近年來，抗生素耐藥性食源性病原體的出現對全球公共衛生構成嚴重威脅。世界衛生組織（WHO）數據顯示，全球每年約有6億例食源性疾病病例，其中60%由細菌引起。傳統抗生素的濫用加速了耐藥菌的擴散，而現有檢測方法（如培養法、PCR）存在耗長、成本高或特異性不足等問題。在此背景下，噬菌體衍生蛋白憑借其高效殺菌能力和精準識別特性，成為解決食品安全難題的新希望。
1、噬菌體衍生蛋白的獨特優勢
噬菌體是自然界中數量最多的生物體，能夠特異性感染并裂解宿主細菌。與完整噬菌體相比，其衍生的功能性蛋白（如內溶素、尾纖維蛋白等）具有以下優勢：
避免基因轉移風險：噬菌體蛋白不含遺傳物質，無水平基因轉移的擔憂。
高特異性與安全性：靶向特定細菌表面結構，減少對有益菌群的干擾。
穩定性與適用性：蛋白性質穩定，易于大規模生產，且不受噬菌體宿主范圍的限制。
法規接受度高：自2006年噬菌體首次被美國FDA認證為“公認安全”（GRAS）后，相關研究迅速推進，目前已有17種噬菌體產品獲GRAS認證（表1）。
表1 影響噬菌體溶原-裂解周期的小分子模塊
2、生物控制：噬菌體酶的抗菌革命
2.1 內溶素（Endolysins）
內溶素是噬菌體在感染末期釋放的酶，能夠裂解細菌細胞壁的肽聚糖層。其特點包括：
模塊化結構：包含酶活性域（EAD）和細胞壁結合域（CBD），可針對不同病原體設計定制化酶。
廣譜殺菌能力：研究表明，內溶素對耐藥菌（如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌MRSA）仍保持高效活性，且尚未發現耐藥性案例。
食品應用實例：
乳制品：內溶素LysP100在奶酪中抑制單增李斯特菌，結合乳鏈菌肽（Nisin）可完全滅菌。
肉類：工程化內溶素Lysin1902-HP-PC與茶多酚聯用，可使牛肉中的大腸桿菌O157:H7減少6個對數級。
水產品：針對副溶血弧菌的內溶素Lysqdvp001，結合ε-聚賴氨酸可顯著降低牡蠣中的病原體負荷。
2.2 解聚酶（Depolymerases）
解聚酶通過降解細菌表面的多糖（如莢膜、脂多糖），削弱其抗宿主免疫能力，并增強其他抗菌劑的滲透性。例如：
沙門氏菌噬菌體P22的解聚酶在雞肉中減少70%的腸道定植，效果優于傳統抗生素。
大腸桿菌噬菌體ECO078的解聚酶Dpo42可抑制15種臨床菌株的生物膜形成。
2.3 挑戰與解決方案
食品基質影響：高脂肪、高蛋白環境可能降低酶活性。對策包括優化配方（如脂質體包裹）或結合天然抗菌劑（如精油）。
體內穩定性：通過蛋白工程（如融合白蛋白結合域）延長半衰期，減少腎臟清除。
3、檢測技術：精準識別的“分子探針”
3.1 細胞壁結合域（CBD）
噬菌體內溶素的CBD可特異性結合細菌細胞壁成分，用于快速富集目標病原體。例如：
李斯特菌CBD：結合磁珠的CBD-MS技術，可在6小時內檢測低至10 CFU/g的病原體，靈敏度比傳統培養法高100倍。
芽孢桿菌CBD：與ATP生物發光聯用，實現牛奶中蠟樣芽孢桿菌的快速篩查。
3.2 尾纖維蛋白（Tail Fiber Proteins, TFP）與尾釘蛋白（Tail Spike Proteins, TSP）
這些蛋白負責噬菌體與宿主細菌的初始結合，具有高度特異性識別能力：
沙門氏菌噬菌體S16的尾纖維蛋白開發為ELISA檢測探針，靈敏度達1 CFU/mL。
彎曲桿菌噬菌體的尾釘蛋白通過表面等離子共振（SPR）技術，實現果汁中病原體的實時監測。
3.3 創新檢測平臺
智能手機輔助紙基傳感器：結合噬菌體蛋白與顯色反應，用戶可通過手機APP直接讀取結果，適用于現場檢測。
流式細胞術：熒光標記的噬菌體蛋白可區分活菌與死菌，避免假陽性結果。
4、未來方向：技術突破與產業應用
蛋白工程優化：通過結構域重組（如CHAP域與SH3b結合域融合）或定點突變，提升酶的穩定性與抗菌譜。
新型表達系統：利用植物或酵母表達噬菌體蛋白，降低成本并避免內毒素污染。
多模式聯合策略：噬菌體蛋白與抗生素、納米材料或物理處理（如高壓滅菌）聯用，實現協同增效。
法規與標準化：推動針對噬菌體蛋白的專屬監管框架，確保其安全性與市場接受度。
噬菌體衍生蛋白為食品安全領域提供了“一箭雙雕”的解決方案——既能高效殺滅耐藥菌，又能精準識別污染源。隨著蛋白工程與檢測技術的進步，未來有望在食品加工、畜牧養殖及臨床診斷中實現廣泛應用。然而，從實驗室研究到大規模產業化仍需跨越技術瓶頸與法規障礙。通過跨學科合作與創新，噬菌體蛋白或將成為后抗生素時代守護人類健康的核心武器。
參考文獻：Choi D, Ryu S, Kong M. Phage-derived proteins: Advancing food safety through biocontrol and detection of foodborne pathogens. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2025;24:e70124. doi:10.1111/1541-4337.70124
來源：微生物安全與健康網，作者~朱斌。
