用于六种乳酸菌的实时 PCR 检测方法的开发与初步评估

日常食品背后的“友好”微生物

许多超市货架上的食品——从酸奶和奶酪到泡菜和发酵蔬菜——其风味和潜在的健康益处都归功于被称为益生菌的友好细菌。为了安全且可靠地利用这些“好细菌”，企业必须完全确定产品中实际存在的细菌种类。本文描述了几种新的实验室检测方法，能够快速且准确地识别在食品中使用的六种有前景的益生菌，有助于将前沿微生物学研究与我们日常食用的食品连接起来。

这些益生菌为何重要

本研究关注的六种细菌均属于更广泛的乳酸菌类，长期用于发酵。近期研究表明，它们的作用远不止让牛奶或卷心菜酸化。部分和菌株可能有助于抵御有害肠道菌、缓解炎症并维持肠道屏障健康。在动物研究中与更好的血压控制和抗氧化作用有关。似乎能以有助于保护多个器官的方式调节肠道微生物群。和在降低胆固醇、抗腐败以及支持口腔健康方面也显示出潜力。鉴于这些潜在益处的广泛性，食品行业希望更广泛地使用这些物种——但前提是必须能有把握地鉴定它们。

区分外表相似微生物的挑战

传统的细菌鉴定方法——在实验室培养并进行生化测试——既慢又费时。基于 DNA 的现代方法，尤其是实时 PCR，速度要快得多。在实时 PCR 中，称为引物的短 DNA 片段和一个荧光探针会靶向微生物基因组中独特的序列；当目标微生物存在时，随着 DNA 在每个循环中的扩增，仪器会检测到荧光信号。问题在于密切相关的细菌可能具有非常相似的 DNA，因此常用的遗传区域（如 16S rRNA 基因）有时无法将物种区分开来。这可能导致检测遗漏目标（假阴性）或对非目标物种产生信号（假阳性），而这两种情况对于产品标识和安全都是不可接受的。

设计更精确的分子“条形码”

为了解决这一问题，研究人员梳理了完整的基因组序列以寻找既在目标物种内部高度保守又与其他细菌明显不同的短 DNA 区域。针对六种益生菌中的每一种，他们设计了成对的引物和一个探针，精确调控其长度、碱基组成、熔解温度，并尽量减少自互补或互相粘连的倾向。通过 BLAST 数据库检索和序列比对软件的计算检查，确认所选 DNA 区域在物种内部稳定且与非目标物种有显著差异。随后，团队制定了统一的反应体系和加热程序，使得所有检测都能在同类型的实时 PCR 仪器上以一致且实用的条件运行。

对新检测方法的性能考核

科学家接着评估了每项检测在实际中的表现。为测试包容性——即检测能否覆盖同一物种的多个不同菌株——他们对每项检测使用了来自目标细菌的多份 DNA 样本。在所有情况下，所有测试菌株都产生了清晰的扩增曲线，表明漏检真正目标的风险较低。为检验特异性——即检测能否忽略非目标物种——他们用 13 种其他肠道细菌的 DNA 对每项检测进行挑战，包括相关的乳酸菌和常见肠道微生物如。这些非目标样本均未产生信号，表明误报风险很低。团队还通过进行十倍梯度稀释的 DNA 系列来评估扩增效率，证实所有六项检测的扩增效率约为 95–100%，接近理想值。最后，他们通过在两个 DNA 水平重复运行并测量再现性，发现重复间和不同实验间的微小差异均远低于公认的限值。

对未来食品的意义

简而言之，作者建立了六项精心调校的 DNA “指纹”检测，能够快速、准确且可靠地区分关键益生菌物种。尽管他们也提醒仍需在更多菌株、更多非目标物种和额外的 PCR 仪器上进行更广泛的验证，才能在工业上常规采用，但早期结果令人鼓舞。对消费者而言，这类进展有助于确保标示含有特定益生菌的食品确实包含正确的微生物，从而促进诚实标识、更好的质量控制以及关于这些微小伙伴如何影响我们健康的更可信研究。

引用: Li, SJ., Cui, B., Li, W. et al. Development and preliminary evaluation of real-time PCR assays for six lactic acid bacteria. Sci Rep 16, 6165 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37047-3

关键词: 益生菌, 乳酸菌, 实时 PCR, 食品微生物学, 微生物鉴定