传统发酵乳品中产广谱细菌素乳酸菌选育

为选育产广谱细菌素乳酸菌,采用琼脂扩散法对甘肃牧区传统发酵乳品中分离纯化的96株乳酸菌进行了筛选,并确定产细菌素菌株,具有最佳抑菌效果的菌株经重离子束12C6+辐照诱变,再采用培养皿分区法进行6种指示菌广谱抑菌性能比较。结果表明,琼脂扩散法筛选出抑菌效果最佳的产细菌素菌株Lp1,经辐照诱变得到98株突变菌,选育出对大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)、沙门氏菌(Salmonella)、志贺氏菌(Shigella)和克罗诺杆菌(Cronobacter)抑菌性能均明显优于出发菌株Lp1的5株突变株L088、L087、L063、L049、L010进行广谱抑菌试验,其中菌株L088和L063为广谱抑菌性能较好菌株,突变株L088对上述6种指示菌的抑菌扇环半径比出发菌株Lp1抑菌扇环半径分别提高47.81%、33.28%、22.97%、45.25%、21.39%、40.21%,突变株L063对上述6种指示菌的抑菌扇环半径比出发菌株Lp1抑菌扇环半径分别提高54.27%、29.18%、25.37%、58.03%、17.85%、42.13%。采用培养皿分区法可同时在1个培养皿中完成检测6种指示菌的抑菌试验,可高效筛选产广谱细菌素乳酸菌。

枯草芽孢杆菌细菌素的分离、表达及稳定性分析

旨在分离枯草芽孢杆菌及其所产细菌素,并分析重组表达后的细菌素的抑菌活性和稳定性。通过牛津杯扩散法筛选羊驼粪便中高产细菌素的芽孢杆菌;借助16S rRNA鉴定分离菌;采用硫酸铵沉淀、氯仿抽提、SDS-PAGE、质谱分析等技术获得细菌素的氨基酸序列;利用大肠杆菌表达系统对细菌素进行体外表达,并利用牛津杯扩散法测定其抑菌活性和稳定性。结果显示,分离菌是一种枯草芽孢杆菌,命名为枯草芽孢杆菌SXAU18,其可产生抑制金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、藤黄微球菌和单增李斯特菌生长的细菌素;枯草芽孢杆菌SXAU18所产细菌素可能是分子量为10~20 ku的DarA蛋白和两种未知蛋白,属于类细菌素的范畴,将未知蛋白分别命名为BLIS SXAU181和182;经原核表达的BLIS SXAU181和182主要以可溶性上清蛋白形式表达,纯化后为单一条带;重组BLIS SXAU181蛋白没有抑菌活性,重组BLIS SXAU182蛋白具有良好的抑菌活性,且具有耐高温、耐酸碱、耐人工胃液和肠液的的特性。综上,本研究从枯草芽孢杆菌SXAU18分离到具有抑制革兰阳性菌生长活性的细菌素,且重组表达后的BLIS SXAU182具有良好的抑菌活性和和稳定性。

细菌素的研究与应用进展

细菌素是细菌在代谢过程中产生的一类具有抑菌作用的蛋白质类或多肽类物质,能够抑制大部分革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的生长以及繁殖,具有无毒、易被各种酶水解、不易产生耐药性、稳定性强等良好的生物学特性,可以应用在食品储藏、医药、动物养殖等多方面,具有代替化学防腐剂的能力和缓解抗生素耐药性的潜力。文章对细菌素的研究现状、类别、与抗生素的区别、抑菌机制、生物合成机制、发酵菌株、生产方法以及在食品、医药、动物养殖业等方面的应用现状进行综述,总结出细菌素发展过程中出现的一系列问题,例如产量低、作用效果不佳、稳定性易受影响等,并针对这些问题提出了可能的解决方法,为细菌素的开发利用提供帮助。

LuxS/AI-2群体感应系统在乳酸菌细菌素合成中的作用

乳酸菌细菌素具有抑菌谱广、稳定性高、安全性高等优势,作为新型生物防腐剂备受青睐,但目前工业化应用的细菌素数量有限,合成量低是其应用受限的重要原因。国内外研究显示与特定的微生物共培养是提高乳酸菌细菌素合成量的有效方法,该过程受到LuxS/AI-2群体感应系统的调控。文章从乳酸菌LuxS/AI-2群体感应系统的组成及LuxS/AI-2群体感应系统在乳酸菌细菌素合成中的作用两个方面进行论述,为乳酸菌细菌素合成量的提高和工业化应用的实现提供了一定的理论依据。

基于文献计量的乳酸菌细菌素研究进展分析

乳酸菌细菌素是乳酸菌在代谢过程中产生的一类具有抑菌活性的天然蛋白质或多肽类物质,具有无抗药性、可生物降解、抑菌效果好等优点,在食品、医药、饲料领域应用前景广阔。本文基于文献计量学方法,检索2000~2023年CNKI数据库和Web of Science(WOS)核心合集有关乳酸菌细菌素领域的文献,得到627篇中文文献和2543篇英文文献。使用CiteSpace软件从年度发文量,发文国家、作者、机构和期刊,高被引文献,关键词共现聚类等角度分析该领域的研究现状和热点。结果显示:2000~2022年发文量总体呈上升的趋势。西班牙、印度、中国的发文量在国家排行前三。CNKI数据库与WOS数据库发文量最高的作者分别是中国农业大学李平兰和巴西圣保罗大学Todorov SD。发文量最高的期刊分别是《食品工业科技》与《Journal of Appled Micbiogy》。CNKI数据库中关键词分析可以看出,文章多是从不同食品样本中分离、筛选、鉴定获得产细菌素的乳酸菌,进一步评价细菌素的抑菌活性,并探讨其在食品行业中的应用;突现词分析表明细菌素抑菌机制、细菌素与益生菌的联系是目前研究热点。WOS数据库中关键词“胃肠道”、“基因特征”、“单增核李斯特菌”、“抑菌活性”出现频次较高,主要热点是抑制抗生素耐药细菌的乳酸菌细菌素的挖掘及其基因特征的解析。通过文献综合分析,为我国科研人员从事相关研究和预测行业未来发展趋势提供参考和帮助。

枯草芽孢杆菌SNBS-3全基因组测序及其抑菌物质预测分析

为了详细解析枯草芽孢杆菌SNBS-3的基因组特征,本研究在前期研究基础上,采用Illumina二代测序技术和第三代高通量Pacbio测序平台,对从传统豆酱中筛选得到的枯草芽孢杆菌SNBS-3进行全基因组测序,获得菌株基因组特征信息、基因功能注释及分类、系统发育进化和次级代谢产物等关键信息。结果表明:SNBS-3的基因组为一条环状闭合DNA,大小为4076387 bp,共有4000个蛋白质编码基因,在直系同源集、基因本体论、京都基因与基因组百科全书、碳水化合物活性酶、抗生素耐药性数据库和致病毒力因子数据库分别注释到3209、2824、2560、147、12个和4个功能基因。应用在线软件AntiSMASH和Bagel4发现其除具有合成Surfactin、Mycosubtilin、Plipastatin、Bacilysin和Bacillaene等多种抑菌物质的相关基因外,还具有一条完整的细菌素Subtilosin A合成基因簇,结合抑菌实验和蛋白酶K实验结果推测枯草芽孢杆菌SNBS-3具有合成细菌素SubtilosinA的能力。综上,枯草芽孢杆菌SNBS-3全基因组测序结果表明其本身可产生多种抑菌物质,是1株具有生防潜力的微生物,相关分析结果可为包括细菌素SubtilosinA在内的多种抑菌物质的进一步开发应用提供理论基础。

新型R型噬菌体尾样细菌素对MRSA的抗菌活性研究

目的探索阴沟肠杆菌SHAMU191747所分泌的新型R型噬菌体尾样细菌素(phage tail-like bacteriocin,PTLB)对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)的抗菌活性。方法琼脂平板拮抗试验和肉汤微量发酵试验,检测阴沟肠杆菌SHAMU191747对MRSA的拮抗活性。超高速离心法和密度梯度离心法,制备阴沟肠杆菌SHAMU191747发酵上清液粗提物。使用透射电镜检测粗提物中有无新型R型PTLB。琼脂平板点种法,验证粗提物对MRSA的抗菌活性。采用SDS-PAGE电泳检测新型R型PTLB的分子量。结果阴沟肠杆菌SHAMU191747分泌新型R型PTLB,对MRSA具有强拮抗效应。新型R型PTLB的分子量约35 ku,能够高效杀伤MRSA;尾鞘未收缩的功能性分子的物理尺寸为(142.7±4.3)×(13.8±0.6)nm,尾鞘收缩的非功能性分子的物理尺寸为(57.7±1.2)×(20.8±1.5)nm。结论阴沟肠杆菌SHAMU191747产生的新型R型PTLB能够高效杀伤MRSA,具有开发成新型抗菌药物的潜力,临床应用前景很大。

产不同细菌素的格氏乳杆菌对小鼠肠道微生态的影响

目前已发现格氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri,L.gasseri)产生的多种细菌素对多种致病菌具有抑制作用,但有关细菌素对格氏乳杆菌和宿主肠道微生态之间关系的研究较少。为探究产不同细菌素的格氏乳杆菌及其对小鼠肠道微生态的影响,作者通过细菌素操纵子预测、抑菌试验以及液相色谱-质谱联用法证明了格氏乳杆菌FNMGHLBE6L1、FNMGHLBE20L5、FHNFQ16L5可产不同细菌素,之后通过动物试验探究不同格氏乳杆菌对小鼠肠道微生态的影响。结果表明,3株格氏乳杆菌均对小鼠肠道菌群的多样性及菌群结构产生了显著影响;且格氏乳杆菌显著降低了小鼠结肠中白介素-1β的水平。综上,产不同细菌素的格氏乳杆菌可对宿主肠道菌群产生显著影响,且菌株间的差异与所产细菌素存在相关性。该研究为探究产不同细菌素的格氏乳杆菌与肠道菌群之间的关联提供了依据。

细菌素Bacteriocin E50-52(H)基因设计及其毕赤酵母表达载体构建

设计及合成细菌素Bacteriocin E50-52(H)基因,克隆到组成型分泌表达质粒pGAPZαA中构建重组质粒pGAPZα-Bacteriocin E(H),经PCR、测序验证正确后,电转化整合到毕赤酵母基因组,基因组PCR、测序验证结果表明成功构建了细菌素组成型重组表达载体,为在毕赤酵母中表达奠定了基础。

芽胞杆菌细菌素及其在食品防腐保鲜中的应用

芽胞杆菌具有极强的生存和环境适应能力,是自然界分布广泛的优势菌属。芽胞杆菌细菌素是由其核糖体产生的多功能蛋白质物质,抑菌范围广泛,对真菌和细菌都具有很好的抑菌效果,与其他非芽胞类菌株产的细菌素相比更具开发价值。本文综述了芽胞杆菌细菌素的分类、特点、抑菌机制及其在食品防腐保鲜中的应用研究进展,以期为芽胞杆菌细菌素的深入研究与开发提供参考。

豆酱源枯草芽孢杆菌S1-2产细菌素分离鉴定及其稳定性研究

本研究首先从东北传统豆酱中分离筛选出一株具有良好抑菌作用的菌株,结合16S rDNA与持家基因gyrA测序分析等方法对菌株鉴定。其次,利用乙酸乙酯萃取法对其所产细菌素进行粗提,使用葡聚糖凝胶Sephadex-G50和高效液相色谱(HPLC)技术进一步纯化,结合SDS-PAGE和液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)技术进行鉴定。最后通过最小浓度实验与生长抑制曲线分析了细菌素对金黄色葡萄球菌的抑制效果,并探究了细菌素对热、酸碱和蛋白酶的稳定性。结果表明,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株S1-2对金黄色葡萄球菌和单增李斯特氏菌抑菌效果最好,该菌株产生的细菌素经分离纯化鉴定为subtilosin A,分子量约为3 kDa,对金黄色葡萄球菌和单增李斯特氏菌有明显的抑制效果,对金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度为0.625 mg/mL。该细菌素在20~80℃抑菌活性稳定,且在100~120℃仍表现出抑菌活性;对酸碱耐受性较高,经过pH为1、10的强酸强碱处理后仍表现出抑菌活性,在pH6.0~8.0的范围内表现出最高的抑菌活性;能够被蛋白酶K、胃蛋白酶、胰蛋白酶水解。综上,枯草芽孢杆菌S1-2与其产生的细菌素subtilosin A在食品生物防腐中具有较强的研究和应用潜力。

鼠李糖乳杆菌细菌素WO-A/2的表达及其抗菌特性

为建立鼠李糖乳杆菌细菌素替抗、防腐应用平台,探究鼠李糖乳杆菌细菌素的抗菌特性,利用DNASTAR软件对鼠李糖乳杆菌细菌素进行全基因序列分析,确定了鼠李糖乳杆菌细菌素的主要调控基因为wo-a/2,利用原核表达的方法表达细菌素WO-A/2,并对WO-A/2的可溶性、诱导表达条件、免疫原性、溶血活性、抑菌特性进行了分析。结果表明,作者成功构建了pET-32a-wo-a/2质粒,表达了鼠李糖乳杆菌细菌素WO-A/2,其主要以包涵体的形式存在。当表达pET-32a-wo-a/2质粒的菌株接种于含Amp^(+)的LB液体培养基中培养,以终浓度1.0 mmol/L的IPTG诱导8 h后,细菌素WO-A/2的表达量最大。通过双层牛津杯血琼脂平板法验证表明,不同浓度的鼠李糖乳杆菌细菌素WO-A/2均无溶血活性。采用双荧光染色法,通过激光共聚焦显微镜观察到细菌素WO-A/2可促使金黄色葡萄球菌凋亡。该研究为鼠李糖乳杆菌细菌素成为安全可靠的生物替抗剂提供了依据。

抗仔猪腹泻大肠杆菌细菌素的筛选及全基因组测序分析

为筛选对大肠杆菌高效、稳定的乳酸菌细菌素,本试验从内蒙古自治区泡菜中分离鉴定一株植物乳杆菌,命名为LT-1,其所产细菌素pH为3时抑菌效果最好,且热稳定性较好,经100℃处理后,其抑菌活性略微减小,其所产细菌素对木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和蛋白酶K较为敏感。LT-1所产细菌素对大肠杆菌ATCC25922及大肠杆菌临床分离株有良好的抑菌活性。对LT-1进行全基因组测序对其细菌素编码基因簇进行预测,LT-1所产细菌素的基因簇主要编码乳球菌素、肠球菌素和细菌素免疫蛋白。本研究所筛选的细菌素具有良好的抗菌活性,为大肠杆菌替抗产品的研发奠定良好的基础。

细菌素的特点及其在反刍动物中的应用

细菌素是细菌通过核糖体产生的小肽类物质,对很多革兰氏阳性病原菌和耐药菌具有良好的抗菌活性,并广泛存在于反刍动物瘤胃中。根据结构特征,细菌素可分为翻译后修饰细菌素和非翻译后修饰细菌素两大类,通常具有双亲性结构并带有正电荷。细菌素可通过在靶细胞膜上形成孔洞导致内容物外流、抑制靶细胞壁、蛋白质或脱氧核糖核酸(DNA)的合成。细菌素能够促进反刍动物瘤胃发育,参与瘤胃发酵和微生态系统调控,减少甲烷和氨气产生,并具有预防和治疗乳房炎等作用。文章综述了细菌素的分类、生物合成、作用机理及其在反刍动物养殖中的应用研究,为更好地开发细菌素类产品提供参考。

植物乳杆菌NMGL2的安全性评价及其产细菌素发酵条件优化

目前乳酸菌发酵产细菌素的含量较低,因此优化产细菌素的发酵条件是最直接的方式。对分离自内蒙古传统干酪的植物乳杆菌NMGL2的抗生素药敏性、溶血性以及全基因组序列进行分析,结果表明该菌株无明显毒力作用,不携带高毒力因子,抗性基因无转移风险。对植物乳杆菌NMGL2产细菌素的发酵条件进行研究,以金黄色葡萄球菌为指示菌,通过单因素实验以及基于接种率、发酵起始pH值、培养温度3个因素的Box-Behnken法三因素三水平的响应面分析,确定植物乳杆菌NMGL2产细菌素的最佳发酵条件是:发酵起始pH 7.0,接种率1.3%,培养温度37℃。验证试验结果显示在此优化发酵条件下获得对指示菌(金黄色葡萄球菌)的抑菌圈直径为13.8 mm,与模型预测值(13.4 mm)基本吻合,拟合率达到96.64%,证明该模型可靠有效。本研究为植物乳杆菌NMGL2发酵生产细菌素及其应用提供了技术参考。

细菌素纯化技术及其应用研究进展

细菌素是一种由细菌在核糖体内合成并释放到胞外,具有抑菌或杀菌效果的多肽。大量研究表明细菌素具有调节肠道微生物种群、抗炎和抗癌等作用。然而,细菌素纯化成本高、产量低且存在一定环境污染是限制细菌素广泛应用的重要因素。提高细菌素的纯化倍数和回收率是其纯化的关键,增加细菌素的比活力和产量对其生产应用至关重要。合理选择纯化技术,可以有效提高细菌素的产量、纯度和回收率。由于细菌素的分子量和带电荷性质具有差异性,应根据其特性选择不同的纯化技术。细菌素的纯化包括粗分离纯化和精细分离纯化,粗分离纯化技术包括硫酸铵沉淀法、有机溶剂萃取法、大孔树脂法和透析法,精细分离纯化技术包括离子交换层析法、凝胶过滤层析法、反相高效液相色谱法等。广泛应用的细菌素纯化技术包括硫酸铵沉淀、离子交换层析、凝胶过滤层析和反相高效液相色谱等,并且由这几种技术组合的两步法和三步法纯化技术近几年应用较多。近年来,快速蛋白液相色谱等非传统的纯化技术逐渐应用于细菌素的精细分离纯化。高效、低成本、无污染、绿色环保的细菌素纯化技术是其进一步研究的关键,这些技术难点的突破将为细菌素在医疗领域中的应用奠定基础。本文对细菌素的纯化技术及其应用进行归纳分析,可为细菌素的进一步开发与应用提供参考。

抗金黄色葡萄球菌融合魏斯氏菌细菌素的理化特性分析及全基因组测序分析

【目的】筛选产抗金黄色葡萄球菌细菌素的乳酸菌,分析其所产细菌素的理化特性并对其进行全基因组测序分析。【方法】本研究以金黄色葡萄球菌为指示菌株,从吉林省延边市的桔子中筛选产抑菌物质的乳酸菌。对筛选得到的菌株进行形态学观察和相似性鉴定,并构建系统发育树。通过排酸、排过氧化氢和蛋白酶敏感试验对抑菌物质进行初步分析,并测定抑菌物质对温度和紫外线的耐受性。对菌株进行全基因组测序及功能分析。【结果】筛选得到1株产抗金黄色葡萄球菌抑菌物质的乳酸菌,命名为LMM-1,在MRS固体培养基上为乳白色、光滑湿润的圆形菌落;革兰染色后在油镜下为短杆阳性菌。核酸序列经16S rRNA鉴定与融合魏斯氏菌相似性为99.86%,确定LMM-1为融合魏斯氏菌。排除有机酸试验结果显示,发酵上清液抑菌活性显著大于对照组;排除过氧化氢试验结果显示,抑菌活性几乎不变,可排除有机酸和过氧化氢的干扰。经蛋白酶处理分离菌抑菌产物对金黄色葡萄球菌的抑菌作用降低;在100℃高温、pH 2.0~8.0和2 h的紫外线照射下,仍具有良好抑菌活性。基因测序发现,LMM-1基因组长2194218 bp,共有2045个基因被预测,基因组平均GC含量为44.97%。GO功能富集分析结果显示,分子功能中的催化活性和生物过程中的代谢过程得到的基因组功能注释最多,分别为905和801个。KEGG通路富集分析结果显示,在遗传代谢、遗传信息处理和环境信息处理中有49条代谢通路,共有1050个基因得到功能注释。【结论】融合魏斯氏菌LMM-1产细菌素对金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌活性,且细菌素具有一定的耐酸碱、高温和紫外线的能力,对环境具有良好的适应性,该菌含有较多与催化活性和新陈代谢相关的基因。本研究结果可为抗金黄色葡萄球菌替抗产品的研发奠定基础。

芽孢杆菌群体感应系统研究进展

芽孢杆菌(Bacillus)是一类具有运动能力、能够形成芽孢的革兰氏阳性细菌,它们通过群体感应(quorum sensing,QS)系统对环境表现出强大的适应性。QS系统是微生物感知细胞密度变化、实现群体行为协调的关键机制。本文概述了芽孢杆菌群体感应系统的组成和特点,重点综述了芽孢杆菌群体感应系统在调控生物被膜、细胞分化、细菌素的分泌以及芽孢杆菌在群体感应淬灭(quorum quenching,QQ)中的应用等方面的研究进展,分析了目前芽孢杆菌QS系统研究中存在的问题,并展望了未来可以深入研究的方向,为相关研究提供了有益的参考。

抗鼠伤寒沙门氏菌的乳酸菌细菌素生物学特性及其抑菌机制初步研究

试验旨在研究拮抗鼠伤寒沙门氏菌的新型乳酸菌细菌素生物学特性及其抑菌机制。采用全基因组测序分析产细菌素的乳酸菌基因组信息,琼脂扩散法和透析法测定细菌素抑菌活性及分子量范围,有机酸、过氧化氢排除试验和蛋白酶敏感试验确定细菌素性质,通过设置pH值与温度梯度测定乳酸菌生长曲线与细菌素抑菌曲线,研究细菌素生物学特性,扫描电子显微镜观察初步探索细菌素抑菌机制。结果显示,试验筛选出的1株具有抑菌活性的乳酸菌PG-9,经分子生物学鉴定为发酵黏液乳杆菌。全基因组大小为1985177 bp,包含1947个编码基因。其产细菌素PG-9B对鼠伤寒沙门氏菌抑菌活性良好,分子量小于1 kDa,排除有机酸、过氧化氢影响后发现其对多种蛋白酶敏感,在pH值3.0~7.0、-20~121℃范围内均保留了较高的抑菌活性。扫描电镜显示,发酵黏液乳杆菌细菌素PG-9B通过破坏鼠伤寒沙门氏菌细胞表面形态而抑制和杀死细胞。研究表明,发酵黏液乳杆菌细菌素PG-9B具有良好的生物学特性和抑菌活性,在饲料工业中可作为潜在的替抗添加剂防治鼠伤寒沙门氏菌。

植物乳杆菌MU-6细菌素理化特性研究及其编码基因挖掘

【目的】研究1株乳杆菌所产细菌素的稳定性,并挖掘其编码基因簇。【方法】取来自内蒙古自治区巴彦淖尔市的传统泡菜置于MRS肉汤中,37℃培养12 h分离细菌。以鼠伤寒沙门菌为指示菌进行抑菌试验,对分离菌株进行筛选,并对菌株进行16S rRNA测序、BLAST比对分析。根据蛋白酶、温度、pH和紫外线四类指标评价分离菌株所产细菌素的稳定性,使用全基因组测序技术获得菌株基因组特征信息并挖掘其潜在的细菌素编码基因簇。【结果】试验从泡菜中筛选得到1株产抗鼠伤寒沙门菌细菌素的乳杆菌,相似性比对结果显示,分离菌株与植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)相似性达98%,将其命名为MU-6。MU-6的发酵上清浓缩液经过排酸处理后,试验组MRS抑菌圈直径明显小于空白对照组;过氧化氢处理后,试验组抑菌圈直径基本未发生变化;经蛋白酶处理后,试验组抑菌活性下降。MU-6所产细菌素在100℃、pH 3.0~5.0、紫外线照射条件下仍具有较高抑菌活性。全基因组测序结果显示,菌株MU-6基因组长2782959 bp,预测到3129个基因,GC含量为44.43%。基因簇挖掘结果显示,菌株MU-6存在Plantaricin J、Plantaricin A、Plantaricin E、Plantaricin F等7种核心肽,其中大多数属于ClassⅡb类细菌素。【结论】本研究筛选到1种理化特性稳定且抑菌活性良好的植物乳杆菌细菌素,其具有良好的抗菌作用,是具有应用前景的天然替抗剂。