蜡样芽孢杆菌群新发现：五种新型细菌素展现精准抗菌潜力，为食源性致病菌防控开辟新路径

随着抗生素耐药性细菌在全球范围内日益严峻，开发新型抗菌物质已成为公共卫生领域的紧迫课题。墨西哥普埃布拉自治大学化学系Jessica Vaca、Aurelio Ortiz和Estibaliz Sansinenea团队在《Archives of Microbiology》发表最新研究，从蜡样芽孢杆菌群（B. cereus group）的三种近缘物种中成功分离出五种新型细菌素样物质（Bacteriocin-Like Substances, BLS），并系统比较了它们的分子特性与抗菌活性，为食品工业和医药领域提供了极具前景的天然抗菌候选分子。

研究背景：从"细菌工厂"中寻找抗菌新武器

细菌素是细菌产生的具有抗菌活性的小分子肽类，因其在广泛的pH和温度范围内保持稳定、抗菌谱窄而精准、且能被人体肠道蛋白酶降解而安全性高，被视为理想的天然抗菌剂。蜡样芽孢杆菌属（Bacillus）被誉为"化合物工厂"，能够产生种类繁多的生物活性物质。蜡样芽孢杆菌群包含九个有效近缘物种，包括炭疽芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、蕈状芽孢杆菌、魏氏芽孢杆菌、假蕈状芽孢杆菌、细胞毒性芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌和威德曼芽孢杆菌等。

然而，长期以来，该菌群中只有蜡样芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌的细菌素研究较为深入，其他近缘物种的细菌素分泌情况几乎空白。本研究首次系统探索了蕈状芽孢杆菌（B. mycoides）、魏氏芽孢杆菌（B. weihenstephanensis）和东洋芽孢杆菌（B. toyonensis）的细菌素产生能力，并与枯草芽孢杆菌群相关的贝莱斯芽孢杆菌（B. velezensis）进行了对比分析。

核心发现：五种细菌素各具特色

研究团队从墨西哥不同州采集土壤样品，分离鉴定出四株芽孢杆菌菌株：贝莱斯芽孢杆菌ELI71、蕈状芽孢杆菌ELI220、魏氏芽孢杆菌ELI224和东洋芽孢杆菌ELI73。通过Amberlite XAD-16吸附树脂和硅胶柱层析技术，研究人员成功纯化出六种具有抗菌活性的组分，其中五种来自蜡样芽孢杆菌群的三个物种。

分子量差异显著： 研究发现，来自贝莱斯芽孢杆菌（属于枯草芽孢杆菌群）的细菌素分子量约为5.3 kDa，显著大于蜡样芽孢杆菌群来源的细菌素（分子量范围在2.91–3.89 kDa之间）。这一发现提示，细菌素的分子特征可能与菌种的系统发育分类存在关联。

抗菌谱精准特异： 五种细菌素虽分子量相近，但抗菌活性各具特色：

蕈状芽孢杆菌ELI220产生两种细菌素（3.39 kDa和2.91 kDa），前者对蜡样芽孢杆菌具有强效杀菌活性，后者则对单核细胞增生李斯特菌表现出中等活性；

东洋芽孢杆菌ELI73的两种细菌素（3.83 kDa和3.89 kDa）均对单核细胞增生李斯特菌有效，其中3.83 kDa组分还对蜡样芽孢杆菌具有独特的抑菌活性；

魏氏芽孢杆菌ELI224的细菌素（3.71 kDa）对蜡样芽孢杆菌和李斯特菌均表现出中等活性。

相比之下，贝莱斯芽孢杆菌的5.3 kDa细菌素具有更广泛的抗菌谱，对革兰氏阳性菌（蜡样芽孢杆菌、李斯特菌）和革兰氏阴性菌（霍乱弧菌、副溶血弧菌、猪霍乱沙门氏菌）均有效。

稳定性优异：适应多种应用场景

所有分离的细菌素均表现出卓越的稳定性：在60–80°C条件下处理10分钟活性完全保留；即使在100°C下，多数细菌素仅损失15–50%的活性；在pH 2–10的极端酸碱环境中保持稳定。这种热稳定性和pH耐受性使其在食品加工（如热处理工艺）和医药制剂开发中具有显著优势。不过，在121°C高压灭菌20分钟后，所有细菌素活性均完全丧失。

食源性致病菌防控的新希望

食源性病原体对人类健康和经济造成巨大影响。蜡样芽孢杆菌引起的食物中毒虽然症状通常较轻，但已有致命案例报道；单核细胞增生李斯特菌则是导致孕妇、新生儿、老年人和免疫缺陷人群死亡的主要食源性病原体之一。本研究发现的细菌素精准针对这两种重要食源性致病菌，且部分具有杀菌（bactericidal）而非仅抑菌（bacteriostatic）效果，为开发新型食品保鲜剂和抗菌药物提供了极具价值的先导化合物。

研究意义与展望

该研究首次系统揭示了蜡样芽孢杆菌群中多个未被充分研究的物种产生细菌素的潜力，并证实细菌素可以根据产生菌种进行区分——蜡样芽孢杆菌群来源的细菌素分子量较小（约3 kDa级）、抗菌谱较窄（主要针对革兰氏阳性食源性致病菌），而枯草芽孢杆菌群相关物种产生的细菌素分子量较大（约5 kDa）、抗菌谱更广。

研究团队指出，这些细菌素在分子量上与已知的蜡样芽孢杆菌素cerein 7（3.94 kDa）相似，可能属于II.3类细菌素。下一步将进行完整的化学结构鉴定，以深入揭示其多样性机制。这一研究方向不仅丰富了芽孢杆菌细菌素的资源库，更为应对抗生素耐药性危机、保障食品安全提供了创新的天然解决方案。

文献来源： Vaca J, Ortiz A, Sansinenea E. A study of bacteriocin like substances comparison produced by different species of Bacillus related to B. cereus group with specific antibacterial activity against foodborne pathogens. Archives of Microbiology, 2023, 205:13.