《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Histamine accumulation in cheese: genetic determinants, biofilm interactions, and control strategies targeting Lentilactobacillus parabuchneri: A review
背景：奶酪是一种发酵乳制品，其复杂的微生物群和成熟条件可能促进微生物危害，包括生物胺如组胺（histamine）的积累。组胺通过微生物组氨酸脱羧作用产生，并受pH、温度、盐含量和底物可用性的影响，对消费者构成毒理学关注。范围与方法：本综述研究了奶酪中组胺的积累，重点强调副布氏乳酸杆菌（Lentilactobacillus parabuchneri）作为关键产组胺菌种。研究人员聚焦于组胺形成的遗传决定因素、乳制品环境中生物膜介导的持久性，以及当前和新兴的旨在控制产组胺细菌并减少奶酪制作和成熟过程中组胺积累的策略。主要发现与结论：副布氏乳酸杆菌的产组胺能力与组氨酸脱羧酶基因簇（histidine decarboxylase gene cluster, hdc cluster）相关，该基因簇位于通过水平基因转移（horizontal gene transfer, HGT）获得的基因组岛上。某些菌株在奶酪成熟过程中积累的组胺水平可超过1000 mg/kg。在乳制品环境中的持久性主要与加工表面的生物膜形成有关，这可能促进水平基因转移并降低卫生效果。尽管传统控制依赖于卫生牛奶收集、清洁与消毒、巴氏杀菌和发酵剂选择，但仍需要补充的生物和技术策略来加强奶酪中组胺的控制。具有低脱羧酶活性、竞争性排斥能力或组胺降解潜力的精选乳酸菌或酵母可能预防组胺形成或减少积累的生物胺。新兴工具，包括噬菌体、抗菌涂层、酶-细菌素系统以及基于分子或传感器的监测，为控制生物膜、抑制组胺生产和提高奶酪安全性提供了有前景的机会。
1. 引言
奶酪是一种古老的乳制品，已从农场小规模生产发展为工业规模，约占全球牛奶产量的40%。奶酪的安全性和质量在很大程度上受成熟过程中发酵乳凝块的微生物群驱动。然而，全年保持奶酪质量的一致性，特别是手工奶酪，仍是一个挑战。影响奶酪安全的关键因素是微生物产生生物胺（biogenic amines, BAs）的能力。BAs是通过微生物介导的前体氨基酸酶促脱羧，或通过醛和酮的胺化和转氨作用形成的有机碱性含氮化合物。它们包括脂肪族（腐胺、尸胺、精胺、亚精胺）、芳香族（酪胺、2-苯乙胺）或杂环（组胺、色胺）结构。它们在生乳奶酪等发酵食品中的存在源于原料固有的微生物酶，或腐败微生物的酶。组胺、酪胺、腐胺或尸胺等BAs参与毒理学过程，引起头痛、心率加快、荨麻疹、恶心、过敏和血压变化。其中，组胺是临床相关中毒事件的主要化合物。腐胺和尸胺通常毒性有限，但可通过干扰组胺解毒途径并增加其生物利用度来增强组胺毒性。此外，组胺和酪胺之间已描述有协同作用，当两者同时存在时可能增强血管活性和细胞毒性效应。因此，组胺与酪胺一起，因其毒性及其在奶酪中的高流行率而构成最大的化学安全风险，在成熟过程中可积累。
组胺通过组氨酸酶促脱羧形成；这是细菌在酸性环境中使用的生存机制。食物中高浓度组胺可引起中毒，尤其是解毒系统低下的易感消费者。部分原因是二胺氧化酶（diamine oxidase, DAO）缺乏，该酶对体内组胺分解至关重要。健康个体摄入75 mg组胺即可引起中毒，而食用含400 mg/kg的食物被认为是危险的，摄入1000 mg/kg可导致严重中毒。大规模调查已记录了奶酪中此类浓度的出现。例如，对代表143种欧洲品种的250种商业奶酪的分析显示，39.2%的样本检出组胺，浓度范围为2.04至1320.46 mg/kg。值得注意的是，约10.8%的奶酪超过200 mg/kg。组胺积累特别与成熟奶酪和生乳奶酪相关，而巴氏杀菌乳生产的奶酪和非成熟品种通常观察到较低水平。
组胺是欧盟唯一设定法定限量的生物胺。根据欧盟委员会法规(EC) No. 2073/2005，为与高组氨酸含量相关的鱼类产品（200 mg/kg）、在盐水中进行酶成熟的鱼类产品以及通过发酵生产的鱼露（400 mg/kg）设定了最高水平。相比之下，美国食品药品监督管理局（FDA）未对跨食品类别的组胺设定正式法定最高限量，但针对鱼类和鱼类产品实施50 mg/kg的执行行动水平，作为其通过HACCP预防措施实施的鲭毒素（组胺鱼类中毒）危害控制框架的一部分。
在此背景下，消费者暴露应结合膳食摄入量而非仅浓度来解释。在欧洲人群中，平均奶酪消费量约为每人每年20-23 kg（约50-60 g/天），各国间差异显著。以这些摄入水平，一份含1000 mg/kg组胺的奶酪可提供约50-60 mg组胺，已接近敏感个体不良反应相关的值。此外，实际饮食中组胺暴露很少孤立，因为发酵食品常共同消费。例如，葡萄酒含有约10-23 mg/L组胺，与奶酪联合摄入可能增加总暴露量。
消费者易感性进一步受DAO活性个体间差异调节，该活性受遗传、生理和环境因素影响。组胺不耐受估计影响约1-3%的人口，但由于缺乏标准化诊断标准，患病率仍不确定。
在毒理学层面，人类组胺的无观察到有害作用水平（NOAEL）尚未正式确立；然而，膳食风险评估和临床证据表明，易感个体在约50-75 mg组胺剂量下可能发生不良反应，个体间差异较大，取决于肠道降解能力（DAO活性）和可能增强毒性的其他生物胺（如酪胺）的存在。
然而，对于乳制品没有官方规定，尽管奶酪中组胺浓度可从痕量到超过1000 mg/kg。奶酪缺乏监管限量部分原因是奶酪类型、制造实践、成熟条件和消费模式的巨大差异，导致组胺积累差异较大。此外，由于缺乏明确定义的剂量-反应关系以及组胺耐受性的显著个体间差异，特别是与DAO活性相关，建立通用阈值变得复杂。这些因素目前阻碍了为乳制品制定统一的基于风险的安全限量。
在发酵乳制品中，生物胺主要由某些乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）形成，这些乳酸菌来源于生乳，作为发酵剂乳酸菌（starter lactic acid bacteria, SLAB）有意添加，或作为非发酵剂乳酸菌（non-starter lactic acid bacteria, NSLAB）通过环境污染在奶酪制造和成熟过程中引入。SLAB被有意选择并添加以启动发酵、驱动酸化并确保一致的质地和风味，而NSLAB并非有意接种，但可在成熟过程中增殖，常在生物胺形成中起主要作用。兼性异型发酵乳杆菌（如干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌）和专性异型发酵菌种（如短乳杆菌、发酵乳杆菌、副布氏乳杆菌）有助于奶酪风味、质地和食品安全。副布氏乳杆菌构成NSLAB群落的重要部分，已被报道为奶酪中组胺的主要生产者，即使在冷藏温度下也能合成高水平。
生乳制成的奶酪和成熟期较长的奶酪倾向于积累更高水平的组胺。这种关联反映了微生物因素（如土著产组胺细菌的持久性）和技术因素（包括发酵剂选择、卫生实践和成熟条件）。此外，延长成熟提供了有利条件，如低pH、游离氨基酸释放以及足够时间刺激组氨酸脱羧酶（histidine decarboxylase, HDC; EC 4.1.1.22; KEGG orthology K01590）的活性，该酶负责将组氨酸转化为组胺。该酶的产生由hdc基因簇编码，通常包括结构基因hdcA（编码HDC），以及参与组氨酸摄取和磷酸吡哆醛辅因子循环的其他基因。细菌中存在两种主要HDC类型，分别与革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌强相关，具有不同但部分保守的周围基因簇。因此，虽然HDC酶催化脱羧反应本身，但hdc基因簇使其合成得以实现和调控，建立了微生物遗传学与组胺生化生成之间的直接机制联系。该基因簇的表达受环境因素强烈影响，将微生物代谢与组胺积累直接联系起来。此外，一些与食品微生物学相关的产组胺细菌，特别是副布氏乳杆菌，可以形成生物膜。
生物膜是嵌入自产细胞外基质中的结构化微生物群落，可增强营养保留，提供对环境胁迫的保护，并促进生产批次间的交叉污染，从而促进产组胺微生物的持久性和传播。
已有几篇综述讨论了食品中的组胺和其他生物胺，但大多数主要关注鱼类和鱼类衍生产品，其中组胺受到特别监管。发酵乳制品，特别是奶酪，受到的关注相对较少，现有综述通常提供广泛的描述性概述，而未专门解决该问题的微生物来源。在此背景下，副布氏乳杆菌值得特别关注，因为它已成为生乳奶酪中组胺积累的主要贡献者之一。此外，很少有综述严格整合其组胺产生的遗传决定因素、生物膜相关的持久性、特定控制策略以及仍限制有效缓解的知识空白。因此，针对副布氏乳杆菌和具有潜在工业应用性的新兴技术的专题综述，提供了超越先前一般综述的附加价值。
本综述强调了副布氏乳杆菌在奶酪成熟过程中组胺形成和积累中的作用，强调了调节该过程的遗传和物理化学条件。它还研究了乳制品设施内的环境因素如何促进生物膜形成和持久性，并总结了控制副布氏乳杆菌和降低奶酪中组胺水平的预防策略。
2. 搜索策略与文章选择
本工作作为一项叙述性（非系统性）文献综述进行，重点关注与奶酪和乳制品环境中副布氏乳杆菌相关的组胺产生、生物膜形成和控制策略。文献检索使用Web of Science和PubMed，应用关键词组合，如“Lentilactobacillus parabuchneri”、“Lactobacillus parabuchneri”、“histamine”、“biogenic amines”、“biofilm”、“cheese”、“dairy processing”、“hdc gene AND detection methods”和“control strategies”。使用布尔运算符（AND/OR）细化结果。检索涵盖1993年至2026年的出版物。仅考虑以英文发表的同行评审文章。研究最初根据标题和摘要进行筛选，随后评估与综述范围的相关性。当文章涉及以下至少一个主题时被纳入：组胺产生、生物膜形成、副布氏乳杆菌的发生和生态学、分子检测技术或乳制品环境中的控制策略。不直接相关的研究被排除。共纳入100篇同行评审文章，基于其与综述范围的相关性。其中，2016年至2026年间发表的70项研究突出了对产组胺乳酸菌、分子检测技术和生物膜相关持久性的研究扩展。早期研究在提供基本背景或方法学见解时被纳入。为清晰起见，文献按主题类别组织，如表中所示。
3. 副布氏乳杆菌及其在奶酪生产中的作用
副布氏乳杆菌是一种革兰氏阳性、无动力、兼性厌氧、过氧化氢酶阴性的杆菌，常规在De Man、Rogosa和Sharpe培养基（MRS）中于37°C、厌氧条件下培养72小时。某些菌株可在低至5°C的温度下生长，在冷藏下保持代谢活性并继续组胺合成。该细菌表现出影响奶酪成熟和微生物动态的双重代谢行为。在发酵初期，该细菌积极发酵糖类产生乳酸，降低食品基质pH。这种酸化不仅影响风味发育和保存，还促进某些菌株的生物膜形成。然而，在长期厌氧和酸性条件下，特别是在奶酪成熟后期，副布氏乳杆菌可将积累的乳酸转化为乙酸盐、CO
2和1,2-丙二醇。来自异型发酵代谢的CO
2产生可能有助于奶酪基质内的气体积累，这与根据奶酪类型形成不希望的孔眼结构或结构缺陷有关。相比之下，1,2-丙二醇产生对pH变化的影响可忽略不计。相反，通过精氨酸脱亚氨酶途径和组胺形成产生的氨对pH调节有更相关的影响，两者均可通过降低强酸浓度有助于局部pH升高，这可能破坏奶酪基质的物理和微生物平衡，使其更易受有害微生物影响，并损害其限制腐败生长的自然能力。
副布氏乳杆菌还已知将组氨酸脱羧为组胺，由HDC催化。负责组胺产生的基因位于称为hdc操纵子的特定遗传区域内，该区域已被广泛描述为乳制品环境中组胺生物合成的中心位点。总之，这些生理和遗传特征，加上形成生物膜的能力，有助于副布氏乳杆菌在奶酪生产环境中的持久性及其参与组胺积累，从而构成乳制品食品安全的主要关注。
3.1. 通过hdc基因簇产生组胺
副布氏乳杆菌表现出显著的遗传多样性，仅约40%的编码序列在从不同环境（如唾液、乳制品和发酵食品）分离的菌株中保守。这种遗传变异性表明该生物体适应不同生态位的能力，包括奶酪这一高度专业化和营养丰富的环境，其中选择压力驱动维持支持在低pH和高盐浓度下生长和生存的基因。
奶酪微生物群的基因组可塑性由可移动遗传元件（mobile genetic elements, MGEs）驱动，这些元件可通过水平基因转移（HGT）介导细胞间新代谢性状的获得。这种交换通过接合（通过直接细胞间接触转移遗传物质）、转化（从周围环境中摄取游离DNA片段）和转导（由噬菌体介导的DNA转移）发生。后者在乳制品环境中尤为重要。在奶酪基质中，噬菌体已被证明高度普遍，并在整个发酵和成熟过程中与细菌种群建立持续相互作用。转导使大DNA片段（包括负责生物胺产生的复杂基因簇）能够在不同细菌菌株之间转移。在此背景下，已有假设认为副布氏乳杆菌通过HGT获得hdc基因簇。基因组分析被认为表明该基因簇位于一个基因组岛内，该岛是通常与HGT相关的离散DNA区域。该岛的特征是GC含量高于周围基因组，并侧翼有转座酶和整合酶基因。这些特征与hdc基因簇可能最初通过质粒引入并随后整合到染色体中的假设一致。移动相关元件的持久性可能不仅有助于hdc基因簇的初始细胞间获得，还有助于其后续细胞内整合、基因组稳定化和在细菌基因组中的长期维持。
已鉴定并表征了两个HDC家族。一个家族需要磷酸吡哆醛作为辅因子，存在于革兰氏阴性菌中，尤其是与鲭鱼中组胺积累相关的菌，如摩根氏菌属和发光杆菌属。这些微生物被认为是鱼类中主要的组胺生产者，并已涉及由食用组胺污染海鲜引起的多起鲭鱼中毒病例。另一个家族拥有共价结合的丙酮酰基作为辅基而非磷酸吡哆醛，存在于革兰氏阳性菌中，包括乳酸菌，如酒酒球菌、希氏乳杆菌或副布氏乳杆菌，这些菌更常与发酵食品和乳制品环境相关。本综述重点关注后者HDC家族，因为它对应于副布氏乳杆菌中存在的HDC类型。
在该菌种中，组胺生物合成由hdc基因簇介导。它包括hdcA基因，编码脱羧组氨酸的酶（HdcA）；hdcB基因，参与HdcA的成熟（HdcA以前酶形式合成，需要HdcB对其C端区域进行蛋白水解切割以激活）；以及hdcC基因，编码组氨酸/组胺反向转运蛋白，促进组氨酸进入细胞并同时输出组胺。一个推定的hisS基因，编码组氨酰-tRNA合成酶样蛋白，通常存在于副布氏乳杆菌和其他携带该基因簇的菌种的hdc基因簇内或附近。虽然组氨酰-tRNA合成酶通常通过催化组氨酸与其同源tRNA的连接参与蛋白质合成，但位于hdc基因簇内的hisS基因被认为是组胺生物合成岛的一部分，通常组织为hdcC–hdcA–hdcB–hisS。重要的是，副布氏乳杆菌在hdc基因簇外还有一个属于核心基因组的第二个染色体hisS基因，该基因履行蛋白质合成所需的看家功能。因此，产组胺能力的存在与否取决于hdc基因簇的出现，而非组氨酰-tRNA合成酶基因本身的存在。
当产组胺细菌响应环境胁迫（特别是酸性条件）激活其生存机制时，HdcC反向转运蛋白促进组氨酸进入细胞。一旦进入，组氨酸被HdcA酶脱羧产生组胺。该反应消耗一个质子，从而有助于细胞内局部pH升高。当需要排出组胺时，HdcC反向转运蛋白逆转其活性将组胺输出细胞外。这种生电性反向转运不仅排出组胺，还产生质子动力，支持细胞稳态和能量平衡，使细菌能在不利条件下生存。一旦在细胞外，组胺可在细胞外介质中积累，促进其在生产和成熟链中奶酪中的浓度增加。在某些情况下，细胞外微生物组胺降解酶可降解组胺，尽管其活性取决于酶丰度、底物浓度和pH等因素。
在奶酪细菌分离物中，hdc基因簇已在多种菌种中鉴定，然而，副布氏乳杆菌是主要且最高水平的组胺生产者。一些研究表明，生乳生产的奶酪可能比巴氏杀菌乳生产的奶酪面临更高的组胺积累风险。这种增加的风险与缺乏热灭活步骤以及存在更多样化的土著微生物群（包括副布氏乳杆菌等产组胺细菌）有关。支持这一假设，一项对67个奶牛场的调查发现，19.1%的生乳样本中存在产组胺细菌，其中97.4%的阳性样本检出副布氏乳杆菌，在某些情况下达到约2.4×10
3基因组当量/mL。相比之下，巴氏杀菌大大减少了营养微生物种群，加上使用确定的发酵剂，可能限制产组胺微生物群的建立和增殖。
值得注意的是，这种能力是菌株依赖性的，有些菌株产生高水平，而另一些则未产生可检测量。在所研究的分离物中，副布氏乳杆菌IPLA 11122菌株在奶酪模型中在4°C至12°C温度下28天内达到超过445 mg/kg组胺的最高水平。该菌株在实验室条件下8°C下14天后还可显著增加组胺浓度，范围从118至1838 mg/kg，远远超过欧盟法规为鱼类设定的200 mg/kg最大推荐限量。然而，这些值是在实验性补充组氨酸的磨碎成熟奶酪中获得的，该模型旨在评估菌株在有利条件下的产组胺潜力。因此，不应直接视为代表商业奶酪生产。
在工业成熟条件下，组胺积累通常较慢，取决于通过蛋白水解活性从酪蛋白逐渐释放游离组氨酸，这可能需要数周或数月的成熟。因此，体内组胺形成不仅受产组胺菌株存在的影响，还受底物可用性和成熟动态的影响。其他奶酪制作研究也支持这一点，其中组胺积累强烈依赖于副布氏乳杆菌的初始接种水平、奶酪制作过程和成熟持续时间。
相比之下，其他菌株如IPLA 11117和IPLA 11150在补充组氨酸的MRS肉汤中培养时表现出明显较低的产组胺能力。在相同实验条件下培养71天后，通常产生低于56 mg/kg的浓度。
缺乏监管部分与典型消费模式有关，因为鱼类的消费量通常大于陈年奶酪。风险评估研究表明，对于消费量较小的食物（如奶酪），可接受更高的耐受水平，这突出了进一步评估通过乳制品暴露组胺的必要性。
除了对食品安全的影响，hdc基因簇似乎赋予副布氏乳杆菌在奶酪环境中的生态优势。组胺产生和输出有助于细胞内pH稳态，促进在酸性条件下的生长和生存。尽管副布氏乳杆菌通常被认为是一种弱酸化剂，但其在奶酪成熟过程中的代谢转向乳酸降解以及组胺和其他碱性代谢物的产生。这种活性可能促进奶酪基质的逐渐脱酸，增强细菌持久性。然而，这种适应机制直接与组胺积累相关，使其成为奶酪安全的重要关注点。
3.2. 生物膜形成
奶酪中组胺积累不仅受产组胺细菌存在的影响，还受其在加工环境中持久性的影响。发酵期间的早期酸化可促进副布氏乳杆菌生物膜形成，因为低pH作为环境胁迫触发生物膜发育作为生存策略。生物膜保护表面附着细胞（固着细胞）免受环境胁迫以及清洁和消毒程序（C&D）的影响。此外，副布氏乳杆菌生物膜可在成熟和成熟后步骤（如磨碎或切片）中发育，其中营养可用性、湿度和表面条件有利于细菌附着和生物膜成熟。这些生物膜作为持续的污染源，从而促进最终产品中进一步的组胺积累。
副布氏乳杆菌的生物膜形成遵循公认的多步骤过程。初始阶段涉及浮游细胞（自由生活、未附着细胞）可逆地附着到惰性表面。附着主要由细胞表面特性决定，包括疏水性、电荷相互作用以及表面附属物（如菌毛和伞毛）的存在，如副布氏乳杆菌乳制品分离物所证明。初始粘附后，副布氏乳杆菌菌株逐渐转向产生基质的表型。该阶段的特点是分泌胞外多糖（EPS）以及胞外DNA和类淀粉样蛋白组分，如在强生物膜形成乳制品分离物中观察到的。这些基质成分的积累促进了密集的多细胞聚集体和长链细胞排列的形成。粘附程度因菌株遗传特性和表面特性而异。随着生物膜成熟，生物膜发育成高度结构化的三维结构，由致密的EPS-蛋白质-eDNA网络组成，增强在乳制品加工条件下的机械稳定性和持久性。在副布氏乳杆菌中，这种结构已被直接可视化，并与对C&D程序耐受性增加以及乳制品厂不锈钢表面上的长期存活相关。在此成熟阶段，群体感应（细菌细胞间的化学通讯）使EPS产生、胁迫响应和集体行为得以协调调控。这种协调驱动功能分化，使不同细胞亚群承担专门角色，有助于生物膜的整体稳定性和持久性。固着群体的长期存活可能对组胺积累特别重要，因为持久性生物膜可以维持hdc阳性细菌的活性库，持续产生组胺，持续整个成熟期。在最终分散阶段，细胞响应环境线索（如营养耗竭或基质降解）而脱离，使新生态位得以定殖。除了赋予弹性，生物膜作为结构化微生物群落，通过增加细胞间通讯增强HGT，从而促进hdcA基因在共存细菌中的传播。然而，只有当受体细菌已经拥有必要的补充机制或整个基因簇通过MGEs（如质粒）转移时，hdcA才能赋予产组胺潜力。此外，成熟生物膜内异质性微环境可能影响组胺产生。氧、营养物、代谢物和pH的梯度产生与浮游条件明显不同的生理生态位，可能影响hdc基因簇的表达。这种可能性特别相关，因为副布氏乳杆菌中hdc基因簇的表达已被报道为pH依赖性的，与组氨酸脱羧在乳酸菌酸胁迫适应中的作用一致。因此，生物膜内可能发展的局部酸性条件可能提供有利于组胺生物合成的微环境背景。尽管这种关系尚未在副布氏乳杆菌中得到证明，但生物膜相关的微环境可能不仅有助于产组胺菌株的持久性，还有助于产组胺性状的调控和传播，代表了未来研究的重要领域。
菌株如副布氏乳杆菌IPLA11150和IPLA11151被认为是强生物膜生产者。这两种菌株形成的生物膜主要由类淀粉样蛋白、胞外DNA（eDNA）和EPS组成，产生由未分裂细胞长链组成的团块。这些菌株表现出组织良好的附着，有效覆盖整个细胞外基质表面。相反，这与菌株如副布氏乳杆菌IPLA 11117和11122不同，它们被认为是弱生物膜生产者。它们的生物膜显示出低细胞附着，表明细胞外基质表面覆盖范围较小。
副布氏乳杆菌生物膜的形成和成熟受环境条件显著影响，包括温度、pH、盐浓度、碳源和表面材料类型。该研究调查了在模拟奶酪加工常见条件下副布氏乳杆菌菌株的生物膜形成能力。所有菌株在37°C下48小时后生物膜形成达到峰值，尽管强生产者能够在仅12小时内形成显著生物膜生物量。在冷藏温度（<8°C）下，生物膜生物量显著减少，可能反映较低代谢活性和较慢细胞增殖。然而，这种减少可能主要与生长速率降低有关，而非较低的内在生物膜形成能力。在奶酪成熟典型温度（12-24°C）下仍发生中等生物膜形成。发酵过程中乳酸产生的酸性条件增强了中等和强生产者的生物膜生物量，而弱生产者受到抑制。碳源类型调节生物膜形成，葡萄糖支持最强生物膜发育，而半乳糖或乳糖在中等和弱生产者中导致可变生物膜水平。奶酪生产中有时使用的2-3% NaCl盐浓度抑制了副布氏乳杆菌生物膜形成，可能是由于渗透胁迫影响代谢和胞外聚合物分泌。另一方面，表面材料也影响粘附。不锈钢（最常见的乳制品表面，因其易于清洁和耐受严苛处理）支持生物膜形成，尽管副布氏乳杆菌更容易附着在粗糙或多孔材料（如木材或橡胶）上。高粘附菌株，如IPLA 11151，即使在不锈钢上也能形成大量生物膜，突出了其强生物膜形成潜力以及奶酪生产中持久污染的相关风险。这些发现表明，在发酵初期低pH时以及成熟和成熟后阶段，生物膜形成最有可能，使这些阶段不仅对控制奶酪基质中产组胺细菌的积累至关重要，而且对限制同时有利于生物膜持久性和组胺生物合成的环境条件也至关重要。
如图4所示，强生物膜生产菌株的一个显著遗传特征是存在位于低拷贝质粒上的菌毛基因簇（pilus gene cluster, PGC）。该基因簇编码分选酶介导的菌毛，类似于最初在鼠李糖乳杆菌GG染色体中表征的SpaCBA菌毛系统，该菌毛促进表面粘附。值得注意的是，在部分乳酸杆菌菌株中，如干酪乳杆菌LOCK 0919，spaCBA-srtC簇已在质粒（pLOCK 0919）上鉴定，表明该操纵子也可存在于MGEs上，增强其HGT潜力。SpaCBA簇通常包含四个基因：三个编码菌毛蛋白，一个主要菌毛蛋白形成主要菌毛结构，两个辅助菌毛蛋白（尖端和基底）提供稳定性和粘附；第四个编码分选酶，该酶组装菌毛蛋白并将菌毛共价锚定到细胞壁。在其他干酪乳杆菌属中发现的菌毛组装所需保守基序也已在副布氏乳杆菌中鉴定，支持该细菌编码功能性菌毛的观点。PGC位于可移动质粒骨架内，侧翼有转座子，富含开放阅读框、插入序列和移动基因mobA，表明高遗传可塑性和HGT潜力。需要强调的是，PGC位于质粒上与基因在密切相关的乳制品相关细菌之间交换的可能性一致，因为质粒相关的粘附决定因子和相关的MGEs已被证明在乳杆菌属中是可移动的。这表明粘附相关性状的传播可能发生在乳制品相关的微生物群落中，尽管副布氏乳杆菌PGC的直接转移事件尚未得到实验证明。
3.3. 其他遗传性状
如前所述，副布氏乳杆菌的生态成功高度依赖于其基因组可塑性，这是其与相关菌种如布氏乳杆菌共有的特征。这种适应性由通过HGT获得新性状和维持遗传稳定性之间的动态平衡驱动。其开放泛基因组富含MGEs，包括接合性和可移动性质粒、噬菌体和转座子，促进专业代谢能力（如hdc基因簇）的快速获得。这些通常位于基因组岛上，通过其不同的碱基组成识别的独特区域，提供关键的生态位特异性优势，如降解替代碳水化合物或氨基酸的能力。
作为基因组多样化和稳定性之间平衡的一部分，CRISPR-Cas系统在相关乳杆菌（如布氏乳杆菌）中广泛存在，并包含靶向噬菌体和质粒的间隔区。尽管CRISPR-Cas系统在副布氏乳杆菌中尚未被广泛表征，但它们可能通过限制外源DNA的掺入来影响携带适应性性状的MGEs的获得和维持。因此，这些系统可能间接影响与组胺产生、生物膜形成和乳制品环境持久性相关的遗传决定因子的传播，尽管目前缺乏副布氏乳杆菌中此类作用的直接证据。
除了遗传移动性和防御机制，副布氏乳杆菌表现出显著的代谢专业化，支持从早期发酵到长期成熟期的生存。特别是，精氨酸脱亚氨酶（ADI）和胍基丁胺脱亚氨酶（AgDI）途径在能量产生和胁迫缓解中起关键作用。这些途径产生ATP并释放氨，有助于在酸性条件下维持细胞内pH稳态。这种缓冲作用补充了消耗质子的组氨酸脱羧反应，共同增强酸耐受性和在低pH奶酪基质中的长期持久性。另一个常被低估的副布氏乳杆菌生态适应度贡献者是其对食品保存相关胁迫的抵抗力。尽管菌种特异性研究仍然稀少，但LAB的基因组和生理学研究表明，乳制品相关乳杆菌的附属基因组通常编码广泛的胁迫响应决定因子。这些包括参与酸和渗透胁迫耐受性（如F
1F
0-ATP酶系统和相容溶质转运蛋白）、氧化胁迫防御（如硫氧还蛋白、过氧化物酶和超氧化物歧化酶）以及替代碳水化合物利用途径的基因。这些性状对于奶酪制造和成熟过程中的生存至关重要，其中微生物暴露于波动的pH、升高的盐浓度、减少的氧气可用性和逐渐的营养耗竭。这些功能在附属基因组中的富集表明，胁迫抗性是塑造乳制品生态系统中副布氏乳杆菌种群结构的主要选择驱动因素。
乳酸菌的安全性概况是食品生产中的关键考虑因素，特别是对于表现出广泛基因组可塑性的菌种。许多乳杆菌对氨基糖苷类、环丙沙星和甲氧苄啶等抗生素表现出内在抗性，主要是由于膜通透性降低、外排泵活性和细胞壁特性。这些内在抗性通常被认为是不可转移的，且临床相关性有限。相比之下，已在几种乳杆菌属和副布氏乳杆菌属菌种中检测到赋予四环素和大环内酯类（如红霉素）抗性的获得性抗性基因，这些基因通常与MGEs（如质粒和转座子）相关。最近对从生乳乳制品中分离的LAB的调查显示，食品相关LAB菌株中广泛存在抗生素抗性基因（antibiotic-resistant genes, ARGs）。在2025年一项对意大利北部乳制品中LAB的研究中，40.7%的分离物通过PCR携带至少一个ARG，鉴定出赋予四环素（tetK, tetM, tetS, tetB, tetL）、大环内酯类（ermB）、β-内酰胺类（blaTEM）和喹诺酮类（qnrS）抗性的基因。该研究中，包括乳杆菌属、乳球菌属、明串珠菌属和链球菌属在内的多个属携带ARGs，强调了LAB作为可转移抗性决定因子库的潜力。如前所述，副布氏乳杆菌表现出显著的菌株水平多样性，并从多种生态位中分离，包括乳制品、唾液和其他发酵食品。此外，其基因组包含许多MGEs，表明具有显著的遗传交换潜力。考虑到密切相关的LAB菌种已被证明携带与质粒和其他可移动遗传元件相关的可转移ARGs，不能排除该菌种可能作为ARGs在食物链中传播的库或中间体。尽管尚未证明副布氏乳杆菌中组胺产生与抗菌素耐药性之间的直接关联，但适应性性状在MGEs上的共定位理论上可能有利于持久性、定殖或组胺产生相关的决定因子与ARGs的同时传播。这种担忧在生乳奶酪中尤其相关，因为活的LAB在整个成熟过程中持续存在，并可能与其他奶酪微生物群成员相互作用。因此，这可能促进可转移抗菌素耐药性决定因子超越乳制品环境的传播，可能通过食物链增加消费者暴露
