《Biochemistry and Biophysics Reports》：Probiotic properties and functional potential of high-GABA
Lactiplantibacillus plantarum ZG308 from Sichuan sun-dried vinegar grains (
Cupei):
in vitro and genomic analysis
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本研究针对高产γ-氨基丁酸（GABA）益生菌筛选难题，从四川晒醋醋醅中分离获得具有强胃酸耐受性的植物乳杆菌ZG308。该菌株不仅展现4.46 g/L的高GABA产量，还具有优异抗氧化活性（DPPH清除率40.69 μg/mL）和α-葡萄糖苷酶抑制能力（66.77%），基因组分析证实其携带完整GAD基因系统且不含质粒介导的耐药基因，为功能性食品开发提供优质菌种资源。
γ-氨基丁酸（GABA）作为一种重要的抑制性神经递质，在调节焦虑情绪、改善睡眠质量和控制血糖水平方面展现出显著功效。随着健康食品行业的快速发展，微生物发酵法生产GABA因其绿色可持续的特性受到广泛关注，其中乳酸菌（LAB）凭借其益生特性成为理想候选。然而现有报道的GABA产量普遍偏低（多数低于1 g/L），且兼具多功能益生特性的菌株稀缺，这严重制约了功能性食品的开发进程。
针对这一瓶颈问题，四川大学研究团队将目光投向传统发酵食品——四川晒醋的醋醅（Cupei）。这种经过三年以上日晒陈酿工艺形成的发酵基质，其内部微生物群落长期处于高温、低pH值的极端环境，可能孕育出具有特殊耐受性和高代谢活性的乳酸菌资源。本研究通过系统性筛选与多维度评价，最终成功获得一株兼具高产GABA和多重益生功能的明星菌株。
研究人员采用体外实验与基因组学相结合的策略，首先从不同陈酿期（0-36个月）的醋醅样本中分离获得90株乳酸菌，通过改良伯特洛比色法测定GABA产量，发现19株高产菌（产量3.10-4.81 g/L）。经过胃液耐受性筛选，3株植物乳杆菌（ZG302/ZG307/ZG308）脱颖而出。后续系统性评估显示，ZG308在胃肠道耐受性（胃液存活率100.91%）、疏水性（42.49%）、自聚集能力（98.23%）、抗菌活性（抑菌圈>20.5 mm）等功能指标上表现卓越，其抗氧化能力（DPPH清除活性40.69 μg/mL，脂质过氧化抑制率44.23%）和α-葡萄糖苷酶抑制活性（66.77%）尤为突出。
关键技术方法包括：采用选择性培养基从不同陈酿期醋醅分离乳酸菌；通过改良伯特洛比色法定量GABA产量；利用人工胃肠液和胆盐耐受实验评估益生特性；采用牛津杯法测定抗菌活性；通过全基因组测序（Illumina NovaSeq 6000和Oxford Nanopore平台）进行基因功能注释和安全性预测。
3.1 高产GABA乳酸菌筛选
从7个陈酿期醋醅共分离90株菌，19株产量超3 g/L，其中18株来源于12-24个月陈酿样本。ZG308产量达4.46 g/L，显著高于文献报道值。
3.2 安全性评价
所有高产菌均无溶血性和凝固酶活性。药敏试验显示菌株对万古霉素、链霉素固有耐药，但未检测到质粒介导的耐药基因转移风险。
3.3 益生特性
ZG308在pH 3.0胃液中存活率超100%，0.25%胆盐浓度下存活率仍保持30%。其表面特性（疏水性42.49%）和自聚集能力（24小时达98.23%）为肠道定植奠定基础。
3.4 功能潜力
ZG308的DPPH自由基清除活性（40.69 μg/mL）和α-葡萄糖苷酶抑制率（66.77%）显著优于对照菌，显示其在调节氧化应激和血糖控制方面的应用潜力。
3.6 基因组特征
全基因组测序显示ZG308染色体含2953个编码基因，携带谷氨酸脱羧酶（GAD）等GABA合成关键酶基因。毒力因子数据库（VFDB）预测未发现毒素编码基因，抗生素抗性基因（CARD数据库）均为染色体定位，符合益生菌安全标准。
该研究通过多维度验证表明，植物乳杆菌ZG308不仅具备高产GABA能力，更集成了抗氧化、降血糖和抗菌等多重益生功能。基因组分析进一步从分子层面证实其代谢潜力与安全性，为开发针对神经系统和代谢健康的功能性食品提供了理论依据和菌种资源。未来研究可进一步开展动物实验验证其体内益生功效，推动该菌株在功能性食品领域的实际应用。
