科學家發現常見細菌素食品抗菌劑的意外影響
為了延長食品的保質期,製造商通常會在產品中添加防腐劑。這些物質旨在消除可能導致食品變質的微生物。雖然糖、鹽、醋和酒精等傳統防腐劑的使用歷史悠久,但現代食品的標籤上通常會列出苯甲酸鈉、丙酸鈣和山梨酸鉀等更不起眼的添加劑。一項因能消滅病原體而被廣泛使用的食品防腐劑的研究表明,它也會影響有益細菌,對腸道微生物群的平衡構成風險。
細菌會產生稱為細菌素的化學物質來殺死微生物競爭者。這些化學物質可以殺死食品中具有潛在危險的病原體,進而起到天然防腐劑的作用。 Lantibiotics是一類具有特別強抗菌特性的細菌素,被食品工業廣泛使用。
儘管Lantibiotics被廣泛使用,但人們對這些生物素如何影響食用者的腸道微生物群卻知之甚少。腸道中的微生物生活在一種微妙的平衡之中,共生菌透過分解營養物質、產生代謝物以及–重要的是–抵禦病原體,為人體提供重要的益處。如果過多的共生菌被抗菌食品防腐劑不加區別地殺死,機會性致病菌可能會取而代之,造成嚴重破壞–其結果並不比一開始就吃了受污染的食物好多少。
芝加哥大學的科學家在《ACS 化學生物學》(ACS Chemical Biology)雜誌上發表的一項新研究發現,最常見的一類Lantibiotics生物製劑對病原體和維持人體健康的腸道共生菌都有很強的抑製作用。
從啤酒和香腸到起司和沾醬,Nisin(乳酸鏈球菌素)是一種常用的殺菌劑。它是由生活在乳牛乳腺中的細菌產生的,但人類腸道中的微生物也會產生類似的殺菌劑。張振潤(Zhenrun”Jerry”Zhang)博士是芝加哥大學唐納德-F-斯坦納醫學教授兼杜喬索斯家庭研究所所長埃里克-帕默(Eric Pamer)醫學博士實驗室的博士後學者,他想研究這種天然產生的生物素對腸道共生菌的影響。
張說:”從本質上講,Nisin 是一種抗生素,長期以來一直被添加到我們的食物中,但它如何影響我們的腸道微生物還沒有得到很好的研究。儘管它在防止食品污染方面可能非常有效,但它也可能對我們人體的腸道微生物產生更大的影響。”
他和他的同事挖掘了人類腸道細菌基因組的公共資料庫,發現了產生六種與Nisin非常相似的不同腸道源Lantibiotics的基因,其中四種是新基因。然後,他們與伊利諾大學厄巴納-香檳分校理查德-E.-赫克托化學講座教授Wilfred A. van der Donk 博士合作,生產了這些抗生素的不同版本,以測試它們對病原體和腸道共生菌的作用。研究人員發現,雖然不同的Lantibiotics有不同的效果,但它們對病原體和普通細菌的殺滅作用是相同的。
張說:「這項研究首次表明,腸道共生菌容易受到蘭特生物的影響,有時甚至比病原體還敏感。從目前食物中的Lantibiotics含量來看,它們很可能也會影響我們的腸道健康。”
張和他的團隊也研究了Lantibiotics的結構,以便更好地了解它們的活性,從而了解如何利用它們的抗菌特性來做好事。例如,在另一項研究中,帕默實驗室發現,由四種微生物(包括一種能產生蘭替生物素的微生物)組成的聯合體有助於保護小鼠免受抗抗生素腸球菌感染。他們也正在研究不同人群中抗蘭特生物素基因的流行情況,以便更好地了解這類細菌如何在不同條件和飲食下定植於腸道。
張說:”看來,Lantibiotics和其衍生的菌種並不總是對健康有益,因此我們正在尋找方法來抵消潛在的不良影響,同時利用它們更有益的抗菌特性。”