在食品工業(yè)中，芽孢桿菌因其耐熱性和耐化學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殘留和環(huán)境污染等問題。近年來，天然抑菌劑因其環(huán)境友好和安全性而備受關注。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。近期的研究表明，PLA對枯草桿菌芽孢展現(xiàn)出強勁的抑菌活性。為了評估PLA的抑菌效果，研究人員通過實驗室實驗測定了PLA的最小抑菌濃度（MIC）。結果顯示，PLA在較低濃度下即可抑制枯草桿菌芽孢的生長，顯示出其強大的抑菌能力。此外，構建的時間殺菌曲線也表明，PLA能夠迅速減少芽孢數(shù)量，這為其在食品工業(yè)中的應用提供了強有力的支持。
圖 1. PLA 對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.深入機制研究
深入了解PLA的抑菌機制，研究人員進行了多方面的實驗。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)轉變?yōu)榛钴S狀態(tài)。其次，PLA對芽孢皮層和芽孢殼的結構具有破壞作用，導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程。這些機制共同作用，導致芽孢的生長受到抑制。
圖 2. 掃描電子顯微鏡（A）和光學電子顯微鏡（B）觀察 PLA 對芽孢發(fā)芽和生長的影響。a：未處理芽孢；b：PLA（1/2MIC）；c：PLA（MIC）；d：PLA（2MIC）[1]
3.微觀結構與生物大分子損傷
直觀地觀察PLA對芽孢的影響，研究人員使用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡對處理后的芽孢進行了觀察。顯微鏡圖像顯示，PLA處理后的芽孢表面出現(xiàn)了局部收縮和結構損傷，這與PLA破壞芽孢皮層和芽孢殼的作用機制相一致。此外，研究人員還通過凝膠電泳分析發(fā)現(xiàn)，PLA能夠導致DNA的部分降解，進而抑制蛋白質合成，包括關鍵酶和受體的合成。這些生物大分子的損傷進一步抑制了芽孢的生命活動。
圖 3. PLA 對枯草芽孢桿菌芽孢生物大分子的影響。A：DNA；B：蛋白質[1]
3.實際應用
測試PLA在實際情況下的應用效果，研究人員在牛奶飲料中進行了實驗。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的抑菌劑具有重要的實際應用價值。實驗結果顯示，PLA能夠有效滅活牛奶中的枯草桿菌芽孢，這為PLA在食品保鮮領域的應用提供了案例。此外，PLA在牛奶中的抑菌效果也表明，其可能對其他食品體系中的芽孢桿菌同樣有效。
圖 4. PLA 對牛奶飲料質量的影響。A：存活孢子；B：相對粘度;[1]
總結
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，也為未來的研究方向指明了道路。未來的研究可以進一步探索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)中實現(xiàn)更廣泛的應用，并推動食品安全和環(huán)境保護的協(xié)調發(fā)展。隨著PLA研究的深入和應用的推廣，其在食品保鮮領域的潛力將得到進一步挖掘，為人類提供更安全、健康的保障
參考文獻：[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.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~陳富源。
