新技术实现发酵乳中群体感应信号分子 AI-2 的精准检测

群体感应（QS）是微生物间的交流过程，细菌 QS 系统中有三种主要信号分子，其中 AI-2 较为特殊，在革兰氏阳性和阴性菌中都存在，乳酸菌的 luxS/AI-2 QS 系统就以 AI-2 为信号分子。近年来研究发现，该系统显著影响乳酸菌的生理生化活动，其发酵制成的发酵乳品质和风味也受 AI-2 含量影响。然而，目前尚缺乏直接定量检测乳酸菌和发酵乳中 AI-2 的方法。现有检测方法各有弊端，如基于生物传感器的方法易受环境干扰且无法绝对定量；色谱法中的 HPLC-FLD、HPLC-MS 和 GC-MS 虽能检测 AI-2，但存在成本高、衍生化过程复杂或检测时间长等问题；比色法操作简便，但可行性有待大规模验证。

在此背景下，研究团队开发出了新的 HPLC 检测方法。研究人员首先用 DAN 对 AI-2 的前体 DPD 进行衍生化，生成具有 UV 吸收特性的稳定衍生物，再用 HPLC 检测。实验结果显示，该衍生化过程需 40 分钟，HPLC 分析需 24 分钟。方法的线性检测范围为 250 - 8000ng/ml，拟合方程为Y=0.2437X+26.8111（R²=0.9991），检测限（LOD）为 26.10ng/mL，在乳酸菌和发酵乳生物样品中的精密度良好，相对标准偏差（RSD）均小于 3%，准确度也能满足要求，平均回收率分别为 79.47% 和 79.26%。

图 1：呈现 DPD 与 DAN 的衍生化反应机制。 

图 2：A 图确定目标衍生物出峰时间，B 图展示方法标准曲线，线性良好。

研究人员进一步在 5 种不同乳酸菌菌株的培养液和发酵乳样本中验证了该方法的实用性。结果表明，该方法能有效排除复杂基质成分的干扰，在不同样本中均能准确检测 AI-2。在乳酸菌培养液检测中，不同菌株分泌 AI-2 的能力存在差异；在发酵乳检测中，不同组合的发酵乳 AI-2 浓度不同，且该方法在市售发酵乳中也能准确检测 AI-2。

图 3：A 图验证 LAB 系统目标峰保留时间，B、C 图显示不同 LAB 菌株 AI-2 分泌有差异。

图 4：A 图验证发酵乳目标峰保留时间，B - E 图表明方法在不同发酵乳中准确、重复性好，AI-2 浓度有差异。

与其他常见 AI-2 检测方法相比，新方法可直接测量 AI-2 浓度，受外界环境干扰小，操作流程简化、检测时间缩短，且无需昂贵的外部检测器，成本较低。此前的方法多应用于致病菌中 AI-2 的检测，而该方法首次成功应用于更复杂的发酵乳基质，通用性强。

该研究开发的 HPLC 检测技术为深入研究乳酸菌群体感应的分子机制提供了有力工具，未来有望在更多乳酸菌发酵食品检测中得到应用，助力相关领域的进一步发展。

参考文献：Li H, Shi Z, Fan X, et al. Qualitative and quantitative detection of the quorum sensing signalling molecule autoinducer-2 in fermented milk based on 2, 3-diaminonaphthalene derivatisation[J]. Food Bioscience, 2025: 106420.