利用奶酪乳清优化枯草芽孢杆菌脂肪酶生产及其抗菌等特性研究：对抗耐药病原体的新希望

《Scientific Reports》：Optimizing lipase production by Bacillus subtilis on cheese whey and evaluating its antimicrobial, antibiofilm, anti virulence and biosafety properties

在现代医疗中，多重耐药菌（MDR）威胁严峻。研究人员开展了利用奶酪乳清优化枯草芽孢杆菌（B. subtilis）脂肪酶生产的研究，评估其对金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抗菌等活性。结果显示该脂肪酶抗菌效果佳、毒性低。这为对抗耐药病原体提供了新策略1316。

　　在现代医疗领域，细菌耐药问题如同一场没有硝烟的战争，多重耐药菌（MDR）的全球蔓延成为了最棘手的挑战之一。传统抗生素在这些 “超级细菌” 面前逐渐失去效力，使得研发新型抗菌策略迫在眉睫。在这样的背景下，微生物酶因其独特的抗菌机制，成为了科研人员关注的焦点。其中，脂肪酶（Lipases）作为一类重要的微生物酶，不仅能通过水解细菌细胞膜脂质破坏膜完整性，还能干扰细菌的群体感应通路，抑制生物膜形成和毒力因子表达，展现出了巨大的抗菌潜力123。

来自埃及艾因夏姆斯大学、巴基斯坦国际伊斯兰大学、沙特阿拉伯吉达大学等机构的研究人员，为了优化脂肪酶生产并揭示其抗菌机制，开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先是响应面法（RSM），通过 Plackett-Burman 设计（PBD）和中心复合设计（CCD）筛选和优化影响脂肪酶生产的因素。其次，利用分子对接模拟探究酶与靶点的相互作用。同时，采用多种实验检测脂肪酶的抗菌、抗生物膜等活性，如微量扩散法、生物膜形成实验等467。

研究结果如下：

• 脂肪酶生产优化：研究发现，在 30°C、48h 时，枯草芽孢杆菌的生长速率、脂肪酶活性和抑制潜力达到最大。通过 PBD 和 CCD 确定，乳清、蛋白胨和搅拌速度是影响脂肪酶生产的重要因素。优化后，脂肪酶活性可达 1314 U/mL，对金黄色葡萄球菌的抑制圈直径（IZD）为 48 mm89。
• 脂肪酶的抗菌特性：部分纯化的脂肪酶（PPL）对金黄色葡萄球菌具有显著的抗菌效果，其最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）分别为 1/8 和 1/16，MBC/MIC 比值≤2，表明 PPL 具有杀菌作用。PPL 还能有效抑制生物膜形成，在 80 μg/mL 时，生物膜减少 95%。时间杀伤试验显示，PPL 的抗菌作用呈浓度依赖性1011。
• 对金黄色葡萄球菌毒力的影响：PPL 能显著抑制金黄色葡萄球菌的蛋白酶和溶血素活性（25 - 100%），降低其致病性12。
• 细胞毒性评估：对正常小鼠肝细胞的细胞毒性试验表明，PPL 的 IC₅₀>300 μg/mL，毒性较低13。
• 代谢产物分析：GC/MS 分析显示，在脂肪酶生产过程中，油炸油废料发生了显著的生化转化，产生了多种具有抗菌特性的游离脂肪酸14。
• 分子对接结果：分子对接分析表明，PPL 能与细菌的关键酶（如叶酸合成酶、RNA 聚合酶、DNA 促旋酶等）相互作用，抑制细菌的 DNA 合成和细胞生长15。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功优化了枯草芽孢杆菌脂肪酶的生产，展示了其作为对抗生物膜相关耐药病原体的生物制剂的潜力。PPL 在抗菌、抗生物膜和降低毒力方面表现出色，且细胞毒性低，有望成为传统抗生素的有效替代品。然而，研究也存在局限性，如仅在实验室条件下进行，未来需开展大规模发酵和体内测试。此外，探索枯草芽孢杆菌的基因改造、深入研究 PPL 的作用机制以及其与现有抗生素的协同效应，将为对抗耐药菌感染开辟新途径51716。