在食品工業(yè)中，芽孢桿菌因其耐熱性和耐化學(xué)性而成為食品安全的重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的抑菌手段往往存在化學(xué)殘留和環(huán)境污染等問(wèn)題。近年來(lái)，天然抑菌劑因其環(huán)境友好和安全性而備受關(guān)注。本文將介紹一種新型天然抑菌劑——聚乳酸（PLA），其在抑制枯草桿菌芽孢方面的潛力。
1. PLA的抑菌活性
PLA是由可再生資源如玉米淀粉發(fā)酵而成的生物塑料，具有可生物降解和低毒性的特點(diǎn)。近期的研究表明，PLA對(duì)枯草桿菌芽孢展現(xiàn)出強(qiáng)勁的抑菌活性。為了評(píng)估PLA的抑菌效果，研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)測(cè)定了PLA的最小抑菌濃度（MIC）。結(jié)果顯示，PLA在較低濃度下即可抑制枯草桿菌芽孢的生長(zhǎng)，顯示出其強(qiáng)大的抑菌能力。此外，構(gòu)建的時(shí)間殺菌曲線也表明，PLA能夠迅速減少芽孢數(shù)量，這為其在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。
圖 1. PLA 對(duì)枯草芽孢桿菌芽孢的抑制曲線。A：在 NB 培養(yǎng)基中與 PLA 共培養(yǎng)的芽孢；B：在 NaCl 溶液中與 PLA 共培養(yǎng)的芽孢[1]
2.深入機(jī)制研究
深入了解PLA的抑菌機(jī)制，研究人員進(jìn)行了多方面的實(shí)驗(yàn)。首先，PLA被發(fā)現(xiàn)能夠干擾芽孢的起始萌發(fā)，阻止芽孢從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài)。其次，PLA對(duì)芽孢皮層和芽孢殼的結(jié)構(gòu)具有破壞作用，導(dǎo)致芽孢的物理屏障受損，從而更容易受到其他抑菌因素的攻擊。此外，PLA還能夠影響內(nèi)膜的滲透性和完整性，抑制膜電位的建立，以及干擾氧化代謝過(guò)程。這些機(jī)制共同作用，導(dǎo)致芽孢的生長(zhǎng)受到抑制。
圖 2. 掃描電子顯微鏡（A）和光學(xué)電子顯微鏡（B）觀察 PLA 對(duì)芽孢發(fā)芽和生長(zhǎng)的影響。a：未處理芽孢；b：PLA（1/2MIC）；c：PLA（MIC）；d：PLA（2MIC）[1]
3.微觀結(jié)構(gòu)與生物大分子損傷
直觀地觀察PLA對(duì)芽孢的影響，研究人員使用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡對(duì)處理后的芽孢進(jìn)行了觀察。顯微鏡圖像顯示，PLA處理后的芽孢表面出現(xiàn)了局部收縮和結(jié)構(gòu)損傷，這與PLA破壞芽孢皮層和芽孢殼的作用機(jī)制相一致。此外，研究人員還通過(guò)凝膠電泳分析發(fā)現(xiàn)，PLA能夠?qū)е翫NA的部分降解，進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)合成，包括關(guān)鍵酶和受體的合成。這些生物大分子的損傷進(jìn)一步抑制了芽孢的生命活動(dòng)。
圖 3. PLA 對(duì)枯草芽孢桿菌芽孢生物大分子的影響。A：DNA；B：蛋白質(zhì)[1]
3.實(shí)際應(yīng)用
測(cè)試PLA在實(shí)際情況下的應(yīng)用效果，研究人員在牛奶飲料中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。牛奶是一種容易受到芽孢桿菌污染的食品，因此，能夠在牛奶中抑制芽孢生長(zhǎng)的抑菌劑具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PLA能夠有效滅活牛奶中的枯草桿菌芽孢，這為PLA在食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用提供了案例。此外，PLA在牛奶中的抑菌效果也表明，其可能對(duì)其他食品體系中的芽孢桿菌同樣有效。
圖 4. PLA 對(duì)牛奶飲料質(zhì)量的影響。A：存活孢子；B：相對(duì)粘度;[1]
總結(jié)
PLA作為一種新型天然抑菌劑，其在抑制枯草桿菌芽孢方面的研究取得了顯著成果。PLA不僅為食品保鮮提供了新的解決方案，也為未來(lái)的研究方向指明了道路。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索PLA在不同食品體系中的抑菌效果，以及優(yōu)化PLA的制備和應(yīng)用工藝。此外，還可以研究PLA與其他抑菌劑的協(xié)同作用，以期在食品工業(yè)中實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，并推動(dòng)食品安全和環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。隨著PLA研究的深入和應(yīng)用的推廣，其在食品保鮮領(lǐng)域的潛力將得到進(jìn)一步挖掘，為人類(lèi)提供更安全、健康的保障
參考文獻(xiàn)：[1]Zhang D, Tong D, Wang Z, et al. Inactivation mechanism of phenyllactic acid against Bacillus cereus spores and its application in milk beverage[J]. Food Chemistry, 2024, 453: 139601.
來(lái)源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~陳富源。
