醇降解能力。该菌株具有良好的胃肠道耐受性、Caco-2细胞附着性、疏水性、自聚集和抗氧化活性。此外，该菌株对食源性病原体具有抑制作用，对十种常见抗生素敏感，且无溶血作用，从而证实了其生物安全性。在HepG2细胞中，H. coagulans JF1能够减轻
作者贡献声明
卢英健：项目监督、资源管理、项目管理和资金筹集。吕凤霞：项目监督、资源管理、项目管理和资金筹集。李向飞：写作——审稿与编辑、验证。杨飞宇：写作——初稿撰写、数据可视化、方法学设计、实验实施、数据管理、概念构思。庞新怡：写作——审稿与编辑、验证、资金筹集。孙静：写作——审稿与编辑、验证。陈驰：数据分析。未引用参考文献
Jeon和Carr，2020；Konuray Altun和Erginkaya，2021；Peng等人，2023；Saroj和Gupta，2020；You和Arteel，2019。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：32572590）、江苏省高等教育机构优先学术发展计划（PAPD）以及北京科技与商务大学食品风味与健康交叉创新开放项目的支持。
