《Foods》：Screening and Evaluation of Lactiplantibacillus plantarum HNGD-YC1 for Mitigation of Advanced Glycation End Products in Food Matrices
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晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products, AGEs）是在热加工过程中生成的稳定糖化/糖氧化产物，可在食品中蓄积并对健康构成风险。当前的缓解策略主要集中抑制AGEs的形成，而非降低已生成的产物，因此亟需开发能够有效降低
晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products, AGEs）是在热加工过程中生成的稳定糖化/糖氧化产物，可在食品中蓄积并对健康构成风险。当前的缓解策略主要集中抑制AGEs的形成，而非降低已生成的产物，因此亟需开发能够有效降低预形成AGEs的方法。本研究以AGEs为主要氮源，从自然发酵食品中分离到一株能够高效降低荧光AGEs的食品级乳酸菌（lactic acid bacterium, LAB）。在1213株疑似LAB分离株中，获得3株荧光AGEs降低率超过50%的候选菌株，其中菌株HNGD-YC1活性最高并被选为进一步研究。通过形态学、系统发育和全基因组ANI（average nucleotide identity）分析，该菌株被鉴定为植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum），并表现出良好的体外益生相关特性，包括耐酸、耐胆盐，以及基因组安全性特征。全基因组测序揭示了编码蛋白酶、糖苷水解酶和碳水化合物酯酶的候选基因，提示其可能通过多酶协同机制降低荧光AGEs，该机制尚需进一步实验验证。在食品基质应用中，经HNGD-YC1发酵后，喷雾干燥奶粉中荧光AGEs降低68.70%，烤猪肉粉中降低56.39%，同时多种其他蛋白质氧化产物也显著降低，蛋白质二级结构参数得到部分恢复。这些发现确立了HNGD-YC1作为有前景的候选菌株，为开发低AGEs发酵产品提供了新途径。
**研究背景与目的**
蛋白质氧化是食品加工和储存中普遍发生的化学变化，会导致食品品质劣变、营养损失和潜在健康风险。晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products, AGEs）是热加工中还原糖与蛋白质游离氨基经美拉德反应生成的稳定化合物，广泛存在于焙烤、喷雾干燥等热处理食品中。AGEs一旦形成即具有化学稳定性，难以在后续温和处理中降解，且膳食摄入AGEs与2型糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病等慢性代谢疾病风险相关。然而，当前食品中AGEs的控制策略主要有物理法、化学抑制剂和酶解法，均存在局限性：物理法只能减少自由基生成而对已形成的产物无效；化学法存在试剂残留风险；酶解法成本高、稳定性差。现有技术体系的核心不足在于过度关注抑制AGEs形成，而忽视降低加工食品中已经形成并蓄积的AGEs。因此，需要开发安全、高效、可规模化降低食品基质中预形成AGEs的方法。乳酸菌（LAB）多具有公认安全（GRAS）地位，广泛用于发酵食品，具备利用糖和蛋白质生长的能力，为通过生物转化去除食源性有害物提供了理论可能。本研究旨在从中国多省份采集的自然发酵食品中筛选能够以AGEs为主要氮源、高效降低荧光AGEs的食品级乳酸菌，评价其体外益生特性与安全性，验证其在真实食品基质中的降低效果，并通过全基因组测序解析其潜在分子机制。
**主要结论与意义**
研究人员通过靶向筛选获得一株植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）HNGD-YC1。该菌株在选择性培养基中荧光AGEs降低率为61.39%，在营养复杂的MRS培养基中仍保持52.00%的降低率；具备耐酸、耐胆盐、高疏水性（95.99%）和高自聚集能力（38.04%），无溶血活性，基因组未携带功能性获得性耐药基因和毒力因子。全基因组测序揭示了蛋白酶、糖苷水解酶和碳水化合物酯酶编码候选基因，提出多酶协同降解AGEs的假设。在喷雾干燥奶粉和烤猪肉粉中，发酵使荧光AGEs分别降低68.70%和56.39%，同时降低多种蛋白质氧化产物，并部分恢复蛋白质二级结构。该研究首次报道一株植物乳杆菌可直接降低复杂食品基质中预形成的荧光AGEs，为开发低AGEs发酵产品提供了新策略和理论依据。
**主要技术方法**
研究使用了370份自然发酵食品样本，涵盖豆、蔬、肉、面、乳、果、酒、茶八大类，来源为中国多省份。采用以AGEs为主要氮源的选择性培养基进行初筛，然后在MRS培养基中添加AGEs进行复筛；通过形态学、16S rDNA系统发育和全基因组平均核苷酸一致性（ANI）分析鉴定菌种；利用Illumina MiSeq平台进行全基因组测序，结合COG、GO、KEGG和CAZyme数据库进行功能注释；通过溶血试验及抗性基因、毒力因子筛查进行安全评价；在喷雾干燥奶粉和烤猪肉粉两种氧化食品基质中开展发酵验证，并采用激光扫描共聚焦显微镜（CLSM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析蛋白质微观结构和二级结构。
**研究结果**
- **从传统发酵食品中筛选可降低荧光AGEs的乳酸菌**：在370份发酵食品中分离出1213株疑似乳酸菌，仅3株在选择性培养基中荧光AGEs降低率超过50%，其中HNGD-YC1最高（61.39%）；在MRS复杂营养条件下复筛，HNGD-YC1仍保持52.00%的降低率，显著高于另外两株，故被选为最优菌株。
- **选株的体外益生特性与安全性**：HNGD-YC1在pH 2.0/3.0和胆盐0.15%/0.3%条件下存活率均显著高于其他候选株；细胞表面疏水性达95.99%，自聚集能力38.04%；在哥伦比亚血平板上呈γ-溶血（无透明圈），与阴性对照一致，表明不产生溶血素，表型安全。
- **HNGD-YC1的鉴定、形态与生长特性**：16S rDNA系统发育树显示其与Lactiplantibacillus plantarum聚类，全基因组ANI值达99.11%，确认种属；菌落呈圆形乳白色凸起，革兰氏阳性，扫描电镜显示典型杆状；最适生长温度37 °C，最适初始pH 7.0，12 h进入稳定期，产酸能力强。
- **全基因组测序分析**：基因组为单一环状染色体，大小3,375,650 bp，GC含量44.43%，含4728个蛋白编码基因。功能注释显示碳水化合物转运与代谢、能量产生与转化等基因富集；共鉴定133个碳水化合物活性酶（CAZyme）基因，其中糖苷水解酶最多。结合多数据库注释，筛选到三个候选基因GE000010（蛋白酶）、GE000160（糖苷水解酶）、GE000732（碳水化合物酯酶），提示多酶协同降解荧光AGEs的可能机制。安全基因组筛查未发现功能获得性耐药基因和毒力因子。
- **在喷雾干燥奶粉中的降低效果**：以冻干奶粉为低氧化对照，喷雾干燥显著升高荧光AGEs、羰基、席夫碱、犬尿氨酸、N′-甲酰犬尿氨酸并降低游离巯基和氨基；经HNGD-YC1发酵48 h后，荧光AGEs降低68.70%，多种氧化产物显著下降，游离巯基和氨基回升；CLSM显示氧化诱导的蛋白聚集在发酵后消散，FTIR显示α-螺旋和β-转角含量部分恢复，β-折叠下降。
- **在烤猪肉粉中的降低效果**：以65 °C真空低温煮制猪肉粉为低氧化对照，180 °C烤制显著诱导多种氧化标志物升高；发酵后荧光AGEs降低56.39%，羰基、席夫碱、犬尿氨酸等同步下降，游离巯基和氨基升高；CLSM显示烤制形成的致密肌原纤维交叉结构在发酵后消失，蛋白变为规则短粗颗粒；FTIR显示α-螺旋和β-转角部分恢复，β-折叠和随机卷曲下降。
**讨论总结**
研究人员讨论指出，本研究的创新在于筛选直接降低预形成荧光AGEs的乳酸菌，区别于以往聚焦抑制形成的研究。菌株HNGD-YC1在多氮源竞争下仍保持高效降低活性，适合实际食品应用。基因组分析提出多酶协同机制，但仅基于注释，缺乏功能验证。研究中还存在不足：未定量特定AGEs（如羧甲基赖氨酸CML和羧乙基赖氨酸CEL）；未完全区分降低与吸附、非特异结合或酸化等因素的贡献；机制未行转录组、蛋白组或基因敲除验证；未分析降低后产物是否真正脱毒；未开展体内实验和表型抗生素敏感性试验。未来需结合LC-MS/MS定量、基因功能验证、合适的对照实验以及动物试验等加以确认。
**研究结论**
本研究利用靶向筛选策略，从自然发酵食品中分离出一株食品级乳酸菌——植物乳杆菌HNGD-YC1，其能够高效降低荧光AGEs。该菌株表现出良好的体外益生相关特性，并经基因组和溶血分析确认具有安全性。全基因组测序发现了编码蛋白酶、糖苷水解酶和碳水化合物酯酶的候选基因（GE000010、GE000160和GE000732），提示与荧光AGEs降低相关的潜在多酶机制。在食品基质应用中，HNGD-YC1发酵使喷雾干燥奶粉和烤猪肉粉中的荧光AGEs分别降低68.70%和56.39%，同时减少多种其他蛋白质氧化产物，并部分恢复蛋白质二级结构参数。这些发现确立了HNGD-YC1作为降低食品基质中荧光AGEs及其他氧化相关标志物的潜在益生菌候选菌株，为开发低荧光AGEs含量的发酵产品提供了可行策略。
