《Food Bioscience》：Whole-Genome Sequencing, Probiotic Characterization, and Antibacterial Activity of
Pediococcus pentosaceus A4 Isolated from Camel Milk
编辑推荐：
•益生菌P. pentosaceus A4 未显示出溶血活性，基因组分析未鉴定出毒力或抗生素耐药基因。•P. pentosaceus A4 的无细胞上清液强烈抑制多种食源性病原菌，抑菌圈直径高达 40 毫米。•推测编码肠溶素 A 和戊糖片球菌素 A 的基因簇可能有助于 *P.
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益生菌P. pentosaceus A4 未显示出溶血活性，基因组分析未鉴定出毒力或抗生素耐药基因。
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P. pentosaceus A4 的无细胞上清液强烈抑制多种食源性病原菌，抑菌圈直径高达 40 毫米。
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推测编码肠溶素 A 和戊糖片球菌素 A 的基因簇可能有助于 *P. pentosaceus* A4 的抗菌活性。
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LC-MS 分析显示无细胞上清液中乙酸和其他有机酸的水平升高。
引言
抗生素的广泛过度使用导致了严重的全球抗菌素耐药性危机，对公共卫生构成重大威胁 (Ahmad et al., 2025)。肠道感染是全球最常见的食源性疾病之一。主要的食源性病原菌包括Escherichia coli (E.coli)、Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium)、弯曲杆菌属 (Campylobacter spp.) 和诺如病毒 (Q. He et al., 2023)。因此，迫切需要安全有效的抗生素替代品来限制耐药性的发展。益生菌是一个有前途的选择，因为它们可以直接对抗病原菌，同时提供多种功能 (Yu et al., 2025)。
乳酸菌 (LAB)，通常被认定为一般公认安全 (GRAS)，长期以来一直用于发酵食品，因其益生菌特性而引起了相当大的关注 (Leuschner et al., 2010)。Pediococcus pentosaceus 是一种同型发酵的革兰氏阳性乳酸菌，广泛存在于发酵食品中，包括乳制品和泡菜 (Wu et al., 2026; Ying et al., 2026)。作为自然微生物群落的成员或作为发酵剂，它可以改善风味和营养价值，并有助于确保产品安全 (Y. Zhang et al., 2025)。P. pentosaceus 还表现出良好的胃肠道耐受性 (Wanna et al., 2021)。某些菌株在低 pH (pH 2.0) 和高胆盐 (0.5%, w/v) 条件下保持高存活率，并粘附于肠道上皮细胞 (Lin et al., 2023)。P. pentosaceus 可以通过产生抗菌代谢产物来抑制各种食源性病原菌和腐败细菌，包括有机酸 (H. Zhang et al., 2021)、过氧化氢 (Yuksekdag & Aslim, 2010) 和细菌素 (de Azevedo et al., 2019)。戊糖片球菌素 A 是P. pentosaceus 产生的代表性细菌素 (Diep et al., 2006)。P. pentosaceus 产生的细菌素和细菌素样抑制物质对多种病原菌表现出强烈的活性，包括Staphylococcus aureus、E. coli 和沙门氏菌属 (Fischer, Mariani Corea, Euler, et al., 2025)。
然而，益生菌功能高度依赖于菌株，且P. pentosaceus 的基因组特征、代谢谱和益生菌特性可能因来源不同而存在显著差异 (Ali et al., 2026; Ratthanachot et al., 2026)。例如，从内蒙古牧民制作的传统发酵乳制品中分离出的P. pentosaceus 菌株具有较高的胞外多糖 (EPS) 产生能力 (Qi et al., 2021a)。EPS 可以提高对酸和胆盐的耐受性，提供抗氧化活性，并改变发酵食品的质地 (Jurá?ková et al., 2022)。从马肠道内容物中分离出的P. pentosaceus 能够快速且持续地产生酸，在高温下生长良好，并能耐受酸性、胆盐和模拟胃肠道条件 (Cao et al., 2025)。沙特阿拉伯新鲜骆驼奶中也分离出了乳酸菌，其中鉴定出肠膜明串珠菌 (Leuconostoc mesenteroides) 是一种具有良好益生菌潜力的菌株 (Alhejaili et al., 2025)。骆驼奶，有时被称为“沙漠白金”，其微生物丰度高于牛奶，是乳酸菌的丰富来源。其独特的营养组成和抗菌化合物使其成为具有潜在不寻常功能特性的益生菌的宝贵来源 (Ansari et al., 2024a)。哈密未受干扰的沙漠牧场和传统放牧实践可能支持新鲜骆驼奶中独特的乳酸菌群落。从该来源分离的菌株可能携带改善环境耐受性和对病原菌拮抗活性的遗传元件 (Latreche et al., 2025)。由于生骆驼奶未经热处理，它保留了相对完整的原生微生物群落 (Sharma et al., 2021)。因此，来自新疆哈密这一相对未开发地区的生骆驼奶可能提供宝贵的益生菌菌株来源。
测序技术的进步使得越来越多的P. pentosaceus 菌株可以获得全基因组测序 (WGS) 数据，支持对其遗传背景、功能元素和系统发育关系的分析 (J. Jiang et al., 2020a)。在益生菌研究中，WGS 能够详细表征P. pentosaceus 的重要特性，包括粘附宿主肠道上皮细胞、耐受胃肠道条件，以及毒力因子和抗生素耐药基因的存在 (Oliveira et al., 2023)。这些特性影响菌株的安全性及其在食品生产、畜牧业和相关领域的应用潜力。基因组分析还可以帮助解释P. pentosaceus 产生细菌素和其他抗菌化合物的分子基础。该生物的代谢功能和分泌的代谢物同样是其生理活性的核心。无细胞上清液 (CFS) 含有有机酸、肽类、碳水化合物衍生物和其他代谢物，这些物质有助于细菌生长和代谢，并可能影响宿主健康和食品发酵质量 (Aggarwal et al., 2022)。非靶向代谢组学允许对P. pentosaceus 上清液中的代谢物进行广泛、无偏见的分析 (Meng et al., 2025)。我们使用这种方法鉴定了差异丰富的胞外代谢物和候选抗菌化合物，从而表征该菌株的代谢谱。
因此，我们对从新鲜生骆驼奶中分离出的P. pentosaceus A4 进行了基因组和表型表征。结合生物信息学预测和体外试验，评估了该菌株的益生菌特性和安全性。我们还进行了功能注释、次级代谢产物、泛基因组和进化分析，并评估了胃肠道耐受性和抗菌活性。菌株 A4 可能作为天然食品防腐剂或针对病原菌（包括E. coli 和S. Typhimurium）的生物保护剂的潜在来源。
章节摘要
微生物菌株的分离、形态和培养
P. pentosaceus 菌株 A4 分离自收集自中国新疆哈密 37 头健康骆驼的新鲜生骆驼奶（37 个样本；每个样本 50 毫升）。采样前，用含 75% (v/v) 乙醇的棉签彻底消毒乳头，并丢弃初乳以减少表面相关污染。样本在 4 °C 下运输并在 4 小时内处理，中间不进行储存。1 毫升骆驼奶与 10 毫升无菌生理盐水混合，然后 1 毫升
形态学表征
分离株 A4 在 MRS 琼脂上形成圆形、光滑、乳白色菌落，边缘规则（图 1A）。革兰氏染色显示 A4 为革兰氏阳性，细胞成对或短链状排列（图 1B）。A4 表现出γ-溶血，未检测到溶血活性（图 1C），而阳性对照金黄色葡萄球菌显示出明显的β-溶血（图 1D）。扫描电子显微镜 (SEM) 显示 A4 细胞呈球形，直径约 0.5–1.0 μm，成对或四联排列，与
讨论
益生菌提供了一种减少抗生素耐药菌传播风险的可能途径。P. pentosaceus 在食品生产中具有潜在应用，因为某些菌株耐受酸和胆盐，抑制测试指示病原菌，并产生广泛的代谢产物。大多数研究检查了从传统发酵食品中分离的菌株 (Rosales Cavaglieri et al., 2025)，而来自骆驼奶的菌株表征较少。与同种菌株
结论
P. pentosaceus A4 显示出显著的体外抗菌活性，分离自新疆收集的生骆驼奶。基因组和表型分析鉴定出几个有利特性。A4 为非溶血性，基因组筛选未检测到已知抗生素耐药或毒力基因。基因组编码了大量碳水化合物活性酶，特别是糖基转移酶和糖苷水解酶。A4 在体外耐受酸性条件和胆盐，其无细胞上清液 (CFS) 抑制
CRediT 作者贡献声明
罗胜金：撰写 – 初稿，方法学，研究。王金全：撰写 – 审查与编辑，资源，方法学，资金获取，概念化。匡凌：监督，资源，方法学。麦占海：撰写 – 审查与编辑，资源，方法学，资金获取，概念化。李健龙：监督，资源，概念化。卢亚彬：撰写 – 审查与编辑，撰写 – 初稿，可视化，监督，项目管理，
未引用参考文献
Fischer et al., 2025.
数据可用性
P. pentosaceus A4 的基因组已提交至 DDBJ/ENA/GenBank，登录号为 JBZXJO000000000 (BioProject: PRJNA1479180; BioSample: SAMN60944428)。原始代谢组学数据已提交至 MetaboLights；研究登录号将在可用时提供。
数据可用性
P. pentosaceus A4 的基因组已提交至 DDBJ/ENA/GenBank，登录号为 JBZXJO000000000。本研究使用的基因组版本为 JBZXJ00100000000。原始代谢组学数据已提交至 MetaboLights 存储库，研究登录号将在可用时提供。
资金
本工作得到新疆维吾尔自治区前沿科学技术支持人才计划专项基金 (XJRC-2025-KJ-KJQY-002)；新疆农业研究体系 (XJARS-11-14) 的资助。
资金
本工作得到新疆维吾尔自治区前沿科学技术人才支持计划专项基金 (XJRC-2025-KJ-KJQY-002)；新疆农业研究体系 (XJARS-11-14) 的资助。
利益冲突声明
?作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能被认为影响了本论文中报告的工作。
肖鹰 | 卢亚彬 | 李健龙 | 麦占海 | 匡凌 | 王金全 | 罗胜金 | 李文 | 郭庆永
