食品加工過程中細(xì)菌生物被膜的危害及控制分析

□ 張 琦 湖北省恩施職業(yè)學(xué)院

食品加工過程中細(xì)菌生物被膜的危害及控制分析

□ 張 琦 湖北省恩施職業(yè)學(xué)院

生物被膜作為一種細(xì)菌菌落存在的形式，在固體組織上普遍存在，對食品產(chǎn)生嚴(yán)重污染。為避免對人體健康的傷害，研究分析生物被膜的形成和控制，意義重大。

生物被膜，是一種細(xì)菌群體生存的形態(tài)，主要 附在固體組織表面，形成微生物群落，廣泛存在于自然界中。20世紀(jì)30年代中期，Costerton J W等對口腔中牙菌斑生物被膜細(xì)菌和齲齒的關(guān)系做了大量研究，從生物被膜角度出發(fā)，深入了解人體健康、疾病根源與生物被膜存在密切的關(guān)系。近些年來，隨著生物被膜的研究不斷加深，人們發(fā)現(xiàn)生物被膜由微生物混合而成，成分比較復(fù)雜，主要是由細(xì)菌及分泌蛋白質(zhì)、多糖等大分子多聚物等組成。Davies D G等研究生物被膜過程中，運(yùn)用激光共聚焦掃描顯微鏡技術(shù)，發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的三維立體結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中細(xì)菌占1/3，絕大多數(shù)都是由細(xì)菌分泌的大分子多聚物組合而成。

細(xì)菌生物被膜形成及主要調(diào)控機(jī)制

生物被膜形成的重要原因是細(xì)菌菌毛在電引力或疏水作用下，與固體表層迅速結(jié)合。 附形成生物被膜第一個(gè)階段，指細(xì)菌 附在固體表面，關(guān)鍵取決于細(xì)菌表面特定的粘附素蛋白與宿主表面受體之間的關(guān)系。換一句話說，生物被膜對宿主具有選擇性和特異性。相關(guān)研究表明，細(xì)菌生物被膜在形成過程中，細(xì)菌群落會(huì)形成特定的感應(yīng)系統(tǒng)。這種感應(yīng)系統(tǒng)會(huì)促進(jìn)生物被膜形成，促進(jìn)細(xì)菌代謝和繁殖，釋放出特定的自誘導(dǎo)物，不斷提升菌體密度。菌體密度的增加能導(dǎo)致自誘導(dǎo)物的濃度不斷增加。一旦細(xì)菌生存環(huán)境中存在的自誘導(dǎo)物達(dá)到一定閾值濃度，便能自動(dòng)激活細(xì)菌身上的受體，通過受體傳達(dá)出相應(yīng)的生化信號，從而誘導(dǎo)細(xì)菌特定基因表達(dá)，使細(xì)菌產(chǎn)生適應(yīng)性生理變化。生理變化對生存環(huán)境具有重要影響，具體表現(xiàn)為DNA復(fù)制、致病因子的產(chǎn)生和細(xì)菌繁殖等。整個(gè)過程是群體感應(yīng)。群體感應(yīng)系統(tǒng)主要有三種類型，分別是Ⅰ型自誘導(dǎo)物密度感應(yīng)系統(tǒng)、小分子多肽自誘導(dǎo)物密度感應(yīng)系統(tǒng)、Ⅱ型自誘導(dǎo)物密度感應(yīng)系統(tǒng)。不同密度感應(yīng)系統(tǒng)調(diào)控作用下，不同細(xì)菌分泌的自誘導(dǎo)物也不同。

生物被膜在食品加工過程中的危害

生物被膜是一種特殊形態(tài)，在食品工業(yè)中普遍存在，尤其是在肉制品和乳制品等領(lǐng)域。與肉制品和乳制品所含有的營養(yǎng)成分有著直接關(guān)系，極易形成生物被膜。在生物被膜作用下，很容易增加食品污染概率，產(chǎn)生大腸桿菌、沙門氏菌屬和李斯特菌等比較常見的食源性致病菌。致病菌容易受到生物被膜的保護(hù)，很難去除，對食物可以造成直接污染。一般而言，細(xì)菌 附在食品、各種食品加工接觸面和墻壁下水道等非食品加工接觸面上并形成相應(yīng)的生物被膜，通過人手或空氣傳播污染人體食用的食物，一旦人體食用很容易引起食物中毒。細(xì)菌形成生物被膜能夠保護(hù)細(xì)菌，難以去除，有效清除細(xì)菌。在生物被膜包裹下，即使細(xì)菌通過食品加工中的清洗消毒工序，細(xì)菌還可能附著在食品上，危害人體器官，影響人體健康。因而，在食品研究方面，應(yīng)該高度重視微生物生物被膜 附在食品表面的危害，運(yùn)用最新科學(xué)技術(shù)對食品安全加以處理，避免細(xì)菌殘留。也就是說，控制食品中各種致病菌及條件致病菌的污染對食源性疾病防治，具有重要意義。

生物被膜的控制方法

在食品生產(chǎn)過程中，能有效控制生物被膜，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，研究分析生物被膜的形成過程，采取恰當(dāng)方式加以解決，有效保證食品安全。常見控制生物被膜的方法主要有三類，①采用現(xiàn)代化的技術(shù)阻止微生物 附在宿主身上，避免粘附作用導(dǎo)致食品被污染，而直接影響食品安全。②抑制生物被膜的形成，運(yùn)用高溫、高壓等方式破壞生物被膜結(jié)構(gòu)，避免結(jié)構(gòu)形成而污染食品，從而起到殺菌消毒的效果。③清除已經(jīng)形成生物被膜，有超高磁場、超聲波處理、高脈沖電場和低電場等常見的物理方法，根據(jù)不同的物理方式和物理原理，有效去除生物被膜。楊葆華等優(yōu)化超聲波法，根據(jù)超聲波所存生的“空化”效應(yīng)，科學(xué)合理設(shè)定超聲波功率，一般在135 W，食品的處理時(shí)間控制在14 min左右，處理溫度大約在35 ℃，將生物被膜從宿主身上剝離。Del Pozo J L等為研究證明電流對腎生物被膜的作用效果，通過相應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究表明，低強(qiáng)度電流能夠增強(qiáng)抗菌劑，從而抑制生物被膜活性。NIemira B A等認(rèn)為電離輻射作為一種獨(dú)特物理方式，能夠運(yùn)用電輻射作用清楚生物被膜，保證食品以及衛(wèi)生設(shè)備表面沒有相應(yīng)生物被膜，為食品安全奠定基礎(chǔ)。

結(jié)語

生物被膜作為食品安全中非常容易出現(xiàn)的物質(zhì)，是細(xì)菌自我誘導(dǎo)而形成的物質(zhì)，對食品產(chǎn)生嚴(yán)重污染。避免這種污染的產(chǎn)生，就要分析研究生物被膜的形成原因和形成結(jié)構(gòu)，采用最新調(diào)控機(jī)制，運(yùn)用現(xiàn)代化的物理方式和化學(xué)方式，有效組織微生物粘附、抑制生物被膜形成，有效保證食品安全，保證人體健康。

張琦（1984—），女，苗族，湖北恩施人，碩士研究生，講師。研究方向：食品科學(xué)與工程，天然產(chǎn)物開發(fā)與利用。