食源性致病菌生物被膜的防控技術(shù)研究進(jìn)展

摘 要：食源性致病菌生物被膜是指食源性致病菌黏附在固體表面，分泌胞外多糖、蛋白質(zhì)、DNA等并將自身包裹其中而形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。在食品生產(chǎn)和加工領(lǐng)域，食源性致病菌黏附在食品或加工機(jī)器表面形成具有更強(qiáng)的致病性、感染性和耐藥性的生物被膜，給食品加工帶來極大的潛在危害，容易造成食物中毒等問題，威脅人類健康。本文概述了近年來國內(nèi)外防控食源性致病菌生物被膜的方法，并將其按照不同的性質(zhì)（物理、化學(xué)、生物方法）進(jìn)行原理分析和總結(jié)，同時(shí)針對目前抑制和清除食源性致病菌生物被膜的研究方向進(jìn)行了展望，以期為食源性致病菌生物被膜的高效防控技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用提供參考，從而更好地保障食品安全。

關(guān)鍵詞：食源性致病菌；生物被膜；防控

Research Progress in the Prevention and Control Technology of Biofilms Formed by Foodborne Pathogens

HAN Qiao

（College of Food Engineering， Xinxiang Institute of Engineering， Xinxiang 453000， China）

Abstract： The biofilm of foodborne pathogens refers to the complex structure formed by foodborne pathogens adhering to solid surfaces， secreting extracellular polysaccharides， proteins， DNA， etc.， and enveloping themselves within it. In the field of food production and processing， foodborne pathogenic bacteria adhere to the surface of food or processing machines to form biofilms with stronger pathogenicity， infectivity， and drug resistance， posing great potential hazards to food processing and easily causing food poisoning and other problems， posing a threat to human health. In this paper， the methods of preventing and controlling foodborne pathogens at home and abroad in recent years are summarized， and their principles are analyzed and summarized according to different properties （physical， chemical and biological methods）. At the same time， the current research direction of inhibiting and eliminating foodborne pathogens biofilm is prospected， in order to provide reference for the development and application of efficient prevention and control technology of foodborne pathogens biofilm， so as to better ensure food safety.

Keywords： foodborne pathogens; biofilm; control

食源性致病菌導(dǎo)致的食源性疾病是世界最突出的問題之一。世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，全球范圍內(nèi)由食源性致病菌感染引發(fā)的疾病已達(dá)到60億例，其中約有42萬人感染死亡[1]。然而，在食品加工過程中，食源性致病菌常常以生物被膜（Biofilm，BF）形式生長繁殖[2]。與浮游細(xì)胞相比，BF菌對抗生素和洗滌劑等外部壓力的抵抗力更強(qiáng)，極難消除，容易造成食品的交叉污染，威脅人類健康[3-4]。

1 食源性致病菌生物被膜的防控措施

隨著對BF形成機(jī)制的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)其對食品安全的危害越來越嚴(yán)重，因此要尋找快速、高效的方法來防控BF。以往對BF的研究都側(cè)重于對其形成條件的控制，沒有系統(tǒng)地對防控BF的方法及其機(jī)理進(jìn)行探究?；诖?，本文對其進(jìn)行了詳細(xì)分析，將其具體細(xì)分為物理方法、化學(xué)方法、生物方法，并進(jìn)行系統(tǒng)性概述。

1.1 防控食源性致病菌BF的物理方法

食源性致病菌形成BF的黏附階段是一個動態(tài)的過程，具有較為復(fù)雜的理化性質(zhì)和生物學(xué)特性。目前在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛的抗菌方法包括巴氏殺菌法、烘焙、蒸煮等熱加工技術(shù)，這些抗菌方法可以殺滅細(xì)菌，控制食源性致病菌BF的形成，但熱加工技術(shù)會降低食品的品質(zhì)，影響食品的活性成分，如淀粉、多酚等物質(zhì)的含量、結(jié)構(gòu)和活性等[5]。此外，一些抗黏附、特種和改性材料，如聚二甲基硅氧烷、超疏水性材料等，對食源性致病菌有一定的抗黏附性，但具有材料成本較高、應(yīng)用條件受限等缺點(diǎn)[6]。

除了初始黏附階段的物理防控技術(shù)，還有用于防控成熟BF的物理方式，主要有機(jī)械處理法、高強(qiáng)度聚焦超聲波法、紫外線照射法以及超高壓法等。機(jī)械處理法廣泛應(yīng)用于目前食品加工設(shè)備的清洗，其對BF有一定的清除效果，但也會造成食源性致病菌在設(shè)備表面的持續(xù)殘存，造成二次污染[7]。物理方法對食品和加工設(shè)備的腐蝕和破壞作用較低、對環(huán)境的污染小，且成本相對較低，仍然有較大的探索和應(yīng)用空間。雖然防控食源性致病菌BF的物理方法效果明顯，但BF經(jīng)過物理?xiàng)l件處理后會直接影響食品品質(zhì)，也存在潛在的安全性問題。因此，未來的研究熱點(diǎn)會更多地集中在物理法與化學(xué)法、生物方法的結(jié)合應(yīng)用方面。

1.2 防控食源性致病菌BF的化學(xué)方法

化學(xué)方法可直接對BF進(jìn)行殺滅，并阻斷食源性致病菌之間的交流和生長，既可以預(yù)防BF的形成，也可以通過殺死成熟的BF菌，逐步裂解，從而清除BF。化學(xué)方法作為目前常用且高效的防控方法，研究范圍廣泛，可具體分為合成化學(xué)物質(zhì)和天然產(chǎn)物?；瘜W(xué)殺菌劑包括含氯殺菌劑、乙醇、電解水等[8-9]，雖然對食源性BF有一定的抑制作用，但也存在殺菌劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)，且低劑量、低濃度也會增強(qiáng)細(xì)菌黏附性和BF形成能力。

研究發(fā)現(xiàn)，季胺類化合物可以有效控制BF的產(chǎn)生[10-11]。此外，酸性電解水對食源性致病菌BF有防控作用，其通過破壞胞外聚合物形成，從而滲入BF達(dá)到殺滅BF菌、清除BF的作用[12]。這些常用的消毒劑對食品接觸表面的清除效果受其濃度、接觸時(shí)間、接觸面積等因素的影響，且由于不同食源性致病菌形成的胞外聚合物結(jié)構(gòu)不同，對BF的清除效果也有一定的差別。

與化學(xué)殺菌劑相比，天然抗菌物質(zhì)具有綠色、無毒等優(yōu)勢。例如，茶多酚、肉桂醛、檸檬酸可以抑制BF內(nèi)信號分子AI-2的傳遞，對食源性致病菌BF均有抑制作用[13]。研究發(fā)現(xiàn)，辣木籽素作為新型高效植物源性抗菌劑會改變單增李斯特菌膜的通透性，抑制BF的形成[14]。郭澤宇等[15]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以通過降低大腸桿菌相關(guān)毒力基因的表達(dá)，破壞細(xì)胞膜，影響群體感應(yīng)系統(tǒng)等抑制BF的形成。

綜上，天然產(chǎn)物及其提取物可以有效控制BF的產(chǎn)生，且具有高效、低污染、資源豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但其并不能完全控制BF的形成。

1.3 防控食源性致病菌BF的生物方法

生物法包括酶、噬菌體、群體感應(yīng)抑制劑、益生菌等。BF破壞酶防控BF的機(jī)制主要是通過降解食源性致病菌形成的多糖，從而抑制BF三維結(jié)構(gòu)的形成，進(jìn)一步清除BF。有研究表明，通過響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，纖維素酶、脂肪酶和蛋白酶可抑制90%的304不銹鋼表面的副溶血性弧菌BF的形成[16]。噬菌體主要通過直接作用于細(xì)菌裂解其結(jié)構(gòu)，或產(chǎn)生解離酶作用BF聚合物，達(dá)到清除BF的作用。例如，噬菌體能降低果蔬、肉蛋中的大腸桿菌BF，還可進(jìn)入銅綠假單胞菌BF菌內(nèi)部，產(chǎn)生酶并清除BF[17-18]。相比于傳統(tǒng)清除BF的方法，噬菌體清除BF已成為近年來BF防控研究的熱點(diǎn)。但由于噬菌體作用細(xì)菌范圍受限、擴(kuò)散效率低，在食品領(lǐng)域的應(yīng)用較少。

群體感應(yīng)抑制劑是通過抑制某些信號分子的合成、受體蛋白的結(jié)合等方式阻斷食源性致病菌之間的交流，抑制BF的形成[19-22]。細(xì)菌具有繁殖快、產(chǎn)量高、可以大規(guī)模培養(yǎng)等特點(diǎn)，因此利用微生物方法防控食源性致病菌BF在未來也有很大的優(yōu)勢和發(fā)展空間[23-25]。

2 結(jié)語

本文通過物理、化學(xué)、生物方法對食源性致病菌BF的防控技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，并分析其原理和優(yōu)缺點(diǎn)，為食源性致病菌BF的防控研究和應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。未來在食品加工過程中，有關(guān)抑制食源性致病菌的初始黏附和清除成熟BF等方面的研究有望突破瓶頸，得到進(jìn)一步的發(fā)展。

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