微生物共培养对植物乳杆菌RX-8合成细菌素的诱导作用

聂蓉¹，李雪¹，郜亚昆^1,2，刘国荣^1*，王成涛¹，孙宝国¹

（¹北京食品营养与人类健康高精尖创新中心 北京市食品添加剂工程技术研究中心

北京工商大学  北京  100048；

²天津市和平区市场监督管理局  天津  300041）

基金项目：国家自然科学基金面上项目(31871772)；北京市自然科学基金面上项目(6192003)

作者简介：聂蓉（1997—），女，硕士生

通信作者：刘国荣  E-mail: liuguorong@th.btbu.edu.cn

1、研究目的：

植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）RX-8分离自中国传统泡菜，可代谢合成Ⅱb类细菌素plantaricin EF。该细菌素抑菌谱广，加工应用特性良好，有作为天然食品生物防腐剂的巨大潜力，然而合成水平较低，使其工业化生产及应用严重受限。本研究旨在探讨外源微生物共培养作为环境刺激因子诱导菌株RX-8高效合成plantaricin EF的可行性。

2、试验方法：

1）基于前期对植物乳杆菌RX-8代谢产细菌素培养条件的研究，通过改变对细菌素合成影响显著的因素（培养温度、培养基起始pH值、培养基浓度）构建低产、不产细菌素纯培养模型体系，并分别添加来自不同发酵食品（谷物醋、白酒、酸鱼）的16株菌株进行共培养，通过测定共培养前、后植物乳杆菌RX-8所产细菌素的抑菌活性，筛选出最佳共培养诱导菌株。

2）验证最佳共培养诱导菌株的诱导效果，探究接种比例与接种浓度对其共培养诱导植物乳杆菌RX-8细菌素合成的影响。

3）对比分析诱导菌菌悬液、灭活菌悬液、无细胞发酵上清液、蛋白酶K处理发酵上清液和Trans-well间接共培养体系的诱导作用，对起诱导作用的物质类型进行初步推测。

3、结果：

共培养条件下多种菌株均可促进植物乳杆菌RX-8细菌素的合成，而诱导菌具有高度特异性，并且菌株的诱导性和菌株的亲缘关系无直接相关性，同种菌内不同菌株诱导性的强弱也各不相同。其中，谷物醋来源枯草芽孢杆菌BS-15可在低产、不产及常规共培养体系中均表现显著诱导作用（P<0.01），故将其作为最佳诱导菌。

进一步优化其与植物乳杆菌RX-8的共培养体系的发酵条件，发现枯草芽孢杆菌BS-15与植物乳杆菌RX-8共培养的最佳接种比例是10:1、接种浓度分别是108 CFU/mL和107 CFU/mL。由于蛋白酶K能够破坏枯草芽孢杆菌BS-15无细胞发酵上清液对植物乳杆菌RX-8产细菌素的诱导作用，推测诱导作用是由菌株BS-15分泌产生的蛋白类物质引起的。

4、结论与展望：

存在特定微生物可以诱导细菌素plantaricin EF高效分泌表达，微生物共培养可以作为提高乳酸菌细菌素产量的重要技术手段。然而，植物乳杆菌RX-8与特定外源微生物共培养提高细菌素产量的机制尚不清楚。在枯草芽孢杆菌BS-15诱导作用的验证过程中，活菌数与细菌素产量随时间变化的结果表明，共培养下细菌素plantaricin EF的合成依然与菌体密度紧密相关。已知纯培养条件下细菌素plantaricin EF的合成受群体感应系统调控，并且该系统发挥作用依赖于菌体密度，故推测共培养条件下枯草芽孢杆菌BS-15诱导细菌素plantaricin EF高效合成的过程与群体感应系统相关。接下来，将通过测定共培养与纯培养条件下的群体感应信号分子，细菌素合成与群体感应系统相关基因的转录水平，从分子水平揭示共培养诱导细菌素plantaricin EF合成与群体感应系统之间的关系，通过转录组学和蛋白组学等生物信息学手段预测潜在的调控机制。

知网链接：

https://t.cnki.net/kcms/detail?v=hbLMgWCBy1m92PdT_HvE5JFsXQECnsC6bziv6qJPXB_zkx2f32WSd48RmsGpW0UKVCWd7n15cSxz6a76DZuRONqoljCb-0teSbR6RhoUg52sc6McGA-X9Q==&uniplatform=NZKPT