利用 bacteriocin paracin wx7-1 控制新鲜切辣椒中的单核细胞增生李斯特菌：作用机制及防腐效果

《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Control of Listeria monocytogenes in fresh-cut chili peppers by bacteriocin paracin wx7-1: Activity, mechanism, and preservative efficacy

　　

摘要

新鲜切割的农产品在冷链储存过程中极易受到微生物污染，其中单核细胞增生李斯特菌是一种严重的安全威胁。本研究旨在系统评估工程化细菌素paracin wx7-1的抗李斯特菌活性、作用机制、稳定性及防腐效果。体外实验表明，paracin wx7-1对单核细胞增生李斯特菌具有很强的抗菌能力，最小抑菌浓度（MIC）为4 μmol/L，且在浓度≥16 μmol/L时能完全杀灭该菌。机制研究表明，其具有多靶点的杀菌作用，包括破坏细胞膜、结合DNA、诱导活性氧（ROS）积累以及抑制关键代谢和毒力途径。稳定性测试显示，该物质能够耐受热和酸性至碱性条件，但对蛋白酶和高价金属离子较为敏感。将paracin wx7-1与柠檬酸联合使用作为保鲜处理后，能显著抑制单核细胞增生李斯特菌的数量，减少水分流失和软化现象，保持产品的绿色、维生素C和总酚类物质的含量，并延长保质期。这些结果表明，paracin wx7-1是一种有前景的生物防腐剂，有助于提高新鲜切割农产品的储存质量和安全性。

引言

近年来，由于便捷性、新鲜度和天然营养价值，新鲜切割的水果和蔬菜在消费者中越来越受欢迎。然而，这些经过最少加工的产品的商业可行性受到了保质期短和食品安全风险较高的严重限制。在去皮、切割和清洗等关键加工步骤中，植物组织会受到不可逆的机械损伤[1]。这种损伤会引发生理应激，导致富含营养的细胞液外渗，为微生物附着、定殖和快速繁殖创造了理想的条件[2]。在污染新鲜切割农产品的多种微生物中，单核细胞增生李斯特菌尤其令人担忧。作为一种普遍存在的革兰氏阳性食源性病原体，它具有极强的嗜冷特性，即使在标准冷藏温度（4°C）下也能存活和繁殖。食用被单核细胞增生李斯特菌污染的农产品可能会导致李斯特菌病，这是一种高死亡率的严重感染疾病，尤其危及孕妇、新生儿和免疫系统较弱的人群[3]。例如，过去十年中有多起李斯特菌病召回事件和暴发事件与各种新鲜农产品有关，这凸显了在整个供应链中采取有效干预措施的迫切性。

为了减轻微生物污染，新鲜切割农产品行业传统上依赖化学消毒剂，尤其是含氯的清洗剂。然而，关于化学消毒剂的研究存在诸多争议：氯不仅会降低产品的感官和营养价值，还会与有机物反应生成致癌副产物，如三卤甲烷[4]。因此，食品行业正迫切转向使用天然且高效性的生物防腐剂。细菌素是一类由核糖体合成的抗菌肽，已成为有力的替代品。尼辛是最广泛使用的商业细菌素，但其实际应用常受环境稳定性有限、所需剂量高和抗菌谱窄的限制[5],[6]。为克服这些瓶颈，自组装肽的研究成为食品保存领域的最新前沿方向，能够在低浓度下提供结构稳定且效力强大的抗菌解决方案[7]。

为应对这些关键行业挑战，本研究使用了经过改造的自组装细菌素paracin wx7-1，该细菌素来源于副干酪乳杆菌 WX322产生的亲本肽paracin wx7[7],[8]。研究表明，柠檬酸可通过降低微环境pH值和螯合催化活性化合物氧化降解的金属离子来增强某些细菌素的抗菌效果[9]。然而，细菌素-柠檬酸组合对新鲜切割产品中单核细胞增生李斯特菌的抗菌效果尚未得到充分研究。本研究的主要目标是：(i) 评估paracin wx7-1对单核细胞增生李斯特菌的体外抗菌活性；(ii) 明确paracin wx7-1的多重杀菌机制，包括其对细胞膜完整性和膜电位、DNA结合、活性氧积累及转录组重编程的影响；(iii) 评估paracin wx7-1在食品加工和储存相关条件下的稳定性；(iv) 评估paracin wx7-1与柠檬酸联合使用对人工接种单核细胞增生李斯特菌的新鲜切割辣椒的防腐效果，重点考察微生物负荷的减少、感官质量的保持及保质期的延长。本研究为在供应链中运用细菌素改善新鲜切割农产品的质量和安全性提供了理论基础和技术参考。

章节摘录

最小抑菌浓度（MIC）的测定

根据Cui等人的方法[10]对paracin wx7-1对抗单核细胞增生李斯特菌 ATCC19114的MIC进行了测定。将单核细胞增生李斯特菌接种到新鲜的TSB培养基中，并培养至对数生长阶段，然后用生理盐水稀释至OD_600nm为0.1。向MH肉汤中加入paracin wx7-1，使其达到最大浓度128 μmol/L，随后进行两倍系列稀释。接着，取200 μL含有稀释后的paracin wx7-1的MH肉汤...

细菌素paracin wx7-1对单核细胞增生李斯特菌的MIC

如表1所示，亲本细菌素paracin wx7对食源性病原体单核细胞增生李斯特菌的MIC大于64 μmol/L，相当于超过128.21 μg/mL。而paracin wx7-1对单核细胞增生李斯特菌的MIC为4 μmol/L，相当于7.7 μg/mL。这表明，改造后的paracin wx7-1的抗菌活性比其亲本paracin wx7提高了16倍以上。

结论

工程化细菌素paracin wx7-1在体外对单核细胞增生李斯特菌表现出极强的抗菌活性。MIC评估证实，这种氨基酸修饰后的细菌素显著优于其亲本paracin wx7和商业细菌素尼辛。从机制上看，paracin wx7-1通过浓度和时间依赖的方式破坏了单核细胞增生李斯特菌的细胞结构，迅速破坏了细胞膜完整性并引发了...

作者贡献声明

李阳：数据管理。曾萍：数据管理。李洪海：资金获取、概念构思。易兰华：写作–审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。边玉书：初稿撰写、实验研究、数据管理。林金玲：实验研究、数据管理

作者声明没有已知的可能影响本论文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（编号：32472405）、重庆市海外留学生创业与创新支持计划（编号：cx2025020）、重庆市自然科学基金创新与发展联合基金（编号：CSTB2024NSCQ-LZX0095）以及大学生创新创业培训计划（编号：202510635002）的财政支持。

边玉书|林金玲|李阳|曾萍|李洪海|易兰华

西南大学食品科学学院，中国重庆400715