综合功能表征揭示了小麦来源乳酸菌中独特的功能特性

《Food Bioscience》：Integrated functional characterization reveals distinct functional traits among wheat-derived lactic acid bacteria

　　• 对15株小麦来源的乳酸菌进行了技术特性和益生菌特性的分析。• 碳水化合物利用和酶活性表型显示出高度的菌株水平多样性。• 糖苷酶活性与二糖及糖苷底物的利用相关。• EPS产量与Caco-2细胞黏附能力呈正相关。• 多元聚类将分离株分组，用于发酵食品益生菌筛选。**引言**乳酸菌是一类革兰氏阳性微生物，在食品发酵、保藏、风味形成以及通过产生乳酸和其他生物活性代谢物延长货架期方面发挥着重要作用。除了其技术重要性外，乳酸菌因其益生菌潜力而备受关注，包括调节肠道菌群、增强免疫反应、抑制病原微生物和减轻氧化应激（Hossain等，2024；Marco等，2021；Sharma等，2023）。因此，乳酸菌日益被认为是开发功能性食品、天然生物防腐剂和下一代益生菌制剂的宝贵微生物资源（Minervini等，2015；Todorov，2026；Yilmaz等，2025）。传统上，发酵乳制品一直是乳酸菌分离和鉴定的主要来源（Cichońska & Ziarno，2022）。然而，人们对植物基食品日益增长的兴趣推动了从非乳制品环境中寻找新型乳酸菌的研究，特别是谷物，其为富含碳水化合物、膳食纤维和生物活性化合物的复杂生态位提供了来源（Alfonzo等，2013；Gao等，2026；Minervini等，2015）。小麦（*Triticum aestivum* L.）是世界上种植最广泛的谷物之一，其籽粒和地上组织含有多种微生物群落，包括已适应波动的环境条件和富含碳水化合物的栖息地的乳酸菌群体（Alfonzo等，2017；Chibbar等，2010；Gebre等，2023）。这种适应可能有利于出现具有独特代谢和功能特征的菌株，这些特征不同于通常报道的乳制品来源乳酸菌。因此，这些天然微生物代表了开发谷物特异性发酵剂培养物和适应植物基质的益生菌制剂的有价值候选者。重要的是，益生菌特性日益被认为是菌株依赖性的，而非物种特异性的，仅基于分类学身份进行功能预测并不可靠（Hill等，2014；Marco等，2021）。因此，在考虑工业或益生菌应用之前，全面的菌株表征至关重要。除了分类学鉴定外，选择有前景的乳酸菌还需要评估关键的代谢、技术和益生菌相关特性（Markowiak & ?li?ewska，2017）。这些特性不仅决定发酵剂培养物的技术性能，还决定了它们在胃肠道转运中存活并在宿主中发挥有益作用的能力（Ayed等，2024；Saarela等，2000）。将表型、代谢、技术和益生菌表征与多元统计方法相结合的综合研究对于鉴定具有潜在工业应用的多功能菌株至关重要。基于我们之前描述15株小麦来源乳酸菌的分离鉴定、安全性评估和初步益生菌表征的工作（Gao等，2026），本研究旨在全面表征其代谢、酶学、适应性及其他关键益生菌相关特性。通过碳水化合物利用、酶活性、生长特性和应激耐受性测定，研究了表型多样性和环境适应性。此外，系统评估了关键的益生菌相关性状，包括抗菌活性、共聚集能力、Caco-2细胞黏附、胞外多糖（EPS）产生、自溶活性和抗氧化能力。最后，进行了多元统计分析以阐明功能性状之间的关系，并鉴定出表现出卓越多功能性能的菌株。**章节摘要****乳酸菌菌株和培养条件**本研究使用了15株先前从小麦样品中分离的乳酸菌菌株。这些菌株此前已通过安全性评估，包括溶血活性、抗生素敏感性和黏蛋白降解测试，并确认其可安全用于进一步的益生菌评估（Gao等，2026）。这些菌株在我们之前的工作中已通过16S rRNA基因测序进行分类学鉴定，相应的GenBank登录号列于表1中。**表型区分和碳水化合物利用分析（API 50 CHL）**碳水化合物利用是评估乳酸菌功能多样性的相关表型性状（Cui和Qu，2021）。虽然分子方法对于可靠的分类学鉴定是必要的，但API 50 CHL分析提供了关于在规定测定条件下表达的表型的补充信息（Li等，2024；Rodríguez等，2022）。API 50 CHL图谱使用ABIS鉴定平台进行解读，并与先前获得的物种分配进行比较。**结论**本研究提供了对小麦来源乳酸菌的全面表型、技术和益生菌相关表征，证明了测试菌株之间存在显著的功能多样性。尽管几个分离株属于同一物种，但它们在碳水化合物代谢、酶活性、生长性能、应激耐受性、细胞表面特性、抗菌活性、胞外多糖产生、自溶活性以及……**CRediT作者贡献声明****高维兰：** 写作——初稿，可视化，验证，方法学，调查，正式分析，数据管理，概念化。 **Laura Hernández-García：** 写作——审阅与编辑，可视化，方法学，调查，概念化。 **Francisco Barba：** 写作——审阅与编辑，可视化，监督，资源，项目管理，资金获取，概念化。 **Pedro Martínez Culebras：** 写作——审阅与编辑，可视化，验证，监督，……**未引用文献**Liu等，2024；Zhao等，2023。**利益冲突声明**作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的相互竞争经济利益或个人关系。**数据可用性**数据将根据要求提供。**生成式AI使用声明**ChatGPT（OpenAI）仅用于英文编辑和校对。所有科学内容、解释和结论均由作者全权负责。**资助**本工作得到WHEATBIOME项目的资助——根据资助协议N° 101084344的Horizon Europe工作计划。**利益冲突声明**? 作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的相互竞争经济利益或个人关系。**致谢**高维兰获得中国国家留学基金委（CSC）博士奖学金资助（编号：202308420028）。Laura Hernandez-Garcia持有与WHEATBIOME项目相关的合同。高维兰|Laura Hernández-García|Noelia Pallarés|Juan Manuel Castagnini|Francisco J. Barba|Pedro Vicente Martínez Culebras