植物乳杆菌LWQ17对产生拉丝的芽孢杆菌属的抗菌机制及其在预防中国蒸面包拉丝腐败中的应用

《Food Control》:Antimicrobial mechanism of Lactiplantibacillus plantarum LWQ17 against roping-forming Bacillus species and its application in preventing rope spoilage of Chinese steamed bread

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月21日 来源:Food Control 7.0

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   •Bacillus物种被鉴定为夏季绵发变质CSB中的优势腐败微生物。•L. plantarum LWQ17在酸性条件下表现出更强的抗Bacillus活性。•将LWQ17与45°C热处理相结合,可将CSB的保质期延长至10天。•经pH调节的CSB在夏季条件下保质期延长了2天。引

  
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    Bacillus物种被鉴定为夏季绵发变质CSB中的优势腐败微生物。
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    L. plantarum LWQ17在酸性条件下表现出更强的抗Bacillus活性。
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    将LWQ17与45°C热处理相结合,可将CSB的保质期延长至10天。
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    经pH调节的CSB在夏季条件下保质期延长了2天。

引言

中国馒头(CSB)是一种传统的发酵小麦类主食,在全国及部分亚洲国家被广泛食用(Zhu, Xiong, Wang, & Ju, 2020)。传统上,CSB以小规模生产且制备后不久即被消费;然而,随着现代交通、物流和食品加工技术的快速发展,CSB产业已逐渐向大规模工业化和延伸配送系统转变(Li, et al., 2024; Yang, et al., 2022)。在这种消费模式下,从生产到消费者购买的时间可能超过数天,这对产品在储存和运输期间的稳定性和保质期提出了更高的要求。然而,CSB由于营养丰富且含水量高,在常温运输过程中极易受到微生物污染(Zhao, et al., 2022),导致保质期较短且资源浪费,通常不足3天(Chen, et al., 2023)。因此,越来越多的关注被集中在开发常温条件下CSB的保鲜技术上(Ajani, Zhu, & Sun, 2022; Sheng, Guo, & Zhu, 2015; Zhao, et al., 2022)。目前的保鲜策略主要涉及物理方法,包括气调包装(Wyrwisz, Karp, Kurek, & Moczkowska-Wyrwisz, 2022)、辐照处理(González, et al., 2017)和无菌包装(Ahn & Kwon, 2025)。这些技术主要旨在抑制或消除腐败微生物,尤其是霉菌,从而延长在室温储存和运输期间的保质期。然而,此类方法仍存在若干缺陷,包括操作成本高、加工不便以及对产品质量和消费者接受度产生不利影响(Ma, et al., 2024)。
在实践中,这些挑战在夏季尤为严峻。CSB在运输或中转站经常暴露于长时间的高温高湿环境中,往往超过24小时。在此条件下,Bacillus芽孢易于萌发和增殖,导致绵发变质——一种严重损害质量和安全的细菌性劣变(Valerio, et al., 2012)。该问题在夏季尤为突出,给制造商带来重大经济损失(Sheng, Guo, & Zhu, 2015)。尽管高通量测序已鉴定出Bacillus物种是CSB中的主要腐败细菌(Ma, Mu, & Zhou, 2021),但大多数现有保鲜策略侧重于霉菌控制而非细菌抑制。这凸显了对预防细菌性腐败的靶向策略的迫切需要。
乳酸菌(LAB)天然存在于酸面团中,酸面团是CSB的传统发酵剂,利用具有抗菌活性的LAB作为保护性发酵剂代表了一种有前景的原位生物保鲜策略(Ma, et al., 2024; Wu, et al., 2025)。已知LAB具有抗真菌活性,这归因于其产生的有机酸、抗菌肽和其他低分子量化合物(Dopazo, et al., 2023; Fabiszewska, Zielińska, & Wróbel, 2019; Zhao, et al., 2022)。越来越多的证据表明,某些LAB菌株还表现出抗菌活性,包括抑制Bacillus引起的面包绵发变质(Aouadhi, Turki, & Maaroufi, 2024)。例如,Katina等人(2002)和?zay Mente?等人(2007)报道,将15-20%的LAB发酵酸面团掺入面包中,可有效抑制B. subtilis和B. licheniformis引起的绵发变质。机制研究表明,这种抑制作用主要通过pH降低以及抗菌代谢产物的产生来实现(Eliseeva, Kokorina, Zhirkova, Smirova, & Nevskaya, 2021)。
基于这些发现,可以推断筛选具有抗Bacillus活性的LAB并利用其制备CSB生产用酸面团,可能提供有效的原位抗菌和保鲜效果,尤其在夏季遇到的高温条件下。因此,本研究旨在:(i) 鉴定在湿热夏季条件下导致CSB绵发变质的优势腐败微生物;(ii) 评估Lactiplantibacillus plantarum LWQ17(先前报道具有抗真菌活性的菌株)的抗菌活性及其机制;以及(iii) 开发一种将LWQ17与高温处理相结合的策略,以增强LAB制备酸面团中的抗菌和抗真菌效果。该方法有望延长CSB在夏季高温和室温条件下的保质期,为工业化CSB保鲜提供一种新颖且实用的策略。

章节摘要

菌株与培养条件

本研究使用了三种Pediococcus pentosaceus(LWQ13、LWQ16、LWQ19)和两种Lactiplantibacillus plantarum(LWQ17、LWQ18),这些菌株先前由本实验室从酸面团中分离获得,用于抗菌筛选(Liu, et al., 2016)。将每种菌株以2%(v/v)的接种量接种至MRS肉汤中,于37 °C厌氧条件下培养24小时。Bacillus菌株从变质CSB中分离获得,以1%(v/v)的接种量接种至LB肉汤中,于37 °C、180 r/min振荡培养16-18小时。所得

绵发细菌的分离与鉴定

在本研究中,从夏季收集的绵发变质CSB中分离出34个形态各异的代表菌落。通过16S rRNA基因测序对这些分离物进行了初步鉴定,确认为Bacillus属成员(表S1)。根据菌落形态和革兰氏染色特征,将这些分离物分为10组(表S2)。对10个随机选取的代表菌株进行了生理生化表征(表S3)。为进一步

讨论

中国馒头(CSB)是中国北方的主食,但其在常温运输和储存过程中的变质(尤其是霉变)阻碍了其工业化发展(Ma, et al., 2024)。虽然我们之前的研究鉴定出霉菌是1-35 °C范围内CSB的主要腐败菌(Wu, et al., 2025),但本工作揭示了在实际夏季物流条件下——堆放的CSB温度可达约45 °C且湿度较高——一种不同的变质形式

结论

本研究证实了Bacillus物种引起的绵发变质是夏季储存期间CSB变质的主要原因。利用45°C热处理对霉菌萌发的抑制作用,LWQ17进一步抑制了萌发后的Bacillus芽孢的增殖,从而协同地将CSB的保质期在常温和湿热条件下均延长至10天,在碱性调节CSB(pH 6.5)的实际夏季室温条件下延长至4天。

CRediT作者贡献声明

朱英莲: 资金获取,数据整理。季娜: 资源,资金获取。刘同杰: 写作—审阅与编辑,可视化。孙清杰: 资源,概念化。于海璇: 正式分析,数据整理。李梦雪: 验证,调查,正式分析,数据整理。毛廖: 写作—原稿,软件,方法论,数据整理。李杨: 项目管理,资金获取,概念化

未引用参考文献

AQSIQ & SAC, 2007; Freire et al., 2024; Sheng, 2015.

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

数据可用性

数据可根据请求提供。

生成式AI与AI辅助技术声明

在本文撰写过程中,作者使用Deepseek进行了语言润色和句子修改。使用该工具后,作者对内容进行了审核和编辑,并对发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(32201985)、山东省自然科学基金(ZR2020QC240)、青岛市科技惠民工程(25-1-5-xdny-5-nsh,26-1-5-xdny-28-nsh)以及山东省重点研发计划—科技型中小企业创新能力提升项目(2024TSGC0214)的资助。
毛廖|李梦雪|于海璇|季娜|朱英莲|孙清杰|刘同杰|李杨
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