《食品科学》：河北科技师范学院马增军教授、安阳工学院连凯琪副教授等：抗菌肽LL-1对沙门氏菌的抗菌机制

沙门氏菌（

Salmonella

抗菌肽（AMPs）作为一类具有抗菌活性的小分子肽，大小通常为15～50 个氨基酸残基，最大不超过150 个氨基酸残基。 根据抗菌肽的来源不同，大体可以将其分为昆虫抗菌肽、动物抗菌肽、微生物基因工程表达抗菌肽和化学合成抗菌肽。其中，昆虫抗菌肽具有很好的抗菌活性以及更低的毒性，使其 成为开发天然抗菌剂的研究热点。LL-1是基于对桃蛀螟（

Conogethes punctiferalis

Klebsiella pneumoniae

安阳工学院生物与食品工程学院的王宇航、连凯琪*，河北科技师范学院动物科技学院的马增军*等主要探究LL-1对沙门氏菌的抗菌作用机制，以期为后续深入研究提供一定的参考依

1 LL-1对沙门氏菌的MIC

根据刃天青指示剂的特性，如图1所示，PBS阴性对照组有细菌生长；卡那霉素阳性对照组细菌完全被抑制生长，处理组均在第6孔颜色发生变化，所以LL-1对沙门氏菌的MIC为第5孔对应的质量浓度，即6.25 μg/mL。

2 LL-1对沙门氏菌生长的影响

如图2所示，在0～12 h内，与阴性对照组相比，1 MIC的LL-1对沙门氏菌的抑制效果明显，当LL-1质量浓度到达4 MIC时抑制作用最强，能完全抑制细菌的生长。

3 LL-1对沙门氏菌形态的影响

与对照组（图 3 A ）相比，经 L L-1 处理组（图 3B 、 C ）中，细菌呈现不同程度的细胞壁皱缩、破裂，菌体间黏连。

透射电子显微镜下，与对照组（图4A）相比，经LL-1处理组（图4B、C）中，沙门氏菌在LL-1的作用下，菌体表现空泡化，细胞出现了严重的质壁分离现象，细胞膜模糊甚至溶解，胞内容物外泄，细胞质电子云密度降低。

红色箭头指示菌体空泡化；蓝色箭头指示细胞膜溶解；黑色箭头指示质壁分离；红色三角形指示细胞质电子云密度降低。

由此可见，LL-1可以通过影响沙门氏菌细胞壁和细胞膜的通透性，导致沙门氏菌出现破裂，致使其内容物外泄。

4 LL-1对沙门氏菌细胞膜完整性的影响

如图5所示，经LL-1处理过的沙门氏菌与阴性对照组相比上清液中的核酸、蛋白质含量显著增高，且核酸、蛋白质泄漏量随着LL-1质量浓度的增加和作用时间的延长而增多。这说明LL-1对沙门氏菌的细胞膜产生破坏作用，且破坏作用具有时间和浓度依赖性。

5 LL-1对沙门氏菌细胞壁通透性的影响

如图6所示，经LL-1处理后的沙门氏菌上清液中ALP的浓度增加，与阴性对照组相比，质量浓度为1 MIC的LL-1能使沙门氏菌ALP泄漏量显著增加，说明LL-1能使沙门氏菌细胞壁通透性增强。

6 PI染色实验

如图7所示，经LL-1处理过的沙门氏菌荧光强度显著高于0 MIC阴性对照组，且随着LL-1质量浓度的升高荧光强度也增强。说明LL-1能够破坏沙门氏菌的细胞膜，使PI进入胞内与DNA结合。

7 LL-1与沙门氏菌DNA结合能力

如图8所示，当LL-1与沙门氏菌的质量比值达到2.5时，条带变暗，但加样孔变亮，且随着质量比值的增加越来越亮。说明LL-1能够与沙门氏菌DNA结合，且随着LL-1比例的增加结合能力越强。

8 LL-1对沙门氏菌胞内SDH活性的影响

由图9可知，与对照组相比，经LL-1处理后的沙门氏菌细胞内的SDH活性显著降低，并随着质量浓度的增加SDH活性降低，说明LL-1能通过抑制沙门氏菌细胞内SDH活性影响细菌能量代谢。

9 LL-1对沙门氏菌胞内NADP-MDH活性的影响

由图 10 可知，与对照组相比，经 LL-1 处理后的沙门氏菌胞内 NADP-MDH 活性显著降低，进一步说明 LL-1 能影响细菌能量代谢。

10 LL-1对沙门氏菌胞内ATP的影响

如图11所示，经LL-1处理的沙门氏菌与对照组相比，胞内ATP含量显著降低，且随着LL-1质量浓度的增加，ATP含量越来越低。这说明LL-1能够通过降低胞内ATP含量影响细菌能量代谢，从而发挥抑制作用。

沙门氏菌是最常见的食源性病原菌之一，可通过污染肉类和蛋类，引发沙门氏菌感染。为有效抑制沙门氏菌在食品上的附着，添加食物防腐剂是最经济有效的方法之一。从健康的角度出发，化学防腐剂由于其本身毒性原因，在使用时受到多种限制。因此，来源于植物、动物和微生物的次生代谢产物的天然抗菌剂受到了更多的关注。昆虫抗菌肽凭借其低细胞毒性、高抗菌活性和不易产生耐药性等优势，为天然食品防腐剂的开发提供了方向。

目前，抗菌肽在临床医学、农业及畜牧业领域已受到广泛关注，在食品领域的应用还较少。笔者前期研究了LL-1对肺炎克雷伯菌的抗菌机制，发现其能通过增加肺炎克雷伯菌细胞膜、细胞壁的通透性，并且与DNA发生结合，从而抑制肺炎克雷伯菌的生长繁殖。但LL-1对沙门氏菌的抗菌效果和机制尚不清楚。本研究旨在评价LL-1对沙门氏菌的抗菌活性，并初步探求LL-1对沙门氏菌的作用机制。首先通过测定MIC和抗菌曲线评价了LL-1的抗菌活性，结果表明与肺炎克雷伯菌相比，LL-1对沙门氏菌有更强的抑制效果。本实验结果表明，被LL-1处理过的沙门氏菌上清液中的核酸、蛋白质含量升高，且具有时间和浓度依赖性，说明LL-1破坏了细菌细胞膜，造成核酸、蛋白质泄漏（图12）。ALP位于细胞膜和细胞壁之间，当细胞壁通透性增强时，ALP会发生泄漏，可用ALP泄漏量反映细胞壁破损的程度。邢晨通过检测雷公藤红素阳离子脂质体与耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）共培养物中ALP的浓度，证实了雷公藤红素阳离子脂质体能破坏MRSA细胞壁完整性，达到抗菌目的。本实验同样检测到LL-1使沙门氏菌ALP发生泄漏，说明其破坏了沙门氏菌细胞壁完整性。PI是一种核酸染料，能够与DNA结合发出荧光，但PI不能穿过完整的细胞膜。杨智源等通过PI染色实验，发现经抗菌肽DB16作用过的金黄色葡萄球菌荧光强度增加。本实验中，被LL-1处理的沙门氏菌经PI染色后，胞内荧光强度增强，进一步说明LL-1能够破坏沙门氏菌的细胞膜。此外，有研究表明，凡纳滨对虾抗菌肽PV13不仅能够改变副溶血性弧菌细胞膜的通透性，还能够与细胞内部分子DNA发生结合，达到杀灭细菌的作用。本实验结果显示，随着LL-1与沙门氏菌DNA质量比值升高，条带越来越暗，说明LL-1与沙门氏菌DNA发生结合，进而可能影响后续RNA的转录和蛋白质的翻译过程。这与前期研究中，LL-1对肺炎克雷伯菌抗菌机制结果相似，推测LL-1可能主要通过破坏细胞膜、细胞壁的完整性，结合菌内DNA等作用于革兰氏阴性菌。能量代谢对生物体内各种生理功能的正常运转起着至关重要的作用，SDH嵌合于细胞内膜，是连接呼吸电子传递和氧化磷酸化的枢纽之一，为多种原核细胞产能的呼吸链提供电子，在一定程度上可作为评价三羧酸循环程度的指标。MDH是三羧酸循环的关键酶之一，连接多条代谢途径，其活性对细菌能量代谢、苹果酸-天冬氨酸穿梭系统和活性氧代谢起着至关重要的作用。ATP来源于糖酵解途径和三羧酸循环途径，其含量的高低反映细胞内能量供应情况，ATP的含量降低会影响细菌的基本生命活动，进而抑制细菌生长繁殖。有研究结果表明，抗菌肽P-1能够降低粉红单端孢（Trichothecium roseum）中的ATP含量、SDH和MDH活性，从而抑制细菌的能量代谢来杀灭细菌。本实验中被LL-1处理过的沙门氏菌，胞内SDH及NADPMDH活性出现显著降低，反映三羧酸循环程度降低，导致了ATP的生成减少。同时，胞内ATP含量降低的另一原因也可能是细胞膜通透性增强，胞内ATP发生泄漏。LL-1对沙门氏菌抗菌机制总结见图12，关于LL-1作用于细胞膜、细胞壁以及能量代谢通路的具体分子机制仍需进一步研究。

红色向上箭头表示上升或增加；蓝色向下箭头表示下降或减少；虚线表示可能存在的过程；本图绘制于Figdraw。

结 论

LL-1对沙门氏菌具有良好的抗菌效果，在形态上使细胞发生皱缩，能破坏细胞壁和细胞膜的完整性，导致沙门氏菌胞内核酸、蛋白质等重要物质泄漏，还可以与DNA结合影响复制、转录及蛋白质的合成，影响SDH和NADP-MDH的活性，以及降低ATP的含量。总之，LL-1通过增加细胞壁和细胞膜通透性、影响胞内大分子和阻碍能量代谢等方式影响沙门氏菌的生存和繁殖。

作者简介

通信作者：

马增军 教授

河北科技师范学院 院长

博士生导师，中国农业大学博士，河北省预防兽医学重点实验室副主任。全国优秀教师，河北省政府特殊津贴专家，河北省高校百名优秀创新人才，河北省“三三三人才工程”二层次人选。兼任中国微生物学会兽医专业委员会委员，中国农学会特产分会常务理事，河北省现代农业产业技术体系生猪创新团队生物安全与减抗增效岗位专家。长期从事病原微生物病原学与临床防控研究。多次主持承担国家及河北省自然基金、科技攻关及星火项目，取得科研成果20余项，获省市级奖励10余项，出版《动物微生物学》《人及动物病原细菌学》等教材及著作10余部，在国内外学术刊物发表论文100余篇。

连凯琪 副教授

安阳工学院生物与食品工程学院

2010年本科毕业于河南农业大学，2015年博士毕业于中国农业科学院，2016年至今任职于安阳工学院。河南省教育厅学术技术带头人，安阳市青年科技专家，双师双能型教师。主要从事抗菌药物开发与抗菌机制研究，主持国家重点研发计划子课题、河南省科技攻关、河南省高等学校重点科研、安阳市重大科技专项等项目10余项。第一或通信作者发表SCI和核心期刊论文20余篇。第一发明人授权国家发明专利3 项。

第一作者：

王宇航 硕士研究生

安阳工学院生物与食品工程学院

安阳工学院生物与食品工程学院 联合培养硕士研究生，2019年本科毕业于安阳工学院动物医学专业，目前就读于河北科技师范学院兽医专业，与安阳工学院联合培养。研究方向为抗菌肽抗菌机制研究。

本文《 抗菌肽LL-1对沙门氏菌的抗菌机制》来源于《食品科学》2025年46卷第4期110-116页，作者： 王宇航，周玲玲，周瑶玲，撒俊梦，张元臣，马增军 *，连凯琪*。DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240602-002.http://www.spkx.net.cn。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：申婧婧；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、四川轻化工大学食品与酿酒工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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