中国工程院食品安全院士团队

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耐热孢子、顽固生物膜、耐药性——食品工业对抗蜡样芽孢杆菌的三大痛点，正被两条人工设计的“分子利刃”精准击破。蜡样芽孢杆菌因其极强的环境适应力（可形成耐热孢子、耐药性菌株及生物膜），成为食品安全的顽固威胁。传统抗生素与化学防腐剂面临耐药性挑战，且对孢子与生物膜效果有限。两种新型抗菌肽D51-P11G与D51-P11K，可同时灭活营养细胞、抑制孢子萌发并瓦解生物膜，为食品防腐提供全新解决方案。

三重打击：高效清除菌体、孢子与生物膜

双肽展现全能抗菌效力，对于营养细胞，其MIC值低至 8 μg/mL（与母肽D51相比活性翻倍），4倍MIC浓度下 40分钟内完全杀灭菌体，效果媲美300 μg/mL的乳酸链球菌素（Nisin A）；对于顽固孢子，32 μg/mL浓度可完全抑制孢子萌发，阻断其向毒性菌体转化；对于生物膜，16 μg/mL浓度即可抑制60%以上生物膜形成，32 μg/mL时对已形成生物膜的清除率超 65%。一剂多效，直击食品安全三大隐患。

图 1.多肽的杀菌时间动力学曲线。多肽 D51、D51-P11G 和 D51-P11K 在1 ×、2 × 和4 × MIC 下以及尼生素在 2 × MIC 下对 (A) 蜡样芽孢杆菌 ATCC 14579 和 (B) 蜡样芽孢杆菌 NCTC 11143 的杀菌动力学评估^[1]

图2 经8、16和32 μg/mL 肽处理的蜡样芽孢杆菌ATCC 14579（A）和蜡样芽孢杆菌NCTC 11143（B）的孢子萌发情况^[1]

图3 多肽抗蜡样芽孢杆菌生物膜的作用。(A) 8、16 和 32 μg/mL 肽对蜡样芽孢杆菌 ATCC 14579 和蜡样芽孢杆菌 NCTC 11143 生物膜形成的抑制作用。(B) 肽对消灭蜡样芽孢杆菌 ATCC 14579 和蜡样芽孢杆菌 NCTC 11143 已形成的生物膜的影响^[1]

颠覆性机制：双靶点爆破细胞防线

双肽通过双重作用摧毁细菌。通过物理破坏和遗传干扰，双重保障杀菌彻底性。膜裂解主导：电镜图像显示，肽处理后的菌体细胞膜严重皱缩破裂，胞内物质外泄；流式细胞术证实 80%细胞膜通透性增加（4×MIC处理1小时）。DNA结合辅助：凝胶电泳实验首次发现，双肽可紧密结合细菌基因组DNA（4×MIC时DNA完全滞留加样孔），干扰遗传物质复制。

食品实测：米饭、肉糜中的高效护卫

真实食品基质验证应用潜力：
米饭模型：添加32 μg/mL双肽4小时，菌载量显著降低 2.5 log CFU/mL（效果优于300 μg/mL Nisin A的1.8 log减少）。
肉糜模型：同等浓度下菌量减少 1.9 log CFU/g，与Nisin A相当。
局限性：肉糜中脂肪、酶等成分可能部分削弱肽活性，提示未来需优化食品适配性。

从实验室迈向餐桌的关键一步已实现。

安全稳定：食品级应用的基石

双肽具备工业化核心优势。第一，高安全性。32 μg/mL浓度下对小鼠红细胞几乎无溶血活性；对乳酸菌、双歧杆菌等 益生菌无害，保障肠道微生态平衡。

第二，强稳定性。80°C加热1小时仍保持完全活性；耐受胃蛋白酶、胰蛋白酶等常见食品蛋白酶。第三，低耐药性。连续传代15代后，细菌对双肽的敏感性未显著降低（对比氨苄青霉素耐药性提升10倍）。

全球每年约百万起食源性疾病与细菌毒素相关，其中蜡样芽孢杆菌引发的疫情频发。其生物膜可附着于食品加工设备，常规清洗难以彻底清除。而D51-P11G与D51-P11K的短链合成优势（仅含疏水/带正电荷氨基酸）为规模化生产铺平道路。

当人工智慧遇上自然进化，食品安全迎来“肽”时代新武器。

参考来源：[1]Li Y, Wang M, Li Y, et al. Two novel antimicrobial peptides against vegetative cells, spores and biofilm of Bacillus cereus[J]. Food Control, 2023, 149: 109688.

来源：微生物安全与健康网，作者~崔创。