《Journal of Food Protection》：Anti-biofilm properties of a plantaricin J-containing culture supernatant from Lactiplantibacillus plantarum AV3: potential for inhibiting and reducing bacterial biofilms on food-contact surfaces
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形成生物膜的食源性致病菌是食品接触表面的持续性污染源，天然抗菌剂可作为辅助控制策略。本研究对分离自泰国发酵水果的植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）AV3产生的抗菌肽进行了表征，并评估了经中和处理的含 plantaricin
形成生物膜的食源性致病菌是食品接触表面的持续性污染源，天然抗菌剂可作为辅助控制策略。本研究对分离自泰国发酵水果的植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）AV3产生的抗菌肽进行了表征，并评估了经中和处理的含 plantaricin J 的无细胞上清液的抗生物膜活性。主要抗菌成分通过层析纯化并经液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）鉴定为 plantaricin J。纯化的 AV3 源 plantaricin J 对关键革兰阳性食源性致病菌表现出快速且强效的杀菌活性，尤其是对单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes，最小抑菌浓度 MIC = 0.003 mg/mL），并对革兰阴性致病菌鼠伤寒沙门菌（Salmonella entericaserovar Typhimurium，MIC = 0.012 mg/mL）亦具抑制作用。其在热处理、宽 pH 范围及有机溶剂耐受性方面的稳定性进一步支持其在多种食品体系中的应用潜力。虽然长期冷藏过程中活性逐渐下降，但在目标菌株依赖的条件下仍可有效抑制长达两个月。重要的是，中和后的含 plantaricin J 上清液（总蛋白浓度 1 mg/mL；相当于约 0.625 μg/mL 纯化 plantaricin J 的活性当量）在不锈钢、硅胶管和橡胶表面均表现出双重抗生物膜作用，既能抑制生物膜形成，又能将已形成生物膜中的活菌数减少约 3.0 log CFU/8 cm2（单核细胞增生李斯特菌）和约 1.0 log CFU/8 cm2（鼠伤寒沙门菌）。这些结果表明，AV3 源 plantaricin J 是一种稳定的杀菌肽，其培养上清液是有前景的生物膜清除制剂，尤其针对单核细胞增生李斯特菌。未来需在商业消毒剂对照、混合菌种生物膜及工业相关条件下进一步验证。
本研究由泰国国家基因工程与生物技术中心（BIOTEC）的研究团队完成，发表于《Journal of Food Protection》。食品生产环境中，生物膜（biofilm）是由微生物及其分泌的胞外聚合物基质（extracellular polymeric substance, EPS）构成的复杂群落，能够显著提高微生物对抗菌剂、机械清除及宿主免疫的抵抗力。单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）和鼠伤寒沙门菌（Salmonella entericaserovar Typhimurium）是食品安全关注的重点，易在食品加工设备表面形成顽固生物膜，导致持续污染和经济损失。传统化学消毒剂难以彻底清除成熟生物膜，并可能引发环境与职业健康风险，因此亟需可持续的、基于生物的防控策略。乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）产生的细菌素（bacteriocin）因其天然来源和高效抗菌活性被视为潜在的表面清洁抗菌剂，其中 plantaricin J 是一种 IIb 类小分子量阳离子肽，可通过与细菌膜上的阴离子脂质结合并形成孔道发挥杀菌作用，但其针对食品接触表面生物膜的具体作用尚未明确。
研究采用的主要关键技术方法包括：从泰国不同地区采集传统发酵水果样本，筛选并鉴定产抗菌物质的乳酸菌；通过交叉划线法和斑点法测定抗菌活性；利用 16S rRNA 基因测序鉴定菌株；采用疏水相互作用层析、阳离子交换层析和反相高效液相色谱（RP-HPLC）三步法纯化抗菌肽，并通过 LC-MS/MS 进行结构鉴定；测定最小抑菌浓度（MIC）、杀菌动力学及在不同温度、pH、酶处理、表面活性剂和溶剂条件下的稳定性；利用结晶紫染色法定量分析对生物膜形成的抑制作用，并在不锈钢、硅胶管及橡胶表面测定对已形成生物膜的活菌减少效果；扫描电子显微镜（SEM）观察生物膜形态变化。
研究结果分为以下几个部分：
筛选与鉴定产抗菌菌株：从 56 份发酵水果样本中分离得到 76 株乳酸菌，其中仅植物乳杆菌 AV3 的无细胞上清液在中和后仍保持广谱抗菌活性，并能抑制革兰阴性的鼠伤寒沙门菌，因此被选作后续研究对象。
生长与抗菌物质产生动态：植物乳杆菌 AV3 在对数生长中期开始分泌抗菌物质，在稳定期初期达到最大活性（400 AU/mL），随后因蛋白酶降解或吸附作用而下降。
抗菌物质纯化与鉴定：经过三步层析纯化，活性组分纯度提高 1600 倍，LC-MS/MS 鉴定其为 plantaricin J，氨基酸序列与已知序列一致。
抗菌谱与 MIC：纯化的 plantaricin J 对革兰阳性菌 MIC 低至 0.003 mg/mL，对鼠伤寒沙门菌 MIC 为 0.012 mg/mL，显示其对部分革兰阴性菌亦具抑制作用。
杀菌模式：在 5× MIC 浓度下，plantaricin J 能在 6 小时内显著降低单核细胞增生李斯特菌和鼠伤寒沙门菌的活菌数量，表现为典型的杀菌作用。
稳定性测试：plantaricin J 对蛋白酶敏感，但在 60°C 以下热处理后仍保持完全活性，在 pH 4.0–7.0 稳定，且耐受非离子表面活性剂与多种有机溶剂。低温储存时，其对单核细胞增生李斯特菌的活性可维持两个月，而对鼠伤寒沙门菌活性仅维持一个月。
抗生物膜活性：含 plantaricin J 的上清液可减少单核细胞增生李斯特菌生物膜形成约 79.5%，鼠伤寒沙门菌约 30.0%；对已形成的生物膜，在三种食品接触表面上分别减少活菌约 3.0 log CFU/8 cm2和 1.0 log CFU/8 cm2。SEM 观察到处理后生物膜结构松散、细胞数量减少。
在讨论中，研究人员指出，尽管含 plantaricin J 的上清液在实验室单一菌种模型中表现出良好的抗生物膜效果，但仍低于部分商业化消毒剂的快速杀灭标准，且其作用受细菌包膜结构影响显著。此外，食品工业环境中的生物膜多为混合菌种，可能改变对抗菌处理的响应，因此需要在更接近实际生产的条件下进一步验证。总体而言，该研究证实植物乳杆菌 AV3 产生的 plantaricin J 是一种具有高热稳定性、酸碱稳定性和化学稳定性的杀菌肽，其培养上清液在食品接触表面可有效抑制并减少单核细胞增生李斯特菌的生物膜，显示出作为天然抗菌剂用于食品加工环境卫生管理的潜力。
研究结论部分翻译如下：
来自泰国发酵水果的植物乳杆菌 AV3 可产生 plantaricin J，这是一种对单核细胞增生李斯特菌和鼠伤寒沙门菌等关键食源性病原体具有广谱抗菌活性的 II 类细菌素。纯化的 AV3 源 plantaricin J 表现出强效杀菌作用，并在热处理、pH 变化、化学品暴露及低温储存等胁迫条件下保持稳定。此外，植物乳杆菌 AV3 的含 plantaricin J 培养上清液具有双重抗生物膜活性，既可在不锈钢、硅胶和橡胶等常见食品接触表面上抑制生物膜的形成，也可减少已建立的单核细胞增生李斯特菌和鼠伤寒沙门菌生物膜。这些发现表明，AV3 源含 plantaricin J 的上清液具有良好的抗生物膜应用前景，尤其在减少食品接触表面单核细胞增生李斯特菌生物膜方面。然而，由于本研究未设置商业消毒剂或参考细菌素对照，且仅在实验室单一菌种模型中进行，实际应用前需在工业相关条件下进一步验证。
