尼日利亚山地蜂蜜的细菌群落与其抗菌、抗氧化及抗癌活性的关联研究

本研究针对蜂蜜生物活性与其中细菌孢子的关联性这一研究空白，通过分离尼日利亚山地蜂蜜中的7株芽孢杆菌（Bacillus spp.），系统评估了蜂蜜及其菌株产生的levansucrase（蔗糖果糖基转移酶）、α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶（GOX）等酶活性，发现蜂蜜自身具有21 U/mL的levansucrase活性，菌株NO.4的酶活性最高（198.44 U/mL）。研究证实蜂蜜及其菌株对伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica Typhi）和白色念珠菌（Candida albicans）等病原体具有显著抑制效果，抗氧化活性达58-77%，并从菌株中分离出低细胞毒性的levan多糖（通过FTIR和NMR鉴定），对结肠癌细胞HCT116抑制率达53.7-61.5%。该研究揭示了蜂蜜生物活性与其微生物群的协同作用，为开发新型抗菌剂和抗癌药物提供了新思路。

　　

蜂蜜自古以来就被视为天然保健品，但其复杂的生物活性机制仍存在诸多未解之谜。尽管大量研究证实了蜂蜜的抗菌、抗氧化和抗癌特性，但对其内部微生物群落与这些功能的关系却鲜有关注。尤其令人困惑的是，蜂蜜中休眠的细菌孢子是否参与其生物活性？这些微生物能否产生具有治疗价值的酶和多糖？这些问题不仅关乎蜂蜜功效的科学解释，更可能为开发新型抗菌剂和抗癌药物提供突破口。

为解答这些问题，来自埃及国家研究中心的团队在《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》发表了一项开创性研究。他们以尼日利亚山地蜂蜜为对象，采用16S rRNA基因测序鉴定出7株芽孢杆菌（包括Bacillus paramycoides、B. velezensis等），通过酶活性测定、抗菌实验、抗氧化分析和细胞毒性评估等多维度方法，首次系统揭示了蜂蜜微生物群与其生物功能的关联。

关键实验方法

研究采用稀释涂布法分离蜂蜜细菌，通过16S rRNA测序（使用8F/1492R引物）进行分子鉴定。酶活性检测包括：DNS法测定levansucrase和α-淀粉酶活性，苯醌显色法检测GOX，定性试验评估过氧化氢酶（CAT）。抗菌实验采用琼脂扩散法测试对5种病原体的抑制效果，DPPH法测定抗氧化活性，MTT法评估levan多糖对正常细胞（hTERT RPE-1）和癌细胞（HCT116、A431）的毒性。多糖通过乙醇沉淀纯化，经TLC、FTIR和¹H/¹³C NMR进行结构表征。

主要研究结果

1. 1.

   细菌分离与鉴定：分离的7株革兰氏阳性芽孢杆菌中，Bacillus spizizenii（NO.4）呈现最高levansucrase活性（198.44 U/mL），而蜂蜜自身也检测到21 U/mL的酶活性。

2. 2.

   酶活性谱：所有菌株均产生α-淀粉酶（最高465 U/mL）和GOX（最高250 U/mL），但完全缺乏蛋白酶。值得注意的是，蜂蜜的GOX活性（233.75 U/mL）仅次于NO.1菌株。

3. 3.

   抗菌与抗氧化：蜂蜜对伤寒沙门氏菌的抑制直径达3 cm，而NO.7菌株对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）抑制最强（4.8 cm）。蜂蜜与NO.7菌株的抗氧化活性均达87%。

4. 4.

   抗癌潜力：从菌株提取的levan多糖（Lev1、Lev2）对正常细胞毒性<5%，但对HCT116结肠癌细胞抑制率超50%，其中蜂蜜提取物效果最佳（61.5%）。

5. 5.

   结构解析：FTIR显示levan多糖在3259 cm^-1处有典型羟基峰，NMR证实其由β-(2,6)-呋喃果糖构成，与商业levan标准品一致。

研究意义与展望

该研究首次建立了蜂蜜生物活性与其内生菌群的直接关联，挑战了"蜂蜜功效仅源于其化学成分"的传统认知。特别值得注意的是，蜂蜜中的芽孢杆菌不仅能产生与宿主相似的生物活性酶（如GOX），还能合成具有抗癌特异性的levan多糖——这种选择性毒性（对正常细胞无害但抑制癌细胞）为开发靶向抗癌药物提供了新方向。

从应用角度看，研究发现蜂蜜菌群是工业用酶（如耐高渗的α-淀粉酶）的潜在新来源，而其抗菌谱提示可开发针对多重耐药菌（如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA）的替代疗法。未来研究可深入解析蜂蜜-微生物互作的具体分子机制，并探索levan多糖诱导癌细胞凋亡的通路（如ROS生成或细胞周期阻滞）。这项研究为理解传统天然产物的复杂性树立了新范式，也为"微生物-宿主共代谢产物"的药物开发提供了理论依据。