淀粉液化芽孢杆菌MS15a及其菌素的生物保护作用在泰国发酵猪肉香肠(Sai Krok E-san)中的应用

《Food Bioscience》:Bioprotective application of Bacillus amyloliquefaciens MS15a and its bacteriocin in Thai fermented pork sausage (Sai Krok E-san)

【字体: 时间:2026年05月11日 来源:Food Bioscience 5.9

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  Ratchanu Meidong | Lueacha Tabtimmai | Ratsupa Thammaporn 泰国曼谷班松德杰昭披耶拉贾巴特大学联合健康科学学院医学科学系 摘要 使用产生细菌素的益生菌细菌进行生物保护是一种控制传统发酵肉制品中食源性病原体的有前景的方法;

  
Ratchanu Meidong | Lueacha Tabtimmai | Ratsupa Thammaporn
泰国曼谷班松德杰昭披耶拉贾巴特大学联合健康科学学院医学科学系

摘要

使用产生细菌素的益生菌细菌进行生物保护是一种控制传统发酵肉制品中食源性病原体的有前景的方法;然而,在这类系统中同时应用活的益生菌细胞及其细菌素的数据仍然不足。本研究通过热处理和选择性培养从泰国发酵食品中分离出了产孢细菌,并评估了Bacillus amyloliquefaciens MS15a在泰国传统发酵猪肉香肠Sai Krok E-san中的生物防护潜力。在156个分离株中,MS15a因其对多种食源性病原体的广谱抗菌活性而被选中。其产生的细菌素amylocin MS15a被部分鉴定为一种约24 kDa的细菌素类似抑制剂(BLIS),在pH 5–12范围内稳定性高,耐热性达到121°C,并且能耐受食品级盐分,同时对蛋白酶敏感。MS15a还表现出益生菌特性,包括在模拟胃肠道条件下的高存活率(≥92.71%)、黏液素粘附能力(61.37%)、抗氧化活性(DPPH: 65.80%;ABTS: 57.56%)以及非溶血行为。将MS15a细胞与amylocin MS15a结合使用后,在72小时发酵过程中显著减少了B. cereus的数量至0.49 log CFU/g,并抑制了肠杆菌科和E. coli的生长,同时增加了有机酸的产生并降低了pH值。这些发现表明,B. amyloliquefaciens MS15a及其细菌素的双重应用为提高发酵猪肉产品的安全性提供了有效的生物防护策略。

引言

微生物污染一直是食品行业关注的问题,因为它会降低食品质量并引发严重的食源性疾病。全球范围内,细菌性病原体是这些疾病的来源,对公共健康构成重大威胁(Warmate & Onarinde, 2023)。肉类和猪肉产品经常与由Escherichia coli O157、Staphylococcus aureusSalmonella spp.(Klaharn et al., 2021)和Bacillus cereus(Rahnama et al., 2023)引起的疫情相关。B. cereus是一种革兰氏阳性细菌,能形成孢子,通常存在于环境中以及大米、蔬菜、乳制品和香肠等食品中(Griffiths & Schraft, 2017)。其孢子会缩短保质期,而由于产生肠毒素和催吐毒素,会导致食物中毒(Abdelaziz et al., 2024)。B. cereus形成生物膜的能力及其对环境压力的耐受性进一步增加了其在食品加工过程中的消除难度,这凸显了有效生物控制策略的必要性(Yoo et al., 2026)。
发酵猪肉香肠(Sai Krok E-san)在泰国具有重要的文化和经济价值。这类产品由猪肉、大米和大蒜制成,通过本土微生物的自然发酵赋予其独特的风味和质地。然而,这一过程也存在被食源性病原体(特别是B. cereusB. cereus在发酵产品中的存在强调了需要制定既能保证食品安全又能维持产品质量的控制策略(Foxcroft et al., 2024)。随着消费者对安全、优质发酵食品的需求增加,人们对使用天然抗菌化合物进行生物保护的研究兴趣日益浓厚。微生物产生的多种生物活性代谢物具有广泛的生物应用,包括抗菌、抗氧化、抗炎和降胆固醇作用(Kokila et al., 2024)。其中,细菌素是由Bifidobacterium、Lactobacillus、Bacillus(Soares et al., 2019)、Leuconostoc(Woo et al., 2021)、Enterococcus、Pediococcus(Moussaid et al., 2023)和Lactilactobacillus(Martín et al., 2023)等菌株 ribosomally 合成的抗菌肽,由于它们的强大抗菌活性、多功能生物特性以及对感官属性的有限影响而受到广泛关注(Priyanka et al., 2024; Soltani et al., 2021)。在实际食品应用中,必须严格表征细菌素的稳定性,包括其对蛋白酶的敏感性、pH值和热耐受性以及与食品级金属盐的相容性(Soltani et al., 2021)。
尽管人们对用于食品应用的产生细菌素的益生菌越来越感兴趣,但关于在复杂发酵肉系统中同时使用活的益生菌细胞及其相应细菌素的研究仍然有限。特别是关于Bacillus来源的细菌素及其生产菌株在传统发酵香肠(如Sai Krok E-san)中的协同生物保护作用的证据尚缺乏。益生菌被定义为在适当剂量下可给宿主带来健康益处的微生物(FAO/WHO, 2002),典型菌属包括Lactobacillus(Chen et al., 2025)、Bifidobacterium和Bacillus(Zhu et al., 2025)。益生菌不仅在直接提供健康益处,还在食品基质和胃肠道内产生细菌素,从而发挥双重生物保护作用,结合了益生菌的功能性和针对性的抗菌活性。这种由益生菌介导的细菌素生产是一种特别有前景的策略,因为活的益生菌细胞持续分泌抗菌肽可以提供持久的病原体抑制作用,补充了纯化细菌素制剂的即时效果(Lavanya & Namasivayam, 2026)。在这一类菌中,Bacillus菌株因产生具有广泛抗菌特性的细菌素而脱颖而出(Lim et al., 2016; Soares et al., 2023)。值得注意的是,B. amyloliquefaciens已被证明能产生具有超出抗菌作用的功能性代谢物,包括与宿主健康相关的脂质调节效应(Kokila et al., 2024)。
多项研究表明,细菌素能有效抑制食源性病原体(包括B. cereus),将其应用于传统发酵食品(如香肠)有望提高微生物安全性而不影响感官品质(Abdelaziz et al., 2024; Kim et al., 2022; Lim, 2022)。因此,本研究旨在探讨Bacillus amyloliquefaciens MS15a及其细菌素在Sai Krok E-san中的双重生物保护作用,重点关注其对病原体控制、有机酸产生和整体发酵动态的协同效应。

章节片段

产孢细菌的分离

从泰国萨孔纳空府的当地市场收集了42个发酵食品样本,包括发酵猪肉香肠(Sai Krok E-san)、发酵鱼(Pla-som)和其他传统发酵产品。这些样本在混合营养(MN)肉汤中富集,并在35°C下培养24小时。然后对富集的培养物在80°C下热处理15分钟(Meidong et al., 2017)以选择性分离产孢细菌。随后将连续稀释后的样本接种在MN上

抗菌产孢细菌的分离

从42个发酵食品样本中获得了156个产孢细菌分离株。根据杆状形态、内孢子形成和过氧化氢酶活性,这些分离株被初步鉴定为Bacillus属。初步筛选显示,9个分离株(Pa7b、Fr9a、Pp10a、Bn12a、Bn12c、Mn14a、Mn14b和MS15a)对至少一种测试的病原体表现出抑制作用(表1)。

结论

本研究表明,B. amyloliquefaciens MS15a是一种有效的生物保护菌株,可提高Sai Krok E-san的微生物安全性。MS15a细胞和amylocin MS15a的共同应用通过双重机制显著减少了B. cereus、肠杆菌科和E. coli的数量,提供了即时和持久的抗菌效果,并增加了有机酸的产生和降低了pH值。尽管这些结果令人鼓舞,但仍存在一些

CRediT作者贡献声明

Ratchanu Meidong:撰写 – 审查与编辑、撰写 – 原稿、方法学、研究、资金获取、正式分析、概念化。Lueacha Tabtimmai:撰写 – 审查与编辑、研究、正式分析、数据管理。Ratsupa Thammaporn:撰写 – 审查与编辑、研究、数据管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了泰国国家研究委员会(NRCT)(授权号N13A660020)的财政支持。
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