仲恺农业工程学院研究团队刘君彦特聘副教授在国际期刊发表关于大麦提取物在食品储藏中应用潜力的SCI论文

一、 研究背景

蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）是一种广泛分布于环境中的革兰氏阳性兼性厌氧菌，是导致食源性胃肠道疾病的主要病原菌之一，其致病潜力已成为重要的公共卫生问题。在自然界中，大多数细菌以生物膜形式存在，生物膜是由细菌细胞黏附在表面并被胞外聚合物物质（EPS）包裹而形成的复杂高度组织化结构。生物膜能够增强细菌对环境胁迫的耐受性，特别是对抗生素和食品防腐剂的抵抗力，这给食品安全带来了严峻挑战。

群体感应（Quorum Sensing，QS）是细菌通过分泌和感知信号分子来监测种群密度并调节基因表达的细胞间通讯机制。蜡样芽孢杆菌的主要QS系统包括PlcR-PapR、LuxS/AI-2和Rap-Phr。其中，PlcR-PapR是蜡样芽孢杆菌特有的群体感应系统，能够调节数百个基因的表达，在控制生物膜形成、毒素合成、蛋白酶和表面活性剂合成等多种细菌行为中发挥关键作用。因此，靶向该QS系统的抑制剂有望成为控制蜡样芽孢杆菌致病性的新策略。

大麦芽碱（Hordenine）是一种主要来自发芽大麦的初级酚类膳食化合物，常见用作血管收缩剂。研究发现，大麦芽碱能够通过竞争性信号分子抑制剂的作用抑制铜绿假单胞菌的群体感应，从而抑制胞外毒力因子的产生、生物膜形成和群体感应基因表达。然而，大麦芽碱对蜡样芽孢杆菌群体感应的具体抑制机制尚不清楚。

二、 研究亮点

（1）揭示双重调控机制：研究发现，大麦芽碱在低表达水平时能够完全抑制蜡样芽孢杆菌的PlcR-PapR群体感应系统，但在较高表达水平时反而刺激该系统，这一特征与阳性对照组3-苯基-1-丙胺的表现一致。

（2）显著抑制毒力因子表达：两种化合物均能显著抑制nheB基因的表达，有效降低蜡样芽孢杆菌Nhe毒素的产生，从而减轻细菌的致病性。

（3）多菌株验证研究：研究采用了5株不同的蜡样芽孢杆菌（ATCC14579、IAM12605、CCM 2010、A9和L1）进行测试，包括标准菌株和食品分离株，确保了研究结果的普适性。

（4）多基因表达分析：通过qRT-PCR技术测定了1/8 MIC大麦芽碱处理后16个基因的表达水平变化，涵盖群体感应基因、毒力基因、蛋白酶基因和多效性转录调控因子。

三、研究内容

（1）最低抑菌浓度测定与工作浓度确定

研究人员采用微量滴定法测定大麦芽碱和3-苯基-1-丙胺对5株蜡样芽孢杆菌的最低抑菌浓度（MIC）。结果显示，两种群体感应抑制剂对蜡样芽孢杆菌的MIC均为2.5 mg/mL。为确保QSIs不影响细菌正常生长，研究选择了1/8 MIC浓度作为后续基因表达研究的工作浓度。生长曲线分析证实，1/8 MIC浓度下的大麦芽碱和3-苯基-1-丙胺对5株蜡样芽孢杆菌的生长均无显著影响。

（2）群体感应基因表达分析

   PlcR-PapR系统：大麦芽碱处理后，plcR基因在菌株A、A9和L中于24小时被完全抑制。在菌株I和C中，由于PlcR-PapR仅在前12小时表达，表达在8小时被抑制，之后不再表达。3-苯基-1-丙胺对除L株外的所有菌株plcR基因均在24小时或更早被完全抑制。

LuxS/AI-2系统：大麦芽碱对luxS基因的抑制作用在不同菌株间差异显著，部分菌株在前24小时未观察到抑制作用。3-苯基-1-丙胺对LuxS/AI-2系统的抑制作用与其对PlcR-PapR系统的作用相似——当系统表达较弱时可完全抑制其表达。

四、主要结论

本研究首次系统揭示了大麦芽碱对蜡样芽孢杆菌群体感应的抑制作用及其分子机制。研究结果表明，大麦芽碱在低表达水平时能够完全抑制蜡样芽孢杆菌的PlcR-PapR群体感应系统，但在高表达水平时反而产生刺激作用，这一发现与3-苯基-1-丙胺的作用效果一致。两种化合物均能显著抑制毒力基因nheB的表达，有效降低蜡样芽孢杆菌Nhe毒素的毒性。由于大麦芽碱是一种天然存在的化合物，具有潜在的治疗价值且适合食品应用，本研究为开发源自大麦的用于控制食源性病原菌的功能性食品添加剂提供了科学依据。同时，大麦芽碱作为一种有前景的群体感应抑制剂，为控制蜡样芽孢杆菌的致病性提供了新的策略选择。未来需要进一步研究来深入理解大麦芽碱对蜡样芽孢杆菌作用的分子机制，并评估将其作为食品添加剂添加到食品中的安全性。

排版丨郭婉莹

撰写丨费永涛

初审丨伍俏佳

终审 | 王   琴