FSHW | 噬菌体裂解蛋白：一种实现农业食品安全的自然方法

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Abstract

可持续性是食品生产领域的一个主要趋势。此外，消费者日益要求更安全、加工程度更低的产品。在用于保持新鲜和轻度加工食品的质量并延长其货架期的不同技术中，天然抗菌剂提供了一种有前景的策略，可以替代传统化合物。在这方面，噬菌体裂解蛋白或裂解酶，如内裂解酶和病毒体相关肽聚糖水解酶（VAPGHs），已被提议作为在食品生产链中避免和消除不良细菌的可行选择。即使这些蛋白是外源性地应用，它们也能降解细菌细胞壁，同时保持其裂解活性。这一特性，加上其模块化的结构（这种结构可以用于生物工程），提供了重要的生物技术潜力。然而，尽管裂解酶具有潜在的特性，但其商业化的主要障碍是用于规范其使用的法律信息有限。这一挑战突显了需要探索复杂的监管途径。本综述的主要目标是解决这一关键差距，并总结内裂解酶在食品生产不同阶段中的许多潜在应用。通过这样做，我们旨在提供对成功利用溶素必须克服的监管挑战的清晰度和洞察力。

01

Introduction

从全球来看，世界卫生组织（WHO）估计，不安全的食品每年导致6亿例食源性疾病，这些疾病在全球范围内造成42万人死亡。大多数疫情是由弯曲杆菌、沙门氏菌以及金黄色葡萄球菌等产生毒素的病原体引起的。这些数据突显了改善我们的抗菌药物库以应对食物中毒的迫切需求。考虑到上述所有内容，食品安全研究必须被整合到一个可持续发展框架中，以应对当前在实现粮食安全方面的挑战。此外，消费者要求采用环保实践，同时保持食品的原有特性。传统的抗菌方法可能会影响食品的感官品质，甚至降低其营养价值。此外，由于化学化合物在农业食品生产链中释放残留物，它们还构成了一个环境问题。此外，农业实践中使用的抗生素数量巨大，加剧了这个问题，因为大部分抗生素最终通过排泄物排出，在不同营养水平上对环境造成损害。这些化合物的普遍使用导致生态系统持续暴露于抗微生物残留物中，有时还会干扰植物生理机能。因此，很明显，应限制或控制化学抗菌剂的使用，优先考虑那些对环境没有有害影响的抗菌剂，如天然抗菌剂。这些天然抗菌剂属于生物处理范畴，这种处理是基于使用源自有机体的物质。然而，这些化合物既可能自然存在，也可以通过化学合成和克隆技术在实验室中人工合成。

在寻找可持续和自然解决方案以预防食品被细菌病原体污染的背景下，噬菌体裂解蛋白（裂解酶）的特定特性使其成为一种有前景的替代选择。这些蛋白是由大多数噬菌体编码的肽聚糖降解酶。其中一些被称为内裂解酶，它们在裂解周期结束时产生，有助于由于细菌细胞壁破坏（内源性裂解）而导致新病毒产物的释放（图1A）。其他一些蛋白，即病毒体相关肽聚糖水解酶（VAPGHs），在噬菌体吸附后部分降解细胞壁，从而促进病毒基因组向宿主细胞的注入。更具体地说，裂解酶靶向存在于肽聚糖中的不同键，肽聚糖是细菌细胞壁的主要结构成分。当这些酶被纯化并暴露于这种结构中时，特别是在革兰氏阳性细菌中，它们可以导致“外源性裂解”（图1B）。即使裂解酶作为重组蛋白被外源性地应用，它们也能显示快速的杀菌活性，能够消除特定病原体而不会影响有益微生物群。裂解酶有限的宿主范围在食品环境中是方便的，因为每种特定产品都有自己的微生物生态系统。在针对革兰氏阳性细菌的噬菌体裂解酶的情况下，由于其模块结构，工程化操作可以轻松进行，因为这些裂解酶由两种类型的功能域组成：一种非催化功能域，即所谓的细胞壁结合域（CBD），参与底物识别；一种或多种催化功能域，称为酶活性功能域（EAD）（图2A）。根据它们在细菌肽聚糖中切割的键类型，EADs可分为不同的类别：葡糖氨基转移酶、裂解型跨糖基酶、裂解酶或糜蛋白酶、酰胺酶和内肽酶（图2B）。最后一种内肽酶还可细分为肽间桥内肽酶和L-丙氨酸酰基-D-谷氨酸内肽酶。这种结构组织使得域交换或删除成为可能，从而产生具有不同特异性和杀菌活性的新型裂解酶。事实上，已有研究表明，一些工程化的裂解酶显示出了比其母体蛋白更高的裂解潜力。

图1 内源性及外源性裂解酶的作用机制

图2 （A）革兰氏阳性细菌内裂解酶结构的示意图；（B）不同肽聚糖键的图表

针对革兰氏阴性细菌的裂解酶结构与革兰氏阳性微生物的裂解酶结构不同，因为它们通常是球形蛋白质，具有一个作为EAD的单一域。为了克服革兰氏阴性细菌存在的胞外膜屏障，已经通过添加阳离子肽、噬菌体受体结合蛋白或类似裂解酶的细菌毒素来设计裂解酶。另一种方法是使用膜通透剂，然后在应用内裂解酶之前使用。令人惊讶的是，一些天然的溶内酶能够在体外作用于革兰氏阴性细菌，而无需使用通透剂。在某些情况下，这种能力与蛋白质中存在具有整体正电荷的片段有关，这些片段可以起到膜通透剂的作用。革兰氏阴性细菌溶菌蛋白的另一个特征是它们具有更广泛的活性范围，能够对不同物种有效，这可能是因为它们缺乏CBD。

PhaLP是一个开放的门户，提供经过精心筛选的噬菌体裂解蛋白系列，用于指导新型内裂解酶基产品的开发。这种数据库可以加速筛选和验证过程，有助于识别潜在的裂解酶，以便进一步进行实验评估，从而在产品研发初期阶段节省时间和资源。在针对食品安全和公共卫生的抗菌解决方案这一快速演变领域的背景下，从多维角度评估各种可用选项至关重要。为了协助这一评估，我们呈现了噬菌体裂解蛋白与传统抗菌方法之间的比较分析，每种方法都有其独特的特性（图3）。基于其有趣的特性，裂解酶已被测试作为食品抗菌剂，大量文章支持其在食品安全方面的潜力。本综述总结了裂解酶作为食品安全剂的现状及其在生物控制、生物消毒、生物保藏和生物检测方法中的潜在应用。

图3 噬菌体裂解蛋白与传统抗菌方法的比较分析

02

初级生产中的生物控制

在农业领域，收获前和收获后向作物施用裂解酶可以防止对植物健康有害的细菌定植。使用生物杀灭剂或抗生素等传统化学制品可能会影响土壤微生物群落，对人类健康造成危害，同时还会促进细菌群体中耐药性菌株的筛选和传播，因此有必要寻找替代方法。噬菌体基生物控制已在一些研究中应用整个病毒颗粒，但裂解蛋白的应用相对较新。尽管关于裂解酶在植物中的应用研究仍处于起步阶段，但已有一些实例表明这些酶被成功用于控制植物病原细菌。另一种方法是生产表达内裂解酶的转基因植物，这些内裂解酶可以防止植物病原菌的感染。

由于裂解酶是自然环境中存在的天然物质，它们可以被作为生物农药或生物植物卫生产品来营销，这使得它们适用于有机农业。与传统的化学农药不同，生物农药来源于自然材料，如微生物或其他生物来源。考虑到农药注册的成功取决于其对环境的潜在影响，且该法规适用于生物农药，裂解蛋白在美国是合适的生物农药候选物。数据要求列于《联邦法规汇编》（CFR）第40卷第158部分，该部分区分了生化农药和化学农药。因此，裂解蛋白可以作为生化农药注册，因为它们被认为是天然存在的物质，通过非毒性机制控制害虫。

在畜牧业中，抗生素被广泛应用，不仅用于预防或治疗感染，还用于促进动物生长。这种过度使用已导致抗生素耐药菌株的出现。因此，需要替代产品，噬菌体衍生的产品已被认为是欧洲最新兽医药物监管框架中一个可行的选择。事实上，不同的研究已经报道了裂解酶在体外和体内的有效性，这些裂解酶能够对抗不同的家畜病原体。尽管“内裂解酶”或“裂解酶”这一名称源于它们在噬菌体生命周期中的作用，但它们也可以被归类为“酶制剂”，这是一个更宽泛的术语，由“酶”和“抗生素”两个词组合而成，涵盖了所有具有抗菌活性的酶。例如，有大量证据表明酶制剂具有治疗乳腺炎的潜力，乳腺炎是家畜中最常见的传染病之一。乳腺炎是乳腺的炎症，可由多种微生物引起。它是畜牧业中最昂贵的疾病，会导致严重的产奶量下降和过早淘汰动物。导致乳腺炎的主要病原体是各种链球菌属、金黄色葡萄球菌和埃希氏大肠杆菌，这些微生物已被证明对裂解酶敏感。

03

生物消毒

众所周知，消毒对于保持农业食品行业无不需要的微生物至关重要，这些微生物可能传播给工人或消费者。由于生物膜的结构，嵌入胞外基质中的细菌细胞很难被消毒剂触及，这使得它们成为一个潜在的储存库，细菌可能由此接触到食品处理人员甚至食品产品。因此，完全清除生物膜并非易事，尤其是因为它们通常含有较高比例的持久性细胞，这些细胞能够耐受多种消毒剂的处置，随后允许生物膜重新生长。由于裂解酶负责分解肽聚糖，破坏生物膜细胞的一个重要结构成分，因此它们可以被用作生物消毒剂，以防止生物膜的定植和形成。此外，评估裂解酶作为消毒剂在烹饪器具和餐具中常用材料中的潜在应用也很重要。

裂解酶在收获前消毒过程中可以发挥关键作用，确保食品供应的安全性并最大程度地降低食源性疾病感染的风险。裂解酶具有消灭正在分裂的细胞和非分裂的细胞的能力，且不受细菌代谢状态的影响。此外，与抗生素相比，它们显示出更强的穿透生物膜更深层的能力。实现这一目标可以通过防止细菌表面附着和破坏或破坏完全形成的生物膜来促进。在某些情况下，裂解酶甚至能够在亚抑制浓度下阻止生物膜的形成，这一效果可能与它们能够抑制某些细菌（如金黄色葡萄球菌）中自溶菌编码基因的表达有关。一个具有里程碑意义的例子是由LysCSA13提供的，这是一种葡萄球菌内裂解酶，在不同材料上实现了80%至90%的生物量减少，这些材料包括不锈钢、玻璃和聚苯乙烯。已有报道显示，几种葡萄球菌裂解蛋白具有抗生物膜活性，例如LysH5、CHAP-SH3b、LysRODI和LysRODI∆Ami等。值得注意的是，LysH5也被发现能有效对抗持久性细胞。除了葡萄球菌生物膜外，重组裂解酶已被证明可有效对抗由各种食品病原体和腐败微生物（包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌）形成的生物膜。例如，内裂解酶293-酰胺酶显示出抗李斯特菌活性，能够阻止单核细胞增多李斯特菌在无机表面形成生物膜。

生物膜对抗菌剂的敏感性很大程度上取决于生物膜的复杂性、菌株敏感性以及生物膜成熟阶段等因素。由于这些复杂性，完全消除整个生物膜生物量（包括附着细胞和胞外物质）可能具有挑战性。因此，一种结合噬菌体、裂解酶、抗生素和其他抗菌剂的综合方法已被证明是实现生物膜清除的有效手段。使用噬菌体和酶处理与其他抗菌剂联合使用，已在对抗生物膜方面显示出有希望的结果。商用噬菌体基消毒剂已上市销售，这证实了它们在相关领域的巨大潜力，这些消毒剂使用完整的病毒颗粒。然而，裂解酶基消毒剂尚未作为商用产品上市，这主要是由于在确保其稳定性和长期有效性方面存在重大挑战，同时还需要建立高效且成本效益的制造方法，以促进其更广泛的应用。在此背景下，研究应聚焦于优化配方，以提高裂解酶基消毒剂的稳定性和货架期。从这个意义上讲，包埋技术或使用稳定剂以及新型递送方法等技术均可有助于提高性能。这可能是因为缺乏权威的指导方针，无法满足作为生物杀灭活性物质批准所要求的特定标准。

04

生物保存

生物保存是指通过使用天然剂来抑制食源性病原体和腐败微生物群落，从而延长食品保质期，由此提高安全性并防止腐败。裂解酶作为生物防腐剂的主要优势之一是其高特异性。实际上，它们可以被用于靶向食用产品中的特定细菌，而不会影响食品和消费者的微生物生态系统。同时，溶菌蛋白的适用范围比噬菌体更广，这增加了它们的适用性。尽管已有报道显示裂解酶在各种食品中有效，但其在乳制品中的应用研究可能最为深入。在乳制品中，产生肠毒素（如金黄色葡萄球菌）的食源性病原体是最具针对性的微生物，因为某些肠毒素具有耐热性，即使在经过热处理杀死细菌后，这些毒素仍能在食品中残留。因此，必须在这些微生物产生并释放内毒素进入食品基质之前尽早对其进行控制。此外，这些内毒素可能存在于由生奶制成的奶酪以及其他手工制作的乳制品中。在这种情况下，裂解酶可以成为一种良好的策略，既能防止产生内毒素的细菌增殖，同时又不影响发酵微生物的生长。

一些病原体能够抵抗食品加工方法，这个问题可以通过使用活性食品包装来解决，这种包装系统通过与食品表面相互作用来释放生物活性化合物。在这种情况下，例如，噬菌体裂解蛋白可以被添加到材料的基质中，以作为一种抗菌包装系统来改善食品安全。同样，这种方法仅通过与细菌噬菌体结合，将其整合到生物聚合物中，以创建抗菌薄膜，但裂解酶也是一个有前景的选择。此外，裂解蛋白没有噬菌体的一些潜在缺点，特别是在抗药性发展方面。

尽管已在实验室规模成功展示了裂解酶的使用，但其潜在应用可能因食品条件而异。例如，这些酶的效率取决于食品基质以及其他参数，包括温度、pH值、盐浓度或储存时间。需要进行进一步的研究来评估这些参数，并描述特定食品中的溶菌活性。迄今为止，已有几份报告探讨了裂解酶类生物保鲜技术在不同食品产品中的应用，其中乳制品是最广泛研究的领域（表1）。事实上，许多内裂解酶已成功在牛奶中对金黄色葡萄球菌进行了测试。例如，LysH5在6小时内实现了8-lg的减少，而CHAP-SH3b在不同类型的牛奶中可以在15 min内消除金黄色葡萄球菌。在最近的一项研究中，内溶菌LysRODI及其衍生变体LysRODI∆Ami在牛奶中和实验室规模的鲜奶酪生产过程中对金黄色葡萄球菌显示出良好的效果。

表1内裂解酶在几种食品基质中对抗不同食源性病原体的应用概述

裂解酶也可以通过将其与其他抗菌剂或高压处理等物理处理相结合，用作障碍技术方法的一部分。由于高压处理会影响到食品的质地、颜色或风味等多种品质因素，因此使用裂解蛋白可以在保持最佳抗菌效果的同时降低处理压力水平。将内裂解酶PlyP825和高压处理应用于不同食品产品（如牛奶和马苏里拉奶酪）时，还发现在4 ℃储存的新鲜奶酪中，内裂解酶PlyP100与细菌素乳酸链球菌素之间存在长期的协同作用，能够对抗单核细胞增多李斯特菌。

05

生物检测

针对食源性病原体的经典检测方法是基于在琼脂选择性培养基上培养微生物，这些方法既耗时又劳动密集。为了克服这一问题，已采用PCR或ELISA等生化技术来检测特定的食源性病原体或编码毒素基因，但这些方法成本高昂且/或操作繁琐。在此背景下，必须强调的是，裂解酶已进化为能够与细菌细胞壁表面上的分子特异性相互作用，是特定病原体的天然生物传感器。这种识别依赖于裂解酶的CBD，该CBD能够以高度特异性和亲和力结合肽聚糖（类似于抗体-抗原相互作用）。这种特异性已被用于检测不同环境中的微生物。因此，CBD为设计高度灵敏和快速的病原体检测系统提供了机会，这些系统不仅适用于食品基质，还适用于非生物表面，从而能够早期检测危险的微生物，否则这些微生物可能会到达消费者手中。

此外，已利用一种磁分离技术，通过CBD来量化病原体的浓度。使用这些CBD涂覆的微粒通过免疫磁分离法检测牛奶中多达400 CFU的金黄色葡萄球菌。在另一项研究中，CBD包被的微珠与qPCR的组合在PBS中实现了2 CFU/mL的卓越检测水平，在牛奶或牛肉提取物中则低于10 CFU/mL。尽管使用CBDs进行病原体检测有几个优点，例如高特异性、快速检测和交叉反应概率低，但一个主要缺点是这种方法由于存在外膜而无法有效检测革兰氏阴性病原体。

06

噬菌体裂解蛋白在工业应用中的潜在障碍

噬菌体裂解蛋白显示出在食品生产链中应用的巨大潜力，特别是在控制对传统抗菌策略具有抗药性的细菌病原体方面。然而，它们在食品工业中的应用面临着一些挑战，这些挑战必须为未来的研究所考虑，如稳定性与货架期、安全性以及成本效益。

就稳定性和货架期而言，这些酶的长期效果可能受到多种环境因素的影响，如温度和pH值。虽然不同酶的裂解酶的最佳储存温度可能有所不同，但通常建议在冷藏温度（2～4 ℃）下储存，以保持其活性不受时间影响。裂解蛋白也可在-20 ℃甚至-80 ℃下储存，但需加入稳定剂如甘油，但冷冻-解冻循环可能会对稳定性产生负面影响。一般来说，噬菌体裂解蛋白在适中的温度范围内（通常为20～45 ℃）是活跃且稳定的。这可能是因为大多数已研究的噬菌体是中温性的，而它们的嗜热性对应物尚未得到充分研究。在某些情况下，裂解蛋白在暴露于高温后仍能保持活性，这可能对其在食品加工等各个领域的应用有益。自然界中存在多种耐温内溶菌的例子，如之前提到的TP84_28、Lys68、PVP-SE1gp36和Ph2119，其中一些已被报道能够耐受高达95 ℃的温度。未来的研究应聚焦于评估和改善溶菌蛋白的热稳定性，这对于评估其长期储存和应用是必要的。此外，在旨在提高蛋白质的热稳定性时，通常需要结合多个对稳定性有单独、较小影响的氨基酸突变。如果每个突变都采用不同的稳定化机制，这些有益突变的结合可以协同稳定蛋白质。

与温度类似，pH值的改变也会导致溶菌活性的丧失。一般来说，许多裂解酶在略微酸性或中性的pH值下表现出最佳活性，通常介于pH 6～7.5之间。同样，自然界中存在一些噬菌体裂解酶，它们能够耐受更广泛的pH范围，例如LysZC1内裂解酶，其活性范围在pH 5～10之间。值得注意的是，LysRODI在pH 7时显示出最高的活性，但也在pH 5～9的范围内表现出活性。这种适应性是一个值得注意的特征，它反映了裂解酶行为中的多样性。因此，优化潜在制剂的pH值有助于维持裂解酶的稳定性。另一个合适的策略可能是对这些蛋白质进行工程改造，以扩大其pH值范围。

另一种方法是将裂解酶包裹在纳米颗粒、脂质体或其他递送系统中，以保护它们免受环境因素的影响并延长其保质期。该技术可实现溶菌蛋白的控释，并有助于减少它们暴露于光、氧气或其他化合物中的程度。已进行了多种噬菌体和裂解酶的包裹研究，但迄今为止获得的包裹效率相当低，最高大约为35%。尽管这些例子大多集中在噬菌体上，但也有一些关于内裂解酶包被的例子。将内裂解酶LysRODI包封在脂质体中，这些脂质体是由双层脂质构成的球形结构，能够有效地将药物递送至细胞。

溶菌蛋白的安全性可能受到多种因素的影响，包括特定的酶、剂量、给药途径以及与其他化合物的潜在相互作用。因此，在使用这些酶于食品工业之前，必须考虑其安全性。例如，溶菌蛋白的抗菌特性和特异性降低了产生非目标效应和不良副作用的潜在可能性。此外，这些酶可能迅速被人体中的蛋白酶降解，这将限制其持久性以及累积或长期影响的可能性。事实上，多项实验研究已报道，当以局部和全身两种方式给药时，裂解酶对动物和人类是安全的。2014年的一项研究考察了内裂解酶SAL-1在两种动物模型（犬和啮齿类动物）中的安全性，方法是静脉注射一种基于噬菌体内裂解酶的药物SAL200（含有SAL-1）。经过数周的给药管理，未发现任何毒性迹象。2018年，一项关于两种内裂解酶（PaI和CpI-1）对肺炎链球菌的毒性和临床前安全性的研究显示，在细胞系中未观察到显著的炎症基因表达、微生物群落变化或细胞反应。同样在这项研究中，作者在小鼠体内进行了一项体内毒性研究，并观察到免疫球蛋白G（IgG）水平增加，而对裂解活性没有影响。值得注意的是，无论是Cp1-1还是Pa1均未引发IgE反应，而IgE反应通常与过敏反应和超敏反应相关。将该物质局部应用于患有特应性皮炎的患者时，观察到报告了一种重组嵌合内裂解酶的功效（EndobiomaTM），该内裂解酶可有效对抗金黄色葡萄球菌。综上所述，关于裂解酶安全性的大量研究结果支持其在临床领域以及食品安全和食品加工系统中的使用。

总的来说，行业中裂解蛋白的成本效益是一个重要的考虑因素，这取决于几个因素，包括生产成本、功效以及最终的监管批准。最后一个因素可能非常具有挑战性，因为每个国家都有自己的监管机构，每个商业应用都有自己的政策和法规。在表2中，简要的比较概述了美国和欧洲的监管机构及其赖氨酸监管方法。虽然这两个区域确实在全球监管格局中占有重要地位，但必须认识到，整体视角也应包括其他国家的监管框架。美国和欧洲是了解监管环境的宝贵基准，是寻求将内裂解酶解决方案引入国际市场的公司理想的起点。印度和中国等人口稠密的国家面临一系列独特的挑战，需要全面审查新型抗菌药物的监管考虑。这些考虑对于解决与食品安全、公共卫生和可持续农业实践相关的关键问题至关重要。在印度，负责这一职责的监管机构是印度食品安全和标准局（FSSAI）。在中国，中国食品安全风险评估中心（CFSA）也扮演着类似的角色，国家市场监督管理总局（SAMR）在监管动物药品和杀生剂等不同种类的产品方面发挥着核心作用。

表2监管机构的概述及其在美国和欧洲监管潜在商业内裂解酶应用的方法

食品安全法规可能会影响这些新型抗菌剂的生产成本，但其审批过程也可能费用高昂且耗时较长。实际上，相关申请可能需要多年审查，就食品添加剂而言，平均成本可能高达数千美元。例如，在美国获得GRAS批准的估计总成本包括毒理学研究和安全性评估、专家咨询和科学数据汇编、GRAS通知准备、监管咨询和法律费用，以及由FDA承担的相应行政费用。应对这些挑战需要采取多学科方法，包括行业、监管机构和研究人员之间的合作，以确保在食品行业中安全有效地使用裂解酶。

07

Conclusion

总体而言，为了保障环境和人类福祉，控制抗菌药物使用的监管规定是必不可少的。然而，将天然抗菌产品投放市场涉及监管负担，这可能延缓新型化合物的开发。就噬菌体裂解蛋白而言，考虑到迫切需要克服当前的抗菌药物耐药性威胁并解决全球食品安全问题，这是一个值得关注的问题。事实上，在实验室鉴定的所有有前景的裂解酶中，目前只有一种已经商业化（StaphefektTM，作为医疗器械，依据指令93/42/EEC，用于皮肤护理应用）。此外，必须认识到，关于使用抗微生物剂（包括裂解酶）的监管和法律框架远非统一。不同国家和协会有不同的监管框架、审批流程和标准。这些差异可能对裂解酶在食品安全领域的全球采用构成挑战。应对多样化的监管环境，并确保符合区域要求，是更广泛地利用基于裂解酶的抗微生物剂时需要考虑的关键问题。随着我们在酶制剂和裂解酶应用领域的进步，在全球范围内协调监管方法，以促进这些新型抗微生物解决方案的开发、审批和商业可用性，同时维护最高的安全和有效性标准，变得越来越重要。尽管如此，在食品行业中实施酶制剂所面临的挑战并不仅限于监管方面。例如，这些蛋白质必须在它们将被应用的动物/表面/食品上实现最佳稳定性，同时必须以适中的成本保证裂解酶的生产，以便在工业水平上实现其生产的可行规模化。总体而言，关于溶蚀蛋白的有效性和安全性的大量研究，为将这些酶作为抗菌剂用于改善食品安全开辟了新的途径。在这种情况下，只要裂解酶满足相应的要求，主管当局应考虑到现有的科学证据，为这些新产品的批准提供便利。

Phage lytic proteins: a natural approach to agro-food safety

Seila Agúna,b, Lucía Fernándeza,b,*, Ana Rodrígueza,b, Pilar Garcíaa,b

a Instituto de Productos Lácteos de Asturias (IPLA-CSIC), Asturias 33300, Spain

b Dairy Safe Group, Instituto de Investigación Sanitaria del Principado de Asturias (ISPA), Oviedo 33011, Spain

*Corresponding author.

Abstract

Sustainability is a leading trend in the context of food production. Additionally, consumers increasingly demand safer and less-processed products. Among the different technologies used to maintain the quality and extend the shelf-life of fresh and minimally-processed food, natural antimicrobial agents offer a promising strategy to replace conventional compounds. In this regard, phage lytic proteins or lysins, such as endolysins and virion-associated peptidoglycan hydrolases (VAPGHs), have been proposed as a viable option for the avoidance and elimination of undesirable bacteria within the food production chain. Even when applied exogenously, these proteins can degrade the bacterial cell wall maintaining their lytic activity. This feature, alongside their modular structure, which can be exploited for bioengineering, provides significant biotechnological potential. However, despite the promising properties of lysins, the main obstacle for their commercialization is the limited legal information regulating their use. This challenge underscores the need to navigate complex regulatory pathways. The primary objective of this review is to address this crucial gap and summarize the many prospective applications of endolysins during the different stages of food production. By doing so, we aim to provide clarity and insight into the regulatory challenges that must be overcome for the successful utilization of lysins.

Reference:

AGÚN S, FERNÁNDEZ L, RODRÍGUEZ A, et al. Phage lytic proteins: a natural approach to agro-food safety[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250128. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250128.

翻译：罗敬（实习）

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片：摄图网

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