河北科技大学食品与生物学院宁亚维教授课题组：植物乳杆菌P10对黑曲霉的抑菌机理及其在馒头中的防腐应用
Food Chemistry，IF=8.8
●馒头是我国传统主食之一，其安全化生产对保障国民健康水平发挥重要作用。传统馒头是以老酵子发酵制作而成，随着人们生活方式的变化，现代化馒头已转变为由单一发酵剂酵母菌发酵生产。然而，由酵母菌发酵的馒头与传统酸老酵子发酵的馒头相比货架期短，常因腐败变质导致食物浪费，甚至引发食源性疾病。因此，延长馒头货架期，减少腐败变质，是提高其安全性与减少食物浪费的有效策略。
乳酸菌是传统酸面团中的优势菌群，可作为生物保护剂发挥“原位防腐”作用从而延长馒头货架期，具有较高开发潜力。河北科技大学食品与生物学院宁亚维教授课题组在《Food Chemistry》（一区Top，IF：8.8）发表题为“Antifungal mechanism of Lactiplantibacillus plantarum P10 against Aspergillus niger and its in-situ biopreservative application in Chinese steamed bread”的学术论文，为乳酸菌作为发酵剂在食品工业中的应用提供科学依据。河北科技大学食品与生物学院2019级硕士研究生马梦戈为第一作者，宁亚维教授为通讯作者。
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成果介绍
以具有广谱抑菌活性的L. plantarum P10为研究对象、黑曲霉为指示菌，从细胞壁、细胞膜、呼吸与能量代谢、抗氧化活性等方面阐述了L. plantarum P10对黑曲霉的抑菌机理。然后将其作为发酵剂，验证了其在馒头中的防腐效果。主要结果如下：
1、L. plantarum P10对黑曲霉孢子的抑制作用
L. plantarum P10发酵上清液（CFS）能够抑制黑曲霉孢子萌发（图1A）。抑制机制研究结果显示，CFS可通过消散黑曲霉孢子细胞膜电势、破坏细胞膜完整性，导致内容物泄漏，发挥抑制孢子萌发作用。
图1 L. plantarum P10对黑曲霉孢子的抑制作用
2、L. plantarum P10对黑曲霉菌丝的抑制作用
L. plantarum P10发酵上清液（CFS）能够抑制黑曲霉菌丝生长（图2A）。作用机制研究结果显示，CFS可通过抑制麦角甾醇合成和诱导脂质过氧化作用破坏菌丝细胞壁、细胞膜完整性，通过干扰呼吸和能量代谢抑制线粒体功能，通过抑制抗氧化酶活性诱导氧化损伤，最终导致菌丝凋亡。
图2 L. plantarum P10对黑曲霉菌丝体的抑制作用
3、L. plantarum P10对馒头防腐效果
L. plantarum P10能够显著降低馒头贮藏期间微生物数量（图3A、B）。贮藏10天后，植物乳杆菌P10发酵的馒头需氧菌总数与对照相比减少3.6 Lg (CFU/g)、霉菌总数减少2.0 Lg (CFU/g)。此外，在贮藏至第8天时，添加P10发酵的馒头仅出现少量霉斑（图3C），而不添加P10的馒头发霉严重，表面出现较大霉斑。上述结果表明，L. plantarum P10能够显著抑制馒头中微生物的生长，具有较好的防霉作用。
图3 L. plantarum P10在馒头原位防腐中的应用（a, S. cerevisiae；b, S. cerevisiae+L.plantarum P10）
● 创新性/应用前景
植物乳杆菌的抑菌活性和潜在应用已有广泛研究，但关于植物乳杆菌对真菌特别是黑曲霉真菌的抑菌机制研究较少，限制了植物乳杆菌作为保护性发酵剂的应用。本研究首先从细胞壁、细胞膜、呼吸和能量代谢以及抗氧化活性等方面阐述了L. plantarum P10对黑曲霉的抑菌作用机制，为乳酸菌的抑菌机理提供了较为全面、系统的认识；然后将L. plantarum P10作为发酵剂发酵制备馒头，验证其在馒头中的防霉保鲜效果，为乳酸菌作为发酵剂在食品工业中的应用提供理论基础。
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139181
专家/团队介绍
通讯作者：
宁亚维，博士，教授。入选河北省青年拔尖人才，河北省三三三人才工程，河北科技大学十佳优秀教师。2013年硕博连读毕业于江南大学食品科学专业，2011-2012年由国家公派到美国克莱姆森大学博士联合培养1年。2013年-至今工作于河北科技大学。目前担任国家自然基金项目函评专家，河北省食品学会青年工作委员会副主任。
长期从事益生菌与发酵剂资源挖掘、功能因子生物合成制造、功能评价与健康食品开发等领域研究工作。主持完成国家自然科学基金、河北省拔尖人才支持项目、河北省自然科学基金、河北省重点研发计划等课题10余项。发表SCI/EI论文50余篇，其中第一/通讯作者发表SCI一区论文12篇；申请国家发明专利10余项。
撰稿人：第一作者
马梦戈，河北科技大学食品与生物学院食品科学与工程2019级硕士研究生。主要研究方向为功能性乳酸菌的筛选及生物活性作用机制研究，第一作者发表SCI一区论文2篇。
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