天津科技大学Bin Dong等在Food Control 期刊上发表了《In vitro antimicrobial activity of the novel antimicrobial peptide mytimacin-4 and its influence on the microbial community and quality of pork during refrigerated storage》 （通讯作者：Zhiwei Su, Guozhong Zhao）
背景
猪肉是世界范围内广泛食用的肉类，然而，猪肉的腐败和浪费主要是由微生物腐败引起的。造成这种情况的根本原因包括猪肉中的水分、脂肪和蛋白质含量升高。为了解决这个问题，已经利用各种物理和化学方法。冷冻是一种常用的物理技术，用于延长保存肉制品的时间。然而，解冻冻肉易污染并且伴随感官品质下降。此外，常规化学品的过度使用引发了人们对其潜在毒性和耐药性的担忧。最近，人们越来越关注天然抗菌物质的创造和使用，以保护生肉和肉类产品。
抗菌肽(AMPs)通常由少于50个氨基酸组成，并带正电，具有广泛的抗菌谱，包括细菌、真菌、病毒和寄生虫。迄今为止，已经在包括生物、植物和微生物在内的不同实体中发现了数量众多的AMPs。此外，许多AMPs，如nisin，gcDefb1和纳豆，已通过各种机制应用于控制食物腐败，包括破坏细胞壁，与细胞内靶点相互作用破坏膜。因此，应用抗菌肽阻止食源性病原体和腐败微生物的生长来提高食品的安全性和品质提供了一种很有前途的方法。
Macins是一种带正电荷的AMPs。直到最近，这些AMPs在科学研究中受到的关注有限。在M. galloprovincialis中已鉴定出五种贻贝药物，也称为mytimacin。这些mytimacins的半胱氨酸和二硫桥的数量不同，Mytimacin-4是一种富含半胱氨酸且带正电荷的AMPs，由Ming conong等人于2019年在M. galloprovincialis中发现，与病原体感染M. galloprovincialis时的天然免疫反应有关。此外，大肠杆菌衍生的Mytimacin-4对枯草芽孢杆菌和副溶血性弧菌有抑制作用，但其杀菌作用机制及其在食品质量安全方面的潜在应用迄今尚未阐明。
主要内容
抗生素和化学防腐剂的过度使用导致耐药菌株的出现，对食品安全产生了不利影响。抗菌肽(AMPs)在食品保鲜中的应用引起了人们的关注，因为它们能够在保持食品质量的同时减少细菌产生耐药性的可能性。mytimacin-4是一种富含半胱氨酸并带正电荷的抗菌肽，已在Mytilus galloprovincialis中发现并报道具有抗菌活性。然而mytimacin-4对细菌的具体作用尚不清楚。因此，本研究旨在利用毕赤酵母表达系统制备mytimacin-4，并对其抑菌性能和抑菌机制进行研究。研究结果表明mytimacin-4对细菌具有快速和持续的杀菌作用，并且没有细胞毒性或溶血活性。此外，显微镜技术，如扫描电子显微镜(SEM)，透射电子显微镜(TEM)和荧光显微镜已经证明mytimacin-4破坏细菌膜的完整性，破坏细胞内结构，并与细菌DNA结合。此外，mytimacin-4对猪肉的优势菌具有良好的抑菌作用，可提高猪肉冷藏过程中细菌菌群的丰度和种类，控制猪肉pH、总挥发性碱性氮(TVBN)和硫代巴比妥酸活性物质(TBARS)的升高，保持猪肉在4℃冷藏过程中的新鲜度。此外，mytimacin-4在猪肉腐败模型中显示出对三种细菌的显著抗菌作用。总的来说，mytimacin-4作为一种用于储存的食品防腐剂具有很大的潜力。
研究成果
图1. mytimacin-4的抗菌性能。(A-D) mytimacin-4对大肠杆菌O157:H7 (ATCC 35150)、大肠杆菌(ATCC 25922)、鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 14028)和单核增生乳杆菌(ATCC 221633)的生物膜形成抑制曲线；(E-H)生物膜形成抑制曲线；(I) mytimacin-4对大肠杆菌O157:H7 (ATCC 35150)的热稳定性，(J)耐pH性，(K)耐盐度，(L)蛋白酶抗性。
图2. mytimacin-4处理细菌的SEM和TEM观察。(A) mytimacin-4处理的细菌细胞的SEM和(B) TEM图像，包括大肠杆菌O157:H7 (ATCC 35150)、大肠杆菌(ATCC 25922)、鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 14028)和单核增生乳杆菌(ATCC 221633)。
图3. mytimacin-4的细胞渗透作用。(A) mytimacin-4处理后含有大肠杆菌O157:H7 (ATCC 35150)、大肠杆菌(ATCC 25922)、鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 14028)和单核增生乳杆菌(ATCC 221633)的细胞悬液的PI染色和(B-E) OD260值；(F)不同浓度mytimacin-4处理细菌基因组的凝胶阻滞实验。Lane M: DNA标记；1-5列为大肠杆菌O157:H7 (ATCC 35150)与不同浓度mytimacin-4孵育的基因组；1 – 5列：0、1、2、4、10、20 μg/mL mytimacin-4；图6-10为不同浓度mytimacin-4培养的大肠杆菌(ATCC 25922)基因组；6-10列：0、1、2、4、10和20 μg/mL mytimacin-4；11-15列为鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 14028)与不同浓度mytimacin-4孵育的基因组；11-15列：0、1、2、4、10和20 μg/mL mytimacin-4；16-20列为不同浓度mytimacin-4培养的单核增生L. monocytogenes (ATCC 221633)基因组；11-15列：0、1、2、10和20 μg/mL mytimacin-4。
图4. 猪肉冷藏期间微生物生长分析。(A)处理过的mytimacin-4在猪肉贮藏期间的细菌生长总量;(B)大肠杆菌，(C)葡萄球菌，(D) mytimacin-4在猪肉贮藏过程中的生长情况。所有数据均以三次测量的平均值±标准差表示。
图5. 猪肉冷藏期间微生物群落分析。(A)冷藏猪肉第5天(A)和第10天(B)细菌群落的主成分分析(PCA)，未经处理和使用抗菌剂处理的生猪肉细菌群落的Venn图(C和D)。生猪肉冷藏期间门(E)和属(F)水平细菌群落的相对丰度(%)。某门、属细菌分类群的相对丰度(%)<0.1%归为“其他”。CK0、CK5和CK10分别代表在4℃下保存0、5和10天的对照样品。LT0、LT5和LT10分别代表含有50 μg/mL mytimacin-4的样品，在4℃下分别作用0、5和10天。HT0、HT5和HT10分别为100 μg/mL mytimacin-4在4℃条件下作用0、5和10天的样品。
图6. 猪肉冷藏期间的新鲜度和理化品质。(A) pH，(B)滴漏损失，(C)TVBN含量，(D)mytimacin-4在猪肉储存期间的总胆红素浓度。
图7. 猪肉在冷藏过程中的外观和感官评分。(A)用mytimacin-4处理过的猪肉在储存过程中的外观；(B)用mytimacin-4处理过的猪肉在冷藏期间的感官评分雷达图。
结论
本研究利用重组技术成功制备了mytimacin-4。对其体外抗菌活性、耐受性、溶血和细胞毒作用及抗菌机制进行了综合分析。结果证实mytimacin-4具有广谱抗菌活性。这种损害是通过破坏细菌细胞膜来实现的，导致破裂和细胞内容物的释放。此外，本研究还考察了在猪肉冷藏和保存过程中添加mytimacin-4的保鲜效果。结果表明，mytimacin-4可作为生物防腐剂有效抑制猪肉中微生物的生长。此外，假单胞菌、不动杆菌和藻氨单胞菌是生猪肉在冷藏期间的优势腐败菌，mytimacin-4对猪肉中的优势菌具有较强的抗菌作用，增加了冷藏过程中细菌菌群的丰度和种类，保持了猪肉的感官品质和理化性质。与对照组相比，mytimacin-4的添加使猪肉植株的保质期延长了3-4天。
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原文链接
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Li, H., Li, C.Dong B ,Wang Y ,Cui G , et al.In vitro antimicrobial activity of the novel antimicrobial peptide mytimacin-4 and its influence on the microbial community and quality of pork during refrigerated storage[J].Food Control,2024,163110486
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文字：王博远
校编：赵 雪
排版：陈天龙
审核：李春保
