本文系Food Science and Human Wellness原创编译，欢迎分享，转载请授权。
贝莱斯芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一新种。它是一种高度通用的细菌，近年来引起了科学界的兴趣。已发现贝莱斯芽孢杆菌携带许多生物合成基因簇，具有产生多种代谢物的潜力。本文综述了贝莱斯芽孢杆菌生物信息学研究的最新进展，为其进一步开发应用提供依据。此外，本文还介绍了贝莱斯芽孢杆菌的特性和广泛应用，包括其作为益生菌或生物防治剂在酶生产方面的潜力。综述了贝莱斯芽孢杆菌在发酵食品特别是海洋蛋白发酵食品中的应用及其在生物活性肽生产中的应用前景。
基因组序列信息如表1所示。对贝莱斯芽孢杆菌LPL061的完整基因组进行了测序，并确定了参与多糖生物合成的蛋白编码基因。该菌株具有可产生多种抗菌物质的基因簇。此外，通过分析积累的贝莱斯芽孢杆菌基因组数据，还可以研究多种芽孢杆菌中是否存在能合成某种物质或具有某种功能的基因。分析了能产生1-脱氧野尻霉素（1-DNJ）的贝莱斯芽孢杆菌的完整基因组序列，包括对其基因内容的生物信息学分析。由于携带1-DNJ生物合成基因的贝莱斯芽孢杆菌被认为能够产生1-DNJ，因此对其基因组的比较分析可为进一步研究产生1-DNJ的细菌提供基础。
酶基因克隆和表达的意义如图1所示。目前，利用 贝莱斯芽孢杆菌基因克隆和表达的酶可用于医疗、食品、农业和其他行业。表2列出了用贝莱斯芽孢杆菌基因克隆和表达的酶。研究表明，这些蛋白酶具有很高的耐热性和稳定性。此外，微生物的生长周期相对较短，适合大规模培养。
贝莱斯芽孢杆菌具有多种产酶和抗菌特性。因此，它可用于各行各业。不同的贝莱斯芽孢杆菌能产生不同的酶，有些甚至能产生多种酶。这些菌株可用于生产酶、发酵食品和其他工业。贝莱斯芽孢杆菌具有广谱抗菌活性，能够形成耐受高温和干燥的内生孢子。它具有作为生物制剂开发的巨大潜力。此外，贝莱斯芽孢杆菌是一种植物相关细菌，可定植于寄主植物的根部。它可以通过细菌与土传病原体之间的直接拮抗作用以及诱导植物对病原体的抗性来抑制病害和促进植物生长。开发贝莱斯芽孢杆菌可以减少农业中农药和化肥的使用。研究还表明，贝莱斯芽孢杆菌Bv-21对柑橘黄单胞菌亚种具有抗菌作用，可控制柑橘细菌性腐烂病。
贝莱斯芽孢杆菌还具有益生菌特性，包括安全性、胃酸和胆盐耐受性、黏附能力以及抗病原活性。贝莱斯芽孢杆菌R-71003没有溶血活性，也不含抗生素耐药性和毒力因子，因此证实了其作为益生菌的安全性。全基因组分析显示，贝莱斯芽孢杆菌VTX9不含任何编码肠毒素或抗生素耐药性的基因。此外，贝莱斯芽孢杆菌TPS3N还分泌许多有用的酶，帮助消化复杂的饲料成分，提高宿主的营养状况。添加贝莱斯芽孢杆菌GY65的日粮是一种营养策略，可改善植物性饲料的消化率，提高鱼类的生长性能，降低病原体感染的风险。
贝莱斯芽孢杆菌生产的蛋白酶的酶水解和酶活性特征
图4 （a）贝莱斯芽孢杆菌SN-14纤维蛋白溶解酶和（b）贝莱斯芽孢杆菌SW5碱性丝氨酸蛋白酶的三维结构
评估发酵食品中贝莱斯芽孢杆菌杆菌的安全性
贝莱斯芽孢杆菌在发酵海洋蛋白食品中的潜在应用
表3 贝莱斯芽孢杆菌在发酵领域的潜在用途
图5 贝莱斯芽孢杆菌成员产生的肽的化学结构
Research advance of Bacillus velezensis: bioinformatics, characteristics, and applications
Ting Sua, Biao Shenb, Xingjuan Hub, Yue Tengb, Peifang Wenga, Zufang Wua, Lianliang Liua,*
a State Key Laboratory for Managing Biotic and Chemical Threats to the Quality and Safety of Agro-products, Key Laboratory of Animal Protein Deep Processing Technology of Zhejiang, Zhejiang-Malaysia Joint Research Laboratory for Agricultural Product Processing and Nutrition, School of Food and Pharmaceutical Sciences, Ningbo University, Ningbo 315000, China
b Zhoushan Customs District, Zhoushan 316100, China
*Corresponding author.
Abstract
Bacillus velezensis is a Gram-positive and spore-forming bacterium. It has potent antimicrobial properties that can be used to promote plant growth and as a pesticide by inhibiting pathogens. B. velezensis has the capability to generate a diverse range of enzymes that have potential applications in various fields, such as enzyme production, fermented food, degradation of pollutants, and bioenergy. In addition, B. velezensis is a promising probiotic. It possesses high bile-salt tolerance characteristics and has a high success rate of colonization in the intestinal mucosa. Besides, the strain can also regulate gut microbiota constitute by increasing the number of beneficial microorganisms and decreasing the number of pathogens. Furthermore, based on its special properties, including high-yield protease production and high salt-tolerance, B. velezensis shows potential for use in marine protein fermentation, opening up new avenues for the development of novel food products and bioactive peptides. In addition, B. velezensis can shorten the fermentation time as well as improve the nutritional value and f lavor of fermented food. The safety of B. velezensis for food production was evaluated. This review provides valuable insights into the potential uses and benefits of B. velezensis, particularly in the context of fermented foods.
SU T, SHEN B, HU X J, et al. Research advance of Bacillus velezensis: bioinformatics, characteristics, and applications[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(4): 1756-1766. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250148.
或点击下方阅读原文查看文章
长按二维码关注我们！
