本研究首次系统评估了车前草（Plantago asiatica L.）提取物对蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）的抗菌和抗生物膜活性及其机制。研究发现，该提取物对标准菌株和抗生素耐药菌株均表现出显著的抗菌效果（最小抑菌浓度 MIC = 50 μg/mL），并能导致细胞膜损伤、基因组DNA降解和蛋白谱破坏。此外，该提取物可显著抑制生物膜形成，将生物膜生物量减少超过77%，并降低关键基质成分（多糖、DNA、蛋白质）的含量。转录组学分析揭示了其多靶点作用机制，包括干扰中心代谢、毒力因子产生和膜转运，并下调了三个关键生物膜形成相关基因。在脱脂牛奶模型中，1 mg/mL的提取物可在24小时内完全抑制细菌生长。研究结果表明，车前草提取物是一种具有潜在应用价值的天然、多靶点生物干预剂，可用于食品工业中蜡样芽孢杆菌的控制。

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题目

文章题目：Exploring the antibacterial mechanism and biofilm inhibition of Plantago asiatica L. extract against Bacillus cereus with application in milk

发文单位：湖北省食药用野生植物保育与利用重点实验室、湖北省特色野生蔬菜育种与综合利用技术工程研究中心、湖北师范大学、湖北省疾病预防控制中心

研究对象：车前草（Plantago asiatica L.）的提取物

研究领域：食品微生物学、食源性致病菌控制、天然产物抗菌剂开发、生物膜抑制、食品安全

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杂志

Current Research in Food Science； IF=7.7分

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链接

Li, X., Guo, H., Hu, G., Fu, S., Li, J., Yin, K., Shi, X., Wang, Y., Tu, J., Xia, X., & Li, G. (2026). Exploring the antibacterial mechanism and biofilm inhibition of Plantago asiatica L. extract against Bacillus cereuswith application in milk. Current Research in Food Science, 12, 101298. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2025.101298

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检测方法

Norminkoda提供了车前草代谢物质鉴定检测

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主要内容

• 该研究采用多学科方法系统探究了车前草提取物的抗菌效能和作用模式，主要内容涵盖：

• 体外活性：采用纸片扩散法、生长曲线、最小抑菌/杀菌浓度测定等方法，证实提取物对标准菌株及耐药菌株均具有剂量依赖性的显著抑菌效果。

• 作用机制初探：通过活/死细胞染色、扫描电镜观察，证明提取物能破坏细菌细胞膜完整性，导致内容物泄漏。DNA凝胶电泳和全细胞蛋白SDS-PAGE分析显示其能引起基因组DNA损伤和总蛋白谱改变。

• 化学成分分析：通过UPLC-MS/MS鉴定出47种化合物，包括脂肪酸（如亚油酸）、有机酸、黄酮类、萜类等，这些已知的抗菌物质构成了其多机制作用的基础。

• 抗菌活性评估：

• 通过结晶紫染色和FITC荧光染色证实提取物能剂量依赖性地显著减少生物膜生物量和结构完整性。

• 定量检测表明，提取物能有效降低生物膜基质关键成分（胞外多糖、DNA、蛋白质）的含量。

• 抗生物膜活性评估：

• GO富集分析表明，提取物处理主要影响了细菌的有机氮化合物代谢、氧化还原酶活性、小分子代谢等过程。

• KEGG通路分析揭示了其多层面的抑制作用：1）干扰脂质代谢（下调 plsC和 cerA）以破坏膜合成和毒力；2）抑制多种氨基酸（精氨酸、支链氨基酸、赖氨酸）的合成与降解途径，阻断关键前体供应；3）抑制三羧酸循环（TCA cycle）关键酶基因表达，破坏能量代谢；4）影响跨膜转运系统，扰乱离子稳态；5）下调与生物膜形成相关的基因（lrgB, purD, purH）.

• 转录组学机制分析：

• 实际应用验证：在脱脂牛奶模型中，提取物表现出浓度和时间依赖性的抑菌作用，浓度为1 mg/mL时可在24小时内完全抑制蜡样芽孢杆菌的生长，验证了其在真实食品体系中的有效性。

• 主要结论这项研究是一篇非常扎实和系统的食品微生物学与天然产物研究交叉领域的文章，具有清晰的科学逻辑和显著的应用价值。

• 研究的创新性与重要性：

• 多靶点机制的意义：文章强调的“多靶点”机制是天然提取物相对于单一靶点抗生素的一个重要优势。这种作用模式使得细菌更难通过单一突变产生耐药性，为开发新型、低耐药风险的天然防腐剂或消毒剂提供了理论支持。

• 车前草提取物对蜡样芽孢杆菌（包括耐药菌株）具有显著的抗菌和抗生物膜双重功效。

• 其抗菌机制是多靶点的，涉及破坏细胞膜、损伤DNA、干扰蛋白合成、抑制中心代谢（氨基酸和能量代谢）、扰乱膜转运以及下调毒力因子和生物膜形成相关基因的表达。

• 该提取物在模拟食品体系（脱脂牛奶）中表现出有效的应用潜力，完全抑制细菌生长所需浓度为1 mg/mL。

• 本研究首次全面阐明了车前草提取物对蜡样芽孢杆菌的作用，为其作为一种新型、多靶点的天然生物干预剂应用于食品工业以控制该食源性病原体提供了科学依据。

1. 填补研究空白：这是首次对车前草提取物抗蜡样芽孢杆菌及其生物膜的全面研究，此前虽有植物提取物相关报道，但针对车前草和针对生物膜这一关键毒力因子的系统研究是新颖的。

2. 应对现实挑战：研究不仅关注标准菌株，还特别评估了抗生素耐药菌株，并深入探究了难以清除的生物膜问题，这直接回应了食品工业中面临的实际安全挑战。

3. 机制深入探究：研究没有停留在表型观察，而是通过转录组学深入到基因表达层面，从全局视角揭示了提取物对细菌多个核心生理过程的系统性干扰，使作用机制的解释更具说服力和深度。

4. 理论与应用结合：从基础的化学鉴定、体外活性，到深入的机制解析，最后在牛奶模型中进行验证，形成了完整的“从实验室到应用”的研究链条，提升了成果的转化潜力。

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总结

这是一项设计严谨、数据详实、结论明确的高质量研究。它不仅为车前草这一传统植物资源的深度开发和利用提供了新的科学证据，也为解决食品工业中由蜡样芽孢杆菌及其生物膜引起的污染和安全隐患，提供了一种有前景的天然解决方案思路。

活性成分不明：研究鉴定出47种化合物，但并未分离和验证究竟是哪种或哪几种化合物起主导作用。这是未来研究的关键方向。

食品基质影响：牛奶中1 mg/mL的有效浓度远高于体外MIC（50 μg/mL），提示食品复杂成分（如蛋白质）可能会影响活性物质的生物利用度。未来需要优化配方或探索在不同食品基质中的应用效果。

感官与安全性：作为食品应用，提取物的感官特性（颜色、气味、味道）以及对食品营养品质的影响需要进一步评估。尽管有传统食用历史，但作为新型食品添加剂仍需进行系统的毒理学和安全评估。

声明：本文内容及图片部分来源于已见刊的文献，内容观点仅代表个人解读，具体参考原文.