开菲尔发酵乳历史悠久,具有特殊营养和益生功能。开菲尔粒中有多种微生物,主要是乳酸菌、醋酸菌和酵母菌。乳酸菌具有丰富的益生特性,并且乳酸菌代谢产生的有机酸、过氧化氢、细菌素、胞外多糖等多种代谢产物,能够有效抑制食品中腐败菌和病原菌的生长,具有天然、安全、不引起致病菌耐药的特点,在开发消毒杀菌产品的替代品及新型食品防腐剂等领域具有很大的潜力。因此,本研究考察了分离自西藏开菲尔粒的13株乳酸菌以及标准菌株ATCC8014菌株的多种特性,分析了主要代谢产物的含量及抑菌作用。进一步研究了L10菌株(干酪乳杆菌)及代谢产物对常见食源性致病菌的抑制及抗生物被膜作用,并利用转录组学技术分析比较了干酪乳杆菌代谢产物处理前后生物被膜细菌的基因表达差异。本研究为开发乳酸菌相关产品以及新型抗生物被膜制剂提供理论基础和数据支持。研究的主要内容及结果如下:考察了乳酸菌菌体凝集性、生物被膜形成及耐药性等多种特性。14株乳酸菌均具有较强的自凝聚能力,与三种食源性致病菌(副溶血弧菌、金黄色葡萄球菌、单细胞增生李斯特菌)表现出一定的共聚能力。不同菌株生物被膜形成能力不同,碳源、金属离子、粘附材料影响生物被膜的形成,在不锈钢片上最易形成生物被膜。采用生物发光法测得不同菌株产信号分子AI-2(Autoinducers-2,AI-2)具有菌株差异性,在培养一定的时间内乳酸菌菌体密度与信号分子AI-2的量呈正相关,并与生物被膜形成密切相关。经纸片扩散法研究发现测试菌株全部为多重耐药性菌株。分析了乳酸菌的主要代谢产物及抑菌作用。14株乳酸菌代谢产物中,胞外多糖含量69.9~182.9 mg/L,过氧化氢含量15.17~24.5μg/mL,乳酸含量1.994~2.774 mg/mL,乙酸含量0.878~2.163 mg/mL,丙酸含量0.91~1.93 mg/mL。乳酸菌代谢产物对三种致病菌有一定的抑菌作用,对副溶血弧菌的抑制作用最强。通过响应面试验得到L10产抑菌活性物质的最优发酵条件为:发酵时间48 h,接种量6.2%,发酵温度38℃,葡萄糖添加量为3.87%。实验发现L10发酵上清液能够抑制革兰氏阳性和阴性致病菌,具有热稳定性,并推测抑菌物质主要为有机酸类。测定L10菌株及其发酵上清液对三种食源性致病菌生物被膜形成的抑制作用和成熟生物被膜的清除作用。结果表明L10菌株与副溶血弧菌和金黄色葡萄球菌共培养时明显减少生物被膜中可培养菌数。随着发酵上清液添加量的增大,抑制作用逐渐增强,在MIC时对生物被膜生物量及代谢活性的抑制率在50%左右。当L10发酵上清液添加量在高于MIC浓度时,对副溶血弧菌、金黄色葡萄球菌成熟生物被膜具有一定的清除作用,抑制其代谢活性,抑制作用具有浓度依赖性,在4MIC时对成熟生物被膜的清除率及代谢活性的抑制率在50%左右。并且L10发酵上清液对致病菌细胞的外膜和质膜具有明显的透化作用。通过荧光显微镜和激光共聚焦显微镜观察生物被膜,验证了抑制和清除作用。利用转录组学方法分析L10发酵上清液处理前后副溶血弧菌生物被膜细胞基因表达差异。研究发现经过发酵上清液处理的生物被膜细胞与对照组之间差异表达的基因数为4290个,上调表达基因有2047个,下调表达基因有2245个。其中显著差异表达的基因有14个。GO功能注释显示差异表达基因主要参与的生物学过程有建立细胞定位、代谢过程、生物过程调控等;细胞组分是位于细胞、细胞膜中等;分子功能主要表现在分子结合、转运活性及催化活性等。KEGG通路分析表明显著差异表达的基因主要在乙醛酸和二羧酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、2-氧代羧酸代谢等代谢通路中。综上所述,开菲尔乳酸菌具有多种特性,对食源性致病菌有较好的抑菌作用,及其对生物被膜产生抑制和清除作用,并能够影响副溶血弧菌生物被膜细胞的基因表达,具有重要的研究意义及开发潜力。