食源性致病菌生物被膜的防控技術(shù)研究進(jìn)展

韓 喬

（新鄉(xiāng)工程學(xué)院 食品工程學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453000）

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?；诖耍疚膶ζ溥M(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?；瘜W(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，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。