虾头-枯草芽孢杆菌发酵分离产物可抑制大米粥中的蜡样芽孢杆菌

在以大米为主要食物（例如日本）的国家中，大约95％的呕吐综合征暴发归因于食用煮熟或炒饭。蜡样芽孢杆菌可产生呕吐毒素并引发呕吐综合征，并且米面制品是高危的呕吐毒素产毒种类，因此强烈需要有效的蜡样芽孢杆菌污染控制措施。

虾头发酵产生抗菌肽

抗菌肽（antimicrobial peptides，AMP）作为传统食品防腐剂的潜在替代品受到了广泛关注。AMP主要是小的、带正电荷的两亲性分子肽。与传统的化学防腐剂相比，AMP具有快速灭菌、降低抗菌剂耐药性和更高的安全性。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）在其生长和代谢过程中能够产生多种蛋白酶，将富含蛋白质的食品水解为抗菌肽。此外，虾头富含内源性蛋白酶，虾头自溶可产生胰蛋白酶、胃蛋白酶和糜蛋白酶等蛋白质水解产物和多肽。因此利用枯草芽孢杆菌和虾头中丰富的内源蛋白酶在发酵过程中产生一些新的肽段，从而更广泛地探索其抗菌活性。

研究者就从从枯草芽孢杆菌处理的虾下脚料发酵液中通过UPLC-MS分离出了KGKTLLQ（命名为BCP4），并对其抗菌机制进行了研究^[1]。

BCP4抑制芽孢的机制

AKP活性来确定细菌细胞壁的完整性，用BCP4处理后AKP可用性显着提高，表明BCP4可能首先针对细胞壁，导致损坏并随后的AKP释放（图1A）。用核酸染料对蜡样芽孢杆菌进行染色，用不同BCP4浓度处理的蜡样芽孢杆菌的荧光强度增加了，说明BCP4可以增强浓度依赖性效应的细胞膜通透性（图1B）。并且分别在核酸和蛋白质的最大的吸收峰260和280 nm处发现，BCP4处理导致核酸与蛋白质的泄漏（图1D）。蜡样芽孢杆菌的PI染色结果表明，BCP4有效损害细菌细胞膜的完整性（图1E）。通过TEM可以清楚得看到BCP4处理后蜡样芽孢杆菌细胞壁的消失和细胞膜的不完全结构（图2）。

图 1 BCP4对细菌细胞壁和细胞膜的影响。（a）暴露于BCP4的蜡样芽孢杆菌中AKP的含量。 （b）蜡样芽孢杆菌PI染色的荧光光谱。 （c）蜡样芽孢杆菌中内核酸的泄漏。 （d）蜡样芽孢杆菌中内蛋白的泄漏。 （e）用BCP4处理的蜡状芽孢杆菌的荧光显微镜图像。 A，控制的光场图像； B，对照的荧光图像； C，合并的控制图像； D，用BCP4处理的明亮场图像； E，用BCP4处理的荧光图像； F，用BCP4处理的合并图像。 比例尺为25μm。 所使用的BCP4的浓度为1×MBC^[1]。

图 2 BCP4对蜡样芽孢杆菌细胞的破坏性作用^[1]。

应用潜力评估

对BCP4进行评估发现，即使在8×MBC的浓度下，肽BCP4诱导的溶血活性仍低于5％，这表明BCP4表现出良好的血液兼容性，并且对7.8 – 7.8 –浓度范围内的正常红细胞没有毒性作用。并且在大米粥中进行了应用实验，发现BCP4处理在8小时内显著降低大米粥中的蜡样芽孢杆菌量，在大米粥中有良好的抑菌效果（图3）。

图 3 BCP4在25℃下储存的大米粥中抑制蜡样芽孢杆菌的生长。

参考文献：[1]       TAO W H, LI W J, JIN R T, et al. BCP4: A novel antimicrobial peptide with potent efficacy against Bacillus cereus in rice porridge [J]. International Journal of Food Microbiology, 2025, 429.