骆驼乳源肠膜明串珠菌F17与F18菌株的生物技术潜力与基因组分析：新型益生菌及功能食品开发候选者

《BMC Microbiology》：Biotechnological potential and genomic analysis of the Leuconostoc mesenteroides F17 and F18 strains isolated from camel milk

　　为解决功能性发酵食品开发需求，研究人员针对骆驼乳源肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）F17和F18菌株开展多组学分析，发现其具备高效产右旋糖酐（dextran）、甘露醇（mannitol）、核黄素（riboflavin）及有机酸的能力，兼具优良益生特性（胃肠道耐受性>70%、自聚集>44%）和安全性（无溶血性/生物胺合成）。该研究为开发具有抗氧化、抗病原菌和降胆固醇潜力的功能性乳制品提供了理论依据。

　　

骆驼乳作为干旱地区的重要营养来源，不仅具有独特的抗菌特性，还富含免疫球蛋白、乳铁蛋白等生物活性成分，被誉为“沙漠白金”。然而相较于牛乳，骆驼乳的微生物多样性研究仍较薄弱。能否从这种特殊乳源中发现具有益生潜力和技术应用价值的乳酸菌菌株？这成为研究人员关注的重点。

在此背景下，阿尔及利亚奥兰大学与西班牙马德里Margarita Salas生物研究中心的联合团队从阿尔及利亚三个地区的骆驼乳样本中分离出124株乳酸菌（LAB），最终筛选出两株具有特殊产胶能力的肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）F17和F18。研究发现这两株菌不仅能高效合成具有健康益处的右旋糖酐（dextran）和甘露醇（mannitol），还能分泌维生素B₂（核黄素），更具备优异的胃肠道耐受能力和安全性特征。相关成果已于2025年发表在微生物学专业期刊《BMC Microbiology》上。

研究人员采用基因组学（Illumina Miseq+Oxford Nanopore双平台测序）、代谢组学（GC-MS分析）与表型分析相结合的方法，重点评估了菌株的发酵特性、益生潜能和安全性。样本来源明确为阿尔及利亚Biskra、Ghardaia和Oran地区的生骆驼乳。关键技术包括：全基因组测序与功能注释（RAST/PGAP/Proksee）、胞外多糖（EPS）理化表征（FT-IR/GC-MS）、酶活检测（zymogram分析）、胃肠道耐受模拟实验（pH 3.0+胃蛋白酶/胆盐胁迫）、抗生素敏感性测试（Kirby-Bauer法）以及代谢通量分析（HPLC/荧光检测）。

基因组特征分析

通过全基因组测序发现F17和F18分别携带4个和2个质粒，染色体大小分别为2.05 Mb和1.98 Mb。关键基因分析表明：

• •
  两者均含有dsrD基因（同源性98.99%），编码分子量约170 kDa的右旋糖酐蔗糖酶（dextransucrase），其活性通过zymogram验证（

  

  ）；
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  检测到核黄素操纵子（rib operon），与Weissella confusa FS54相比同源性达59.5%；
• •
  未发现溶血素、生物胺合成及可转移抗生素抗性基因。

技术性能表征

在含蔗糖培养基（RAMGS）中：

• •
  F18表现出更优的生长速率（0.79 h^?1 vs. F17的0.61 h^?1）和代谢物产量；
• •
  右旋糖酐产量达3.7 g/L（F18）和1.8 g/L（F17），经甲基化分析确认为以α-(1,6)糖苷键为主链的支化聚合物（

  

  ）；
• •
  甘露醇积累量分别为59.73 mM（F18）和46.69 mM（F17）；
• •
  乳酸产量达76.57 mM（F18），使培养基pH降至4.6；
• •
  核黄素分泌量较低（0.15 mg/L），但可通过玫瑰黄素诱导策略优化。

益生特性评估

两菌株均表现出优良的益生特性：

• •
  胃肠道存活率：胃酸（pH 3.0+胃蛋白酶）处理3小时后存活率>17%，0.3%胆盐耐受性>70%；
• •
  表面疏水性（31.72%）和自聚集能力（53.23%）显著；
• •
  对食源性病原菌（金黄色葡萄球菌ATCC 25923等）具有抑制活性，主要抑菌物质为乳酸；
• •
  无溶血活性，不产生物胺，符合EFSA安全标准。

安全性与应用潜力

抗生素敏感性测试显示两菌株对氯霉素、氨苄西林等敏感，仅对万古霉素（固有抗性）、卡那霉素等少数抗生素耐药（表4）。通过体外模拟发酵实验证实其可快速酸化乳基基质（36小时内形成凝乳），且具备蛋白酶和脂肪酶活性（

），适用于发酵乳制品开发。

该研究首次系统揭示了骆驼乳源肠膜明串珠菌的多种生物技术潜力。F18菌株因其更高的代谢物产量和应激耐受性，被视为更有前景的发酵剂候选。其合成的右旋糖酐兼具增稠性和潜在健康效益（免疫调节、降胆固醇），甘露醇可作为糖尿病友好型甜味剂，而乳酸和抗菌活性则有助于延长产品货架期。基因组分析为进一步通过基因工程改造提升核黄素产量提供了分子基础。这些发现不仅拓宽了骆驼乳的增值利用途径，也为开发针对代谢性疾病人群的功能性食品提供了优质菌种资源。