摘 要:單核細胞增生李斯特氏菌是一種具有高度環(huán)境適應性的食源性致病菌,生物膜的形成是導致其在食品工業(yè)中持久性存留、食品污染和疾病傳播的重要原因。益生菌作為一種有益宿主健康的微生物,同時也對單核細胞增生李斯特氏菌有較強的抑制和清除作用,逐漸被開發(fā)為一種生物保護策略應用于單核細胞增生李斯特氏菌生物膜的防控。然而,由于單核細胞增生李斯特氏菌生物膜形成受多種因素調控,這種基于益生菌的生物保護策略應用及抑制生物膜機理尚未得到完全闡明,缺乏全面、系統(tǒng)的總結。因此,本文基于單核細胞增生李斯特氏菌的群體感應、泳動能力、疏水性、自聚集性、胞外聚合物生成等生物膜形成途徑,詳細總結益生菌保護策略在不同加工表面防控單核細胞增生李斯特氏菌生物膜的研究現(xiàn)狀。同時,對單核細胞增生李斯特氏菌在肉品工業(yè)中的持久性存留和生物膜向肉品轉移問題,以及相對應的生物抑菌策略進行討論。最后,針對益生菌防控單核細胞增生李斯特氏菌生物膜過程中可能存在的細菌信號交流機制做出展望,以期為在食品工業(yè)中設計更安全、有效的生物防護策略提供理論依據(jù)和參考。
關鍵詞:益生菌;單核細胞增生李斯特氏菌;生物膜;群體感應;肉品工業(yè)
Mechanisms of Action and Application of Probiotics for the Prevention and Control of Listeria monocytogenes Biofilm Formation: An Update
WU Tongxuan, YANG Huixuan, HU Anqi, LIU Yunge*, ZHANG Yimin*
(College of Food Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China)
Abstract: Listeria monocytogenes is a foodborne pathogen with high environmental adaptability, and the formation of its biofilm is an important cause of its persistent residues in the food industry leading to food contamination and disease transmission. Probiotics, as microorganisms that are beneficial to host health and have a strong ability to inhibit and eliminate L. monocytogenes, are gradually being developed as a bioprotective strategy against L. monocytogenes biofilm. However, since L. monocytogenes biofilm formation is regulated by multiple factors, the inhibitory mechanism of probiotic-based bioprotective strategies against L. monocytogenes biofilm has not been fully clarified and a comprehensive and systematical review of related studies is lacking. Therefore, the current status of research on probiotic-based bioprotective strategies against the biofilm formation of L. monocytogenes on different processing surfaces is reviewed with respect to quorum sensing, swimming motility, hydrophobicity and auto-aggregation, and extracellular polymer production. Meanwhile, the problems of persistent retention of L. monocytogenes and transfer of its biofilm to meat in the meat industry are discussed as well as the biocontrol strategies for solving these problems. Finally, an outlook on the possible mechanism of bacterial signal communication involved in L. monocytogenes biofilm control by probiotics is given with a view to providing a theoretical basis for designing safer and more effective bioprotective strategies in the food industry.
Keywords: probiotics; Listeria monocytogenes; biofilm; quorum sensing; meat industry
DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240619-157
中圖分類號:TS251.5 文獻標志碼:A 文章編號:1001-8123(2024)11-0064-10
引文格式:
武桐煊, 楊慧軒, 胡安祺, 等. 益生菌防控單核細胞增生李斯特氏菌生物膜形成的機制及應用研究進展[J]. 肉類研究, 2024, 38(11): 64-73. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240619-157. http://www.rlyj.net.cn
WU Tongxuan, YANG Huixuan, HU Anqi, et al. Mechanisms of action and application of probiotics for the prevention and control of Listeria monocytogenes biofilm formation: an update[J]. Meat Research, 2024, 38(11): 64-73. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240619-157. http://www.rlyj.net.cn
單核細胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)(下文簡稱單增李斯特菌)是世界衛(wèi)生組織公認的四大食源性致病菌之一,具有抗逆性強、傳播速度快等特點,人類感染后可導致敗血癥、腦膜炎和腸胃炎等癥狀,特別是新生兒、孕婦、老人及免疫功能低下的個體,有20%~30%的致死風險[1]。其中,食品是單增李斯特菌的主要傳播媒介之一[2],根據(jù)2023年歐盟食品安全局報道,即食食品中,水產品、肉及肉制品、乳及乳制品以及水果蔬菜和果汁的總體檢出率分別為7.1%、2.1%、0.37%和2.6%[3]。這主要是由于單增李斯特菌具有很強的生物膜形成能力,其可以附著在食品加工表面,抵抗脅迫環(huán)境,并造成持續(xù)的污染。Li Xin等[4]的一項針對中國吉林省肉類零售市場和屠宰場的調研發(fā)現(xiàn),所有分離株都含有生物膜相關基因,有助于單增李斯特菌在惡劣的環(huán)境條件下長期生存,增強其致病性和持久性。
單增李斯特菌通過分泌胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)形成一定的空間結構,進而形成生物膜[5-6],將其自身包繞其中并形成大量細菌聚集體,細菌群落可以通過種間相互作用抵抗外界脅迫環(huán)境,從而產生耐藥性,有利于單增李斯特菌長期存活,促進其繁殖和傳播,加劇食品污染[7]。然而,單純物理或機械方法并不能完全減少或消除生物膜的黏附,而與抗生素協(xié)同的抑菌策略實施則需要考慮抗生素的耐藥性;化學方法的功效則受限于所用殺菌劑的類型和濃度、接觸時間、pH值以及生物活性的類型和水平等因素,且部分存在較嚴重的副作用,如氯化消毒劑能夠腐蝕金屬表面,增加癌癥風險,其他方法如酶去除生物膜等也由于生產成本較高而受到限制。近年來,基于微生物保護策略,利用益生菌抑制單增李斯特菌生物膜形成受到關注,這種生物抑菌技術具備天然性、益生性、生產周期短且抑菌途徑廣泛等優(yōu)勢,具有較大的生物膜
抑制潛力[8]。
聯(lián)合國糧農組織和世界衛(wèi)生組織將益生菌定義為:給予一定數(shù)量、能對宿主健康產生有益作用的活微生
物[9]。這些微生物具備調節(jié)機體腸道微生態(tài)平衡、心血管健康和提高免疫力等生理功能,在醫(yī)學領域已有廣泛應用(表1)。近年來,隨著人們對于生物膜細胞持久性存留問題的關注,大量研究學者基于益生菌生物保護策略,探究對單增李斯特菌生物膜形成的抑制作用,并在不同非生物表面如聚苯乙烯、不銹鋼和玻璃上均取得顯著的生物清除效果。然而,生物膜具有復雜的形成機制,其過程受到多種因素調節(jié),這使益生菌對單增李斯特菌的生物防控機制尚未得到系統(tǒng)闡明。首先,鞭毛介導的細菌運動有助于單增李斯特菌附著在表面和隨后的生物膜形成[10]。單增李斯特菌一旦接觸非生物表面,即通過信使分子環(huán)二聚鳥苷單磷酸開始轉向基質生產[11]。同時,群體感應系統(tǒng)和介導一般應激反應的σ因子SigB也被證明在單增李斯特菌生物膜形成過程中被激活,并賦予生物膜細胞對抗菌劑更強的耐藥性。綜上所述,本文重點基于單增李斯特菌生物膜形成的主要機制,對益生菌防控單增李斯特菌生物膜形成的應用研究進行系統(tǒng)綜述,以期為基于益生菌的生物保護策略的發(fā)展提供理論依據(jù)。
1 益生菌的主要抑菌途徑及應用方式
益生菌能夠在生長過程中或裂解后分泌可溶性物質,具有多種功能活性。其中細菌素[19]、有機酸[20]、過氧化氫[21]和脂肪酸[22]等具有廣泛的抗菌活性。乳酸菌和枯草芽孢桿菌產生的細菌素是抑制病原菌的主要途徑之一。細菌素能干擾細菌細胞壁的合成,并在細胞膜表面形成孔隙,導致膜電位耗散和內容物流出,最終使細胞死亡[23]。乳酸菌還能產生乳酸、乙酸、甲酸、琥珀酸、檸檬酸和丁酸等有機酸,其在細胞外通過解聚細菌外膜組分導致細胞外膜通透性增加,抑制病原菌生長。有機酸在胞內則解離出質子和酸根離子,導致病原體向胞外泵出質子,造成其額外能量消耗;留在胞內的酸根離子則能夠抑制病原菌遺傳信息傳遞和破壞胞內滲透壓平衡[24]。
此外,益生菌和致病菌具有相似的碳水化合物利用底物時,二者對同一營養(yǎng)素生態(tài)位存在競爭效應,其通過與病原菌競爭營養(yǎng)物質和黏附位點限制定植[25]。
盡管這些抑菌機制被證明具有有效的抑菌活性,然而在食品中實際應用時,無論是活的益生菌還是其分離純化的抗微生物組分被摻入食品基質中都有一定的局限性[26]。例如,細菌的生長和持久存活受外部參數(shù)控制,如食物類型、包裝方式、溫度和pH值等,并且純化的細菌素產量低,生產成本相對較高,通常僅對相近親緣菌株有效[27]。隨著人們對益生菌研究的不斷深入,學者們發(fā)現(xiàn)益生菌的功能活性不完全來自活體益生菌,一些細菌的細胞膜、細胞壁及代謝物同樣具有相同或類似的功能活性,這些“對宿主健康有益的無生命微生物和/或其成分的制劑”在益生菌研究領域也被稱為后
生元[28]。后生元具備安全、易用、貯藏性好、在廣泛
pH值和溫度范圍內具有穩(wěn)定性及廣譜抗菌活性等特點。目前,對其制備和分析的方法較為普遍的是通過離心制取其無細胞上清液(cell-free supernatant,CFS)[29],因此廣泛的研究在亞抑菌濃度,即低于最小抑菌濃度(minimal inhibit concentration,MIC)下以CFS的形式進行抑菌應用,這幾乎能夠涵蓋所有的益生菌化合物,可以滿足消費者的需求并確保產品的安全性。此外,它們還有助于延長保質期,控制腐敗和病原微生物的生長,不受耐藥性的限制,并為食品提供更好的感官特性,具有作為食品添加劑的潛力[30]。這些代謝產物還可以生物表面活性劑的方式應用,其助溶性能強,能快速穿透生物膜結構,具有毒性低、生物兼容性好和可降解等優(yōu)點[31];
或與納米材料結合,制成抗菌納米膜以適應多種食品加工用途并增強抗菌潛力[32]。
2 益生菌抑制單增李斯特菌生物膜形成的機制及應用
2.1 群體感應系統(tǒng)
群體感應是細菌通過感受胞外信號調控基因表達的一種群體密度依賴性胞間信號轉導系統(tǒng)[33-34]。單增李斯特菌自身主要存在2 種群體感應調控系統(tǒng),分別是自誘導劑介導的LuxS/AI-2和Agr/AIP系統(tǒng),可調控生物膜形成、毒力和侵襲性等生理特性[35]。首先,益生菌CFS具備干擾信號分子AI-2產生的潛力。Wei Jinyuan等[36]基于植物乳植桿菌Z102的CFS,使用乙酸乙酯等比混合萃取得到乳酸菌乙酸乙酯萃取物,發(fā)現(xiàn)經過其不同質量濃度萃取物處理后,單增李斯特菌產AI-2信號分子數(shù)量受到抑制,萃取物質量濃度與生物膜清除率表現(xiàn)出量效關系,質量濃度為3.2、1.6 mg/mL的萃取物在24 h時的生物膜清除率分別為64.97%、54.78%;并且隨著抑菌時間延長,在48 h時的生物被膜清除率分別可達到65.97%、56.38%。這些萃取物能有效清除單增李斯特菌預成型的生物被膜,且清除率與萃取物的質量濃度呈正相關性。類似的研究中,黃湘湄等[37]用同樣的方法制得海洋源乳酸菌乙酸乙酯萃取物,這些萃取物可使信號分子AI-2的產生幾乎完全受到抑制,活性僅保留1.5%。并且萃取物對單增李斯特菌生物膜的抑制作用存在濃度依賴性,經125、250、500 μg/mL的乙酸乙酯萃取物作用48 h后單增李斯特菌生物膜的抑制率分別為達到40.85%、66.16%、89.94%。因此,益生菌既能抑制AI-2分子的產生從而減少產量,也可以抑制已產生的信號分子功能使其失活。
值b51a31f232933c9cc3fa2b008d158d8489e34bbd58d17e99eaf79ff3756ed5f5得注意的是,Rezzonico等[38]研究表明,事實上在單增李斯特菌中尚未發(fā)現(xiàn)已知的AI-2同源8aed03c913a47ac8ff9f428d52b5eaab73450ecfcae02b695c621ad0617ee7ba受體,因此對于益生菌影響AI-2信號分子從而抑制單增李斯特菌生物被膜形成機制,以及單增李斯特菌產生的AI-2信號分子在單增李斯特菌中的功能尚不明確。AI-2的前體物質是4,5-二羥基-2,3-戊二酮(4,5-dihydroxy-2,3-pentanedion,DPD),DPD是細胞甲基化供體S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylhomocysteine,SAM)的副產物(圖1)[39]。
Belval等[40]在luxS基因突變株中加入S-核糖同型半胱氨酸(S-ribosylhomocysteine,SRH)和AI-2后,觀察發(fā)現(xiàn)外源添加的AI-2對該突變株的生物膜形成沒有影響,而加入SRH使生物膜更加致密并且增加了附著細胞的數(shù)量。因此,后續(xù)的研究應對益生菌CFS在LuxS/AI-2系統(tǒng)中的關鍵作用靶點及單增李斯特菌AI-2信號分子的調控作用做進一步探究。
相較于LuxS/AI-2系統(tǒng),Agr群體感應系統(tǒng)已被廣泛證實其在單增李斯特菌中具有調節(jié)生物被膜初始黏附的作用,因此基于該系統(tǒng)抑制生物膜形成的研究較為廣泛。Agr群體感應系統(tǒng)由4 個基因操縱子agrB、agrD、agrC、agrA組成,在agr操縱子編碼的4 種蛋白質中,AgrB是一種膜結合肽酶,可切割和加工AgrD衍生的前肽,影響AIP的輸出和釋放[41-42]。信號分子AIP在細胞外空間中積累后,由受體組氨酸激酶AgrC接受信號,磷酸化反應調節(jié)因子AgrA進行下游基因調控[43]。益生菌可以通過降低Agr群體感應系統(tǒng)中信號分子AIP產生和信號接收相關的基因表達量從而抑制生物膜的形成。例如,枯草芽孢桿菌KU43細菌素能使agrB和agrD的轉錄水平分別下調為原來的36.6%和31.6%,減弱信號分子的加工及跨膜蛋白轉運能力[44]。Qiao Zhu等[45]研究中使用甲殼乳桿菌MN 047的CFS處理后則影響了反應調節(jié)因子AgrA和組氨酸激酶AgrC組成的雙組分信號調控系統(tǒng),從而干擾群體感應系統(tǒng)的信號傳遞。此外,Marques等[46]對益生菌的分泌蛋白研究發(fā)現(xiàn),益生菌的絲氨酸型D-Ala-D-Ala羧肽酶和L,D-轉肽酶能分別與單增李斯特菌膜上蛋白AgrB和AgrC的細胞外部分結合,這可以阻止環(huán)狀AIP的加工和易位出細胞及信號的接收,導致非磷酸化的AgrA不能觸發(fā)靶基因的表達,從而阻止信號轉導的發(fā)生。
2.2 泳動能力
細菌的泳動能力主要依靠鞭毛相關基因介導,主要分為單一泳動能力和群集泳動能力[47],細菌組成聚集細胞團在基質表面運動,有利于生物被膜的形成[48]。因此,益生菌也可以通過控制鞭毛基因的表達,從而影響鞭毛介導的泳動能力,以此干擾細菌向非生物表面運動和初步附著。Park等[44]發(fā)現(xiàn),枯草芽孢桿菌KU43的CFS能夠降低影響構成鞭毛馬達/開關組件蛋白FliG[49]和鞭毛鉤蛋白FlgE的合成,限制其泳動擴散,顯著抑制單增李斯特菌生物膜形成。Hossain等[20]研究表明,1/2 MIC的乳桿菌后生元能夠明顯下調編碼鞭毛絲蛋白基因flaA,使其表達量降低至約為原來的40%,使泳動能力減弱,干擾生物膜形成前期鞭毛泳動。除上述類型外,益生菌還可以改變鞭毛轉錄調節(jié)因子,從而干擾鞭毛表達的過程。在單增李斯特菌中,鞭毛表達由運動基因阻遏蛋白MogR和抗阻遏蛋白GmaR以溫度依賴性方式進行轉錄協(xié)調。GmaR蛋白在低于30 ℃的溫度下與MogR中和,單增李斯特菌表達鞭毛蛋白并通過基于鞭毛的運動在宿主外移動[50]。DegU是低溫下鞭毛表達所必需的調節(jié)因子,其通過識別FliN-GmaR啟動子中的操作位點轉錄促進GmaR表達,還可以增強鞭毛基因的轉錄,是鞭毛運動的正調節(jié)因子[51]。Qiao Zhu等[45]研究發(fā)現(xiàn),甲殼乳桿菌MN 047細菌素在亞抑菌濃度下可使單增李斯特菌中degU的表達量下調,影響鞭毛表達過程中的調控因子,減弱鞭毛介導的泳動能力。
2.3 疏水性和自聚集性
細菌表面疏水性是指細菌在極性水中所呈現(xiàn)的不穩(wěn)定狀態(tài)引起的一系列菌體的重新分布及排列的變化,與菌體對環(huán)境的附著力有關,因此可能會影響菌株的初始黏附和生物被膜形成。而自動聚集能力是指菌體在培養(yǎng)過程中大量并快速繁殖,從而導致其自行聚集成團的現(xiàn)象,是細菌在非生物表面沉積和微菌落形成的重要機制,有助于菌體初始黏附和EPS分泌[52-53]。研究[44,54-55]證實,益生菌如釀酒酵母和枯草芽孢桿菌的CFS可以降低疏水性和自聚集能力,減弱細菌黏附表面的能力,抑制單增李斯特菌生物膜形成的初始階段。胡安祺等[56]研究表明,枯草芽孢桿菌CFS對單增李斯特菌的細胞疏水性和自聚集性具有顯著抑制作用,抑制率最高分別為75%和65%左右??莶菅挎邨U菌CFS即使在1.562 5 mg/mL(1/64 MIC)下仍對疏水性具有較強的抑制效果。同樣地,自聚集性和疏水性也與益生菌的定殖和黏附能力有關[57]。Lee等[21]研究中的乳桿菌KU200656同樣具有較好的細胞表面疏水性和自聚集性,因此具有優(yōu)越的黏附能力,從而加以利用競爭營養(yǎng)和宿主腸道細胞結合位點來抑制病原體的黏附。益生菌能夠利用細菌之間的自聚集能力,可在浮游狀態(tài)下與單增李斯特菌結合成共聚集體,隨后抑制單增李斯特菌的定植和生物膜形成,但是應用益生菌與單增李斯特菌的共聚集體阻礙單增李斯特菌生物膜形成時,要考慮兩者之間的種間相互作用及對其毒力的影響,并且共聚集體是否易被常規(guī)手段清除需要進一步探索研究,以選擇合適的共聚體組合。
2.4 EPS
EPS是微生物分泌出的一種復雜的大分子聚合物,主要成分為多糖和蛋白,還包含少量的脂肪酸、核酸、腐植酸、氨基酸和其他分子[58]。生物膜形成的早期階段涉及EPS的合成,其促進細菌黏附于表面和細胞間黏附,聚集能夠導致不可逆結合的穩(wěn)定結構形成,在定植和生物膜成熟期間也有助于保持生物膜的結構穩(wěn)定性。Qiao Zhu等[45]發(fā)現(xiàn),亞抑菌濃度的甲殼乳桿菌MN 047細菌素可以顯著抑制胞外多糖的產生,減少不可逆黏附,控制單增李斯特菌早期生物膜形成。胞外多糖作為一種強大而具有黏性的框架是EPS聚集的關鍵物質。Zhuang Zheng等[59]研究表明,胞外多糖過表達突變株生物膜比對照菌株含有更多的EPS,即形成更厚、更致密的生物膜,并且胞外多糖的增加也增強了生物膜中的整體細胞活力。同時在該研究中,多糖生物合成基因操縱子相關基因過表達突變株的氧化還原活性電位范圍更寬,有助于增強電流的產生,利于信號交流。
EPS的生產與肽聚糖的合成密切相關,很多關于肽聚糖合成編碼基因突變的研究(基因pbp1a、lafB和dltD等)[60-61]和小分子肽聚糖組裝的干擾(基因pbp4等)[62-63]證實了肽聚糖合成在生物膜發(fā)育中的重要作用。因此,益生菌對于肽聚糖合成途徑相關基因的阻礙對減少生物膜的形成非常重要。Park[44]、Kim[55]等分別發(fā)現(xiàn)釀酒酵母菌株及枯草芽孢桿菌KU43和KU201的CFS可下調與EPS產生有關的基因dltB[64-65],降低EPS產量,減弱成熟生物膜和細胞間相互作用,抑制單增李斯特菌生物膜擴展。Jara等[66]還利用乳桿菌生物膜作為表面“調理劑”來調節(jié)單增李斯特菌生物膜的黏附。該研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵乳桿菌MP26和唾液乳桿菌MP14形成的雙物種生物膜雖然不能降低單增李斯特菌的黏附力,但物種相互作用似乎干擾了EPS的合成和生物膜內的物種分布。為使用乳酸菌屬生物膜作為“天然”固定方式來控制單增李斯特菌的傳播開辟了新的可能性。此外,最近的研究還發(fā)現(xiàn)群體感應系統(tǒng)與EPS產生之間可能存在調節(jié)關系。Lee等[67]發(fā)現(xiàn),參與活化甲基循環(huán)的SAM和基于Agr群體感應的信號可能在單增李斯特菌中同步調節(jié)營養(yǎng)物質可用性、EPS的合成和生物膜形成,而且這些調控聯(lián)系在單增李斯特菌的特定生長模式中被激活。在營養(yǎng)豐富、鳥苷三磷酸和SAM濃度較高的條件下,SAM及代謝調節(jié)因子CodY的激活均使Agr群體感應系統(tǒng)的操縱子基因表達上調,并且SAM的增加還能誘導murE和pbpA1的轉錄以合成肽聚糖。單增李斯特菌代謝和群體感應系統(tǒng)上的相互聯(lián)系被不斷揭示,也為生物膜抑制研究提供了新的關鍵作用位點。
2.5 包膜結構
由于益生菌CFS中主要抑菌物質為細菌素,因此即便采用亞抑菌濃度,也能夠改變單增李斯特菌細胞膜結構,降低單增李斯特菌活力,減弱其代謝水平甚至殺死生物膜中的部分細菌個體。Behbahani等[54]使用枯草芽孢桿菌CFS處理單增李斯特菌生物膜細胞后發(fā)現(xiàn),掃描電子顯微鏡明顯觀測到生物膜細胞出現(xiàn)細胞壁褶皺、凹陷甚至破裂等形態(tài)變化。同樣,枯草桿菌素JS-4通過促進膜孔的形成、空泡化和細胞質流出,從而增加滲透性并最終導致膜完整性的喪失。細胞膜的滲透壓降低同時會導致K+、核酸和蛋白質流出,這可以破壞滲透平衡以及代謝、復制、轉錄和翻譯等關鍵過程[68]。針對單增李斯特菌生物膜結構,搭載細菌素的生物表面活性劑被廣泛開發(fā),其具有良好的乳化、分散、增溶等特性,更有利于快速滲透生物膜。de Araujo等[69]研究表明,基于枯草芽孢桿菌ATCC 21332細菌素的生物表面活性劑具有很好的兩親性,可以與磷脂相互作用,有干擾細胞質膜的作用,并改變單增李斯特菌的滲透性,從而導致細胞損傷。Mendoza等[70]研究表明,類似表面活性劑乳化程度可達到80%以上,能在生物膜外穩(wěn)定和均勻存在,促進聚苯乙烯表面生物膜的透化或溶解,并且在香腸生產系統(tǒng)中具有良好的應用效果。
2.6 生物膜細胞毒力
益生菌在有效防控生物膜形成的同時還可進一步降低生物膜內殘存細胞的毒力基因表達,降低單增李斯特菌生物膜細胞的潛在風險。細菌表面蛋白ActA是單增李斯特菌最關鍵、最具特征的毒力因子之一[71],ActA錨定在細菌膜或線粒體膜上,誘導肌動蛋白細胞骨架的形成,介導肌動蛋白聚合驅動的細菌運動[72],如侵襲宿主細胞和免疫逃逸等??莶菅挎邨U菌KU43和KU201的CFS[44]能夠下調基因actA,干擾肌動蛋白聚合,使單增李斯特菌毒力下降?;騪rfA編碼其他毒力基因轉錄激活因子,是單增李斯特菌跨越胃腸道屏障、發(fā)揮其致病性的關鍵基因,參與生物膜的形成[73]。研究表明,植物乳桿菌KU200656[21]和嗜酸乳桿菌[74]的CFS通過下調基因prfA,從而減弱單增李斯特菌毒力效應。SigB是單增李斯特菌重要的中樞調控因子,主要負責調控單增李斯特菌在不利環(huán)境中的各種抗逆反應,其也參與在脅迫環(huán)境下的適應過程并促進生物膜的形成[75-76],而經枯草芽孢桿菌GS3(DS-1)CFS處理后,單增李斯特菌中調節(jié)應激反應因子SigB的表達顯著降低34.80%[54]。另外,研究[77]表明單增李斯特菌為在不同環(huán)境中生存,需要不斷重新調節(jié)基因表達以適應環(huán)境并存活繁殖。其中,PrfA和SigB蛋白起主導作用,代謝調節(jié)因子CodY則是SigB和PrfA網絡之間的紐帶,在養(yǎng)分充足的條件下,CodY抑制sigB的表達,因此在營養(yǎng)脅迫條件下可激活該應激反應調節(jié)因子,并且CodY通過直接上調prfA導致毒力基因表達增加,同時也導致sigB表達增加。SigB和PrfA也在多種調控系統(tǒng)的交叉網絡中實現(xiàn)微調,為不同微環(huán)境提供了適當?shù)幕虮磉_模式,從而形成一個信號轉導系統(tǒng),控制多種基因表達[78]。因此,益生菌對于廣泛的毒力基因的抑制,例如磷脂酰膽堿磷脂酶編碼基因plcB[79]、溶血素O毒素編碼基因hlyA[80]、表面蛋白內化蛋白編碼基因inlA、inlB[45]等,可能首先通過抑制基因prfA和sigB從而下調其他毒力基因。
除上述類型外,Menezes等[81]通過觀察巴西飲料源釀酒酵母菌株及單增李斯特菌在Caco-2細胞表面上的結合發(fā)現(xiàn),該菌株與單增李斯特菌競爭黏附位點,使單增李斯特菌黏附和感染的幾率下降。表明益生菌還可以與單增李斯特菌競爭黏附位點,影響單增李斯特菌早期的黏附與定植,從而削弱單增李斯特菌黏附能力,降低單增李斯特菌侵襲效率[82]。Lee等[21]以ht-29細胞為依附介質的研究也同樣佐證乳桿菌KU200656可附著在腸道上與單增李斯特菌競爭營養(yǎng)和結合位點,并且延長停留在腸道中與宿主相互作用的時間,防止單增李斯特菌感染,從而減輕毒力作用。
益生菌抑制單增李斯特菌生物膜的應用如表2所示。
3 單增李斯特菌在肉品工業(yè)中持久性存留及生物防控對策
肉制品中豐富的營養(yǎng)物質為單增李斯特菌的持久性存留提供了十分有利的條件。Fagerlund等[83]調研挪威多家肉制品加工廠后發(fā)現(xiàn),生產線開始生產后的1 周內,在不同類型的切片熟食肉產品、產品殘留物及與切片機生產線相關的加工設備中均能檢測到單增李斯特菌。并且,同一肉類加工廠中在數(shù)年(4~9 年)的時間里檢測到相同的分離株。細菌在浮游狀態(tài)很容易被工廠的清潔環(huán)節(jié)清除,而一旦形成生物膜,其在黏附狀態(tài)下則會變得難以被完全清除,造成持久性存留問題。汪憶夢等[84]
隨機采集中國山東省濰坊市市售肉及肉制品,進行單增李斯特菌的分離鑒定后發(fā)現(xiàn)單增李斯特菌總檢出率高達18.82%。在肉及肉制品加工過程中,由于加工流程的復雜性和連續(xù)性,容易引發(fā)單增李斯特菌的交叉污染。Sch?fer等[85]發(fā)現(xiàn),冷卻之后禽體樣本初始僅有5%的樣本受到單增李斯特菌的污染,經過工廠自動化切割環(huán)節(jié),雞胸肉和雞大腿在5 h后污染率分別高達25%和70%。在肉制品深加工過程中,食物和設備之間產生的交叉污染現(xiàn)象最嚴重。Alía等[86]對干腌火腿去骨、壓縮和切片過程中單增李斯特菌的多樣性進行調查,結果顯示,在720 個樣本中,干腌火腿去骨和切片區(qū)域中有66 個樣本(9.16%)被鑒定為含有單增李斯特菌,復雜的加工生產線更容易引起交叉污染。有充足的證據(jù)表明,單增李斯特菌能在眾多肉制品加工環(huán)境材料如不銹鋼、橡膠[20]、玻璃[66]、塑料[69]等表面形成生物膜[87]。從非生物表面轉移到食物的微生物數(shù)量取決于生物膜的特性,包括微生物群的表面密度、生物膜的結構、其產生胞外多糖的能力及微生物細胞的附著強度等[88]。如Jeon等[89]對單增李斯特菌在不同食物接觸表面上生物膜的形成以及向烘烤鴨肉和水煮鴨肉的轉移能力進行研究,結果表明,單增李斯特菌生物膜從聚丙烯接觸面上到2 種鴨肉的轉移率最高,不銹鋼最低,原因與不同接觸面上的黏附能力相關,其次在所有接觸面上,生物膜到烘烤鴨肉的轉移率較高,也說明生物膜的轉移受食物水分含量的影響。生物膜的產生會使食品的污染水平提升,生物膜的轉移也受到接觸面類型及食物本身性質的影響,極強的生存適應能力可能是生物膜在各場所中導致交叉污染的重
要原因。
在肉及肉制品中,乳酸菌作為主要的益生菌對單增李斯特菌的防治起到了重要作用。首先,在不同的肉制品加工介質表面,乳酸菌已被證實可以有效抑制單增李斯特菌,可以阻止其表面生物膜的初步黏附。例如,Hossain等[20]分別在橡膠手套、塑料、硅橡膠上實驗證實,乳酸菌在3 種介質中均有抑制單增李斯特菌的效果。Din?er[19]通過研究乳酸菌對食品接觸表面聚苯乙烯上的單增李斯特菌抑制效果發(fā)現(xiàn),單增李斯特菌的生物膜抑制率高達51.57%。益生菌在防控單增李斯特菌生物膜方面具有很大的潛力。對于肉制品而言,益生菌也可繼續(xù)作為產品的柵欄因子提供對單增李斯特菌的防控作用。Ravyts等[90]發(fā)現(xiàn)添加具有產細菌素特性的清酒乳桿菌能夠有效控制發(fā)酵香腸中單增李斯特菌的生長,比利時香腸和意大利臘腸被人工污染約3.5(lg(CFU/g))的單增李斯特菌,而在生產過程完成后,單增李斯特菌分別減少1.4、0.6(lg(CFU/g))。此外,純化的益生菌代謝產物在包裝材料中也具有廣泛的應用前景,特別是對于肉及肉制品。在智能包裝系統(tǒng)中乳酸菌產生的細菌素主要針對革蘭氏陽性菌,其中乳酸鏈球菌素是唯一被美國、澳大利亞等國家批準作為肉制品添加劑的細菌素,現(xiàn)今已經基于乳酸鏈球菌素和其他藥物的組合開發(fā)了多種肉類包裝,以延緩或抑制單增李斯特菌的生長[91],如利用乳酸鏈球菌素和山梨酸鉀的協(xié)同作用制造的木薯淀粉-羥丙基甲基纖維素薄膜包裝[92],以及使用含有乳酸鏈球菌素和乳酸鉀的交織劑對煮熟、切片的火腿進行真空包裝等[93]。此外,還有學者關注乳酸鏈球菌素與合成聚合物(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)組合的包裝材料,為了使特定的抗菌化合物實施過程可控,一般將合成聚合物作為涂層涂覆,從而避免高溫或剪切力的影響。合成聚合物涂層可以作為抗菌化合物的載體,將抗菌化合物快速、均勻地擴散到食品表面,其比浸漬和噴灑抗菌化合物更具優(yōu)勢,能夠高效抑制單增李斯特菌[94]。
4 結 語
隨著我國對食源性疾病監(jiān)測體系的不斷完善,食源性致病菌在食品工業(yè)中持久性存留被廣泛關注。單增李斯特菌在食品加工領域通過基因分型等方法被廣泛檢出,其中生物膜形成能力是其自我防御的重要機制,使其難以被去除?;谝嫔纳锉Wo策略在應對生物膜形成方面顯示了巨大潛力,其在多種食品加工表面如塑料、不銹鋼和橡膠等都展現(xiàn)了良好的生物膜抑制效果,并具備多種應用形式適應食品加工過程。益生菌及其代謝產物對單增李斯特菌群體感應系統(tǒng)、泳動和自聚集能力的干擾及黏附位點的競爭,影響了其在非生物表面的初始黏附過程。同時這種生物保護策略還進一步抑制了已發(fā)生黏附細胞的EPS產生和毒力因子的表達,降低了殘存菌株的食品危害風險。在肉類工業(yè)中,單增李斯特菌存在持久的留存問題,并可能在加工過程中導致進一步的交叉污染。許多益生菌防控生物膜的研究表明,這種生物抑制策略在單增李斯特菌于非生物表面黏附期間或在肉制品中均展現(xiàn)了很好的應用潛力,并在肉制品包裝中也具備多種應用形式。然而值得注意的是,益生菌在應用期間會不可避免地與單增李斯特菌細胞接觸,其中LuxS/AI-2種間交流系統(tǒng)中部分組件尚未在單增李斯特菌中發(fā)現(xiàn)同源物,該系統(tǒng)的精確調控機制仍不明確。因此,在直接應用益生菌過程中,其與單增李斯特菌形成的共聚集體之間是否存在信號交流,是否存在雙物種生物膜形成的風險,均有待進一步闡明。單種和多種細菌信號交流機制的探究將是未來重要的待解決問題,這對更好地設計生物保護策略、降低生物膜帶來的食品安全風險至關重要。
參考文獻:
[1] LIU Y T, SUN W X, SUN T M, et al. The prevalence of Listeria monocytogenes in meat products in China: a systematic literature review and novel meta-analysis approach[J]. International Journal of Food Microbiology, 2020, 312: 108358. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2019.108358.
[2] FAN Z L, XIE Jing, LI Y, et al. Listeriosis in mainland China: a systematic review[J]. International Journal of Infectious Diseases, 2019, 81: 17-24. DOI:10.1016/j.ijid.2019.01.007.
[3] European Food Safety Authority. The European union one health 2022 zoonoses report[J]. European Food Safety Authority Journal, 2023, 21(12): e8442. DOI:10.2903/j.efsa.2023.8442.
[4] LI X, SHI X N, SONG Y, et al. Genetic diversity, antibiotic resistance, and virulence profiles of Listeria monocytogenes from retail meat and meat processing[J]. Food Research International, 2022, 162: 112040. DOI:10.1016/j.foodres.2022.112040.
[5] ABDALLAH M, BENOLIEL C, DRIDER D, et al. Biofilm formation and persistence on abiotic surfaces in the context of food and medical environments[J]. Archives of Microbiology, 2014, 196(7): 453-472. DOI:10.1007/s00203-014-0983-1.
[6] FAN Y, QIAO J J, LU Z X, et al. Influenccdaadbfdc9c5f4c08fc7ca435c0d52c7e of different factors on biofilm formation of Listeria monocytogenes and the regulation of cheY gene[J]. Food Research International, 2020, 137: 109405. DOI:10.1016/j.foodres.2020.109405.
[7] 李虎良, 張蕾. 抗生素耐藥性的分子機制及抑菌策略[J]. 中國生物化學與分子生物學報, 2024, 40(6): 759-769. DOI:10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1365.
[8] OLOKETUYI S F, KHAN F. Inhibition strategies of Listeria monocytogenes biofilms-current knowledge and future outlooks[J]. Journal of Basic Microbiology, 2017, 57(9): 728-743. DOI:10.1002/jobm.201700071.
[9] 董娜, 張曉, 田彥輝, 等. 走近益生菌[J]. 生物學教學, 2013, 38(9): 79. DOI:10.3969/j.issn.1004-7549.2013.09.041.
[10] LEMON K P, HIGGINS D E, KOLTER R. Flagellar motility is critical for Listeria monocytogenes biofilm formation[J]. Journal of Bacteriology, 2007, 189(12): 4418-4424. DOI:10.1128/JB.01967-06.
[11] KOLTER R, GREENBERG E P. The superficial life of microbes[J]. Nature, 2006, 441: 300-302. DOI:10.1038/441300a.
[12] 林晨越, 林潔楠, 文剛, 等. 鼠李糖乳桿菌對新生兒壞死性小腸結腸炎保護作用的研究進展[J]. 中國現(xiàn)代醫(yī)生, 2024, 62(7): 104-107. DOI:10.3969/j.issn.1673-9701.2024.07.025.
[13] GAO H J, LI X, CHEN X T, et al. The functional roles of Lactobacillus acidophilus in different physiological and pathological processes[J]. Journal of Microbiology and Biotechnology, 2022, 32(10): 1226-1233. DOI:10.4014/jmb.2205.05041.
[14] CHEN J, CHEN X Y, HO C L. Recent development of probiotic bifidobacteria for treating human diseases[J]. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2021, 9: 770248. DOI:10.3389/fbioe.2021.770248.
[15] AKINSEMOLU A A, ONYEAKA H, ODION S, et al. Exploring Bacillus subtilis: ecology, biotechnological applications, and future prospects[J]. Journal of Basic Microbiology, 2024, 64(6): 614. DOI:10.1002/jobm.202300614.
[16] STOEVA M K, GARCIA-SO J, JUSTICE N, et al. Butyrate-producing human gut symbiont, Clostridium butyricum, and its role in health and disease[J]. Gut Microbes, 2021, 13(1): 1-28. DOI:10.1080/19490976.2021.1907272.
[17] BONDI M, LAUKOVA A, DE NIEDERHAUSERN S, et al. Controversial aspects displayed by enterococci: probiotics or pathogens?[J]. Biomed Research International, 2020, 2020: 9816185. DOI:10.1155/2020/9816185.
[18] 魏長浩, 鄧澤元. 益生菌及其應用研究進展[J]. 乳業(yè)科學與技術, 2018, 41(1): 26-32. DOI:10.15922/j.cnki.jdst.2018.01.006.
[19] DIN?ER E. Impact of lactic acid bacteria strains against Listeria monocytogenes biofilms on various food-contact surfaces[J]. Archives of Microbiology, 2024, 206(2): 80. DOI:10.1007/s00203-023-03811-6.
[20] HOSSAIN M I, MIZAN M F R, ROY P K, et al. Listeria monocytogenes biofilm inhibition on food contact surfaces by application of postbiotics from Lactobacillus curvatus B.67 and Lactobacillus plantarum M.2[J]. Food Research International, 2021, 148: 11054Xtdgkqf9vRz1D5ldwt26Q==95. DOI:10.1016/j.foodres.2021.110595.
[21] LEE J E, LEE N K, PAIK H D. Antimicrobial and anti-biofilm effects of probiotic Lactobacillus plantarum KU200656 isolated from kimchi[J]. Food Science and Biotechnology, 2020, 30(1): 97-106. DOI:10.1007/s10068-020-00837-0.
[22] 王利紅, 周羅雄, 楊明明. 淺談益生菌的抗菌機制[C]//中國畜牧獸醫(yī)學會家禽生態(tài)學分會學術研討會論文集. 北京: 中國畜牧獸醫(yī)學會家禽生態(tài)學分會, 2014.
[23] HUANG F Q, TENG K L, LIU Y Y, et al. Bacteriocins: potential for human health[J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2021, 2021: 5518825. DOI:10.1155/2021/5518825.
[24] 張軍, 田子罡, 王建華, 等. 有機酸抑菌分子機理研究進展[J]. 畜牧獸醫(yī)學報, 2011, 42(3): 323-328.
[25] 呂秀莉, 岳瑩雪, 平麗筠, 等. 益生菌黏附機制及其拮抗腸道致病菌研究進展[J]. 食品科學, 2023, 44(9): 313-320. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220522-282.
[26] HARTMANN H A, WILKE T, ERDMANN R. Efficacy of bacteriocin-containing cell-free culture supernatants from lactic acid bacteria to control Listeria monocytogenes in food[J]. International Journal of Food Microbiology, 2011, 146(2): 192-199. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2011.02.031.
[27] MARIA J L. A review of food-grade vectors in lactic acid bacteria: from the laboratory to their application[J]. Critical Reviews in Biotechnology, 2017, 37(3): 296-308. DOI:10.3109/07388551.2016.1144044.
[28] 張明, 孫宇航. 食品中后生元的研發(fā)和應用研究進展[J]. 食品科學技術學報, 2024, 42(2): 19-31. DOI:10.12301/spxb202300813.
[29] 李譽, 張競文, 鄭亞平, 等. 后生元的功能及其應用[J]. 中國食品學報, 2024, 24(2): 373-381. DOI:10.16429/j.1009-7848.2024.02.034.
[30] BARCENILLA C, DUCIC M, LóPEZ M, et al. Application of lactic acid bacteria for the biopreservation of meat products: a systematic review[J]. Meat Science, 2022, 183: 108661. DOI:10.1016/j.meatsci.2021.108661.
[31] 姚芙蓉, 李軍, 張瑩, 等. 生物表面活性劑生產及應用研究進展[J]. 微生物學通報, 2022, 49(5): 1889-1901. DOI:10.13344/j.microbiol.china.210561.
[32] SHAFIPOUR YORDSHAHI A, MORADI M, TAJIK H, et al. Design and preparation of antimicrobial meat wrapping nanopaper with bacterial cellulose and postbiotics of lactic acid bacteria[J]. International Journal of Food Microbiology, 2020, 321: 108561. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108561.
[33] FUQUA W C, WINANS S C, GREENBERG E P. Quorum sensing in bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators[J]. Journal of Bacteriology, 1994, 176(2): 269-275. DOI:10.1128/jb.176.2.269-275.1994.
[34] WATERS C M, BASSLER B L. Quorum sensing: cell-to-cell communication in bacteria[J]. Annual Review of Cell and Developmental Biology, 2005, 21: 319-346. DOI:10.1146/annurev.cellbio.21.012704.131001.
[35] 胡麗麗, 董慶利, 夏陽, 等. 單增李斯特菌生物膜形成及其調控機制研究進展[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2021, 47(8): 276-282. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.025678.
[36] WEI J Y, ZHANG X G, ISMAEL M, et al. Anti-biofilm effects of Z102-E of Lactiplantibacillus plantarum against Listeria monocytogenes and the mechanism revealed by transcriptomic analysis[J]. FCkE5j+K6DZ+J32UILU8WDonNPFJdxiwEQXyIPfZQkyU=oods, 2024, 13(16): 2495. DOI:10.3390/foods13162495.
[37] 黃湘湄, 吳雅茜, 劉穎, 等. 海洋源乳酸菌AI-2類群體感應抑制劑對單增李斯特菌抑制效果研究[J]. 生物技術通報, 2019, 35(4): 36-42. DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0934.
[38] REZZONICO F, DUFFY B. Lack of genomic evidence of AI-2 receptors suggests a non-quorum sensing role for LuxS in most bacteria[J]. BMC Microbiology, 2008, 8: 1-19. DOI:10.1186/1471-2180-8-154.
[39] 劉蕾, 桂萌, 武瑞赟, 等. LuxS/AI-2型群體感應系統(tǒng)調控細菌生物被膜形成研究進展[J]. 食品科學, 2016, 37(19): 254-262. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201619043.
[40] BELVAL S C, GAL L, MARGIEWES S, et al. Assessment of the roles of LuxS, S-ribosyl homocysteine, and autoinducer 2 in cell attachment during biofilm formation by Listeria monocytogenes EGD-E[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2006, 72(4): 2644-2650. DOI:10.1128/AEM.72.4.2644-2650.2006.
[41] GRAY B, HALL P, GRESHAM H. Targeting agr-and agr-like quorum sensing systems for development of common therapeutics to treat multiple gram-positive bacterial infections[J]. Sensors, 2013, 13(4): 5130-5166. DOI:10.3390/s130405130.
[42] ZETZMANN M, SáNCHEZ-KOPPER A, WAIDMANN M S, et al. Identification of the agr peptide of Listeria monocytogenes[J]. Frontiers in Microbiology, 2016, 7: 206813. DOI:10.3389/fmicb.2016.00989.
[43] 涂春田, 汪洋, 易力, 等. 信號分子調控細菌生物被膜形成的分子機制[J]. 生物工程學報, 2019, 35(4): 558-566. DOI:10.13345/j.cjb.180326.
[44] PARK Y J, KIM Y J, YU H H, et al. Cell-free supernatants of Bacillus subtilis and Bacillus polyfermenticus inhibit Listeria monocytogenes biofilm formation[J]. Food Control, 2023, 144: 109387. DOI:10.1016/j.foodcont.2022.109387.
[45] QIAO Z, GUO X, WANG T, et al. Effects of sub-minimum inhibitory concentrations of bacteriocin BM173 on Listeria monocytogenes biofilm formation[J]. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 2023: 1-11. DOI:10.1007/s12602-023-10192-1.
[46] MARQUES P H, JAISWAL A K, DE ALMEIDA F A, et al. Lactic acid bacteria secreted proteins as potential Listeria monocytogenes quorum sensing inhibitors[J]. Molecular Diversity, 2023: 1-16. DOI:10.1007/s11030-023-10722-7.
[47] 張晨曦, 劉鼎闊. 細菌群集運動特性的研究進展[J]. 生物工程學報, 2023, 39(8): 3188-3203. DOI:10.13345/j.cjb.220892.
[48] RUHAL R, KATARIA R. Biofilm patterns in gram-positive and gram-negative bacteria[J]. Microbiological Research,3ce6399481f1d8a94b7157c54cf1ef1e 2021, 251: 126829. DOI:10.1016/j.micres.2021.126829.
[49] DESVAUX M, HéBRAUD M. The protein secretion systems in Listeria: inside out bacterial virulence[J]. FEMS Microbiology Reviews, 2006, 30(5): 774-805. DOI:10.1111/j.1574-6976.2006.00035.x.
[50] CHO S Y, NA H W, OH H B, et al. Structural basis of flagellar motility regulation by the MogR repressor and the GmaR antirepressor in Listeria monocytogenes[J]. Nucleic Acids Research, 2022, 50(19): 11315-11330. DOI:10.1093/nar/gkac815.
[51] OH H B, LEE S J, YOON S I. Structural and biochemical analyses of the flagellar expression regulator DegU from Listeria monocytogenes[J]. Scientific Reports, 2022, 12(1): 10856. DOI:10.1038/s41598-022-14459-5.
[52] 趙維俊. 益生菌表面疏水性與自動聚集能力的研究[D]. 西安: 陜西科技大學, 2012.
[53] YANG S J, LEE J E, LIM S M, et al. Antioxidant and immune-enhancing effects of probiotic Lactobacillus plantarum 200655 isolated from kimchi[J]. Food Science and Biotechnology, 2019, 28(2): 491-499. DOI:10.1007/s10068-018-0473-3.
[54] BEHBAHANI B A, NOSHAD M, VASIEE A, et al. Probiotic Bacillus strains inhibit growth, biofilm formation, and virulence gene expression of Listeria monocytogenes[J]. LWT-Food Science and Technology, 2024, 191: 115596. DOI:10.1016/j.lwt.2023.115596.
[55] KIM Y J, YU H H, SONG Y J, et al. Anti-biofilm effect of the cell-free supernatant of probiotic Saccharomyces cerevisiae against Listeria monocytogenes[J]. Food Control, 2021, 121: 107667. DOI:10.1016/j.foodcont.2020.107667.
[56] 胡安祺, 楊慧軒, 姚現(xiàn)琦, 等. 枯草芽孢桿菌無細胞上清液抑制單增李斯特菌生物被膜形成的研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2024, 50(13): 1-8. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.035957.
[57] RODRíGUEZ P F P, ARéVALO-VILLENA M, ROSA I Z, et al. Selection of potential non-sacharomyces probiotic yeasts from food origin by a step-by-step approach[J]. Food Research International, 2018, 112: 143-151. DOI:10.1016/j.foodres.2018.06.008.
[58] 謝淑儀, 陳姍姍, 欒天罡. 電活性微生物胞外聚合物的特征與應用[J]. 微生物學報, 2023, 63(2): 540-552. DOI:10.13343/j.cnki.wsxb.20220428.
[59] ZHUANG Z, YANG G Q, MAI Q J, et al. Physiological potential of extracellular polysaccharide in promoting Geobacter biofilm formation and extracellular electron transfer[J]. Science of the Total Environment, 2020, 741: 140365. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.140365.
[60] WEN Z T, BITOUN J P, LIAO S M. PBP1a-deficiency causes major defects in cell division, growth and biofilm formation by Streptococcus mutans[J]. PLoS ONE, 2015, 10(4): e0124319. DOI:10.1371/journal.pone.0124319.
[61] OUYANG Y, LI J, DONG Y Q, et al. Genome-wide screening of genes required for Listeria monocytogenes biofilm formation[J]. Journal of Biotech Research, 2012, 4: 13-25.
[62] KOLODKIN-GAL I, ROMERO D, CAO S G, et al. D-amino acids trigger biofilm disassembly[J]. Science, 2010, 328(5978): 627-629.M+xRAPnfeAnKC/SimzHGzw== DOI:10.1126/science.1188628.
[63] PARSONS C, COSTOLO B, BROWN P, et al. Penicillin-binding protein encoded by pbp4 is involved in mediating copper stress in Listeria monocytogenes[J]. FEMS Microbiology Letters, 2017, 364(20). DOI:10.1093/femsle/fnx207.
[64] ABACHIN E, POYART C, PELLEGRINI E, et al. Formation of D-alanyl-lipoteichoic acid is required for adhesion and virulence of Listeria monocytogenes[J]. Molecular Microbiology, 2002, 43(1): 1-14. DOI:10.1046/j.1365-2958.2002.02723.x.
[65] PIERCEY M J, HINGSTON P A, TRUELSTRUP HANSEN L. Genes involved in Listeria monocytogenes biofilm formation at a simulated food processing plant temperature of 15 ℃[J]. International Journal of Food Microbiology, 2016, 223: 63-74. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2016.02.009.
[66] JARA J, PéREZ-RAMOS A, DEL SOLAR G, et al. Role of Lactobacillus biofilms in Listeria monocytogenes adhesion to glass surfaces[J]. International Journal of Food Microbiology, 2020, 334: 108804. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108804.
[67] LEE Y J, WANG C. Links between S-adenosylmethionine and Agr-based quorum sensing for biofilm development in Listeria monocytogenes EGD-E[J]. MicrobiologyOpen, 2020, 9(5): e1015. DOI:10.1002/mbo3.1015.
[68] WEI Z H, SHAN C J, ZHANG L X, et al. A novel subtilin-like lantibiotics subtilin JS-4 produced by Bacillus subtilis JS-4, and its antibacterial mechanism against Listeria monocytogenes[J].
LWT-Food Science and Technology, 2021, 142: 110993. DOI:10.1016/j.lwt.2021.110993.
[69] DE ARAUJO L V, GUIMAR?ES C R, DA SILVA MARQUITA R L,
et al. Rhamnolipid and surfactin: anti-adhesion/antibiofilm and antimicrobial effects[J]. Food Control, 2016, 63: 171-178. DOI:10.1016/j.foodcont.2015.11.036.
[70] MENDOZA I C, VILLAVICENCIO-VASQUEZ M, AGUAYO P,
et al. Biosurfactant from Bacillus subtilis DS03: properties and application in cleaning out place system in a pilot sausages processing[J]. Microorganisms, 2022, 10(8): 1518. DOI:10.3390/microorganisms10081518.
[71] TRAVIER L, LECUIT M. Listeria monocytogenes ActA: a new function for a ‘classic’ virulence factor[J]. Current Opinion in Microbiology, 2014, 17: 53-60. DOI:10.1016/j.mib.2013.11.007.
[72] VáZQUEZ-BOLAND J A, KUHN M, BERCHE P, et al. Listeria pathogenesis and molecular virulence determinants[J]. Clinical Microbiology Reviews, 2001, 14(3): 584-640. DOI:10.1128/cmr.14.3.584-640.2001.
[73] 李孟華, 閆帥帥, 李德志, 等. 單增李斯特菌生物膜形成調控機制的研究進展[J]. 生物工程學報, 2021, 37(9): 3151-3161. DOI:10.13345/j.cjb.200734.
[74] MASEBE R D, THANTSHA M S. Anti-biofilm activity of cell free supernatants of selected lactic acid bacteria against Listeria monocytogenes isolated from avocado and cucumber fruits, and from an avocado processing plant[J]. Foods, 2022, 11(18): 2872. DOI:10.3390/foods11182872.
[75] HU Y W, OLIVER H F, RAENGPRADUB S, et al. Transcriptomic and phenotypic analyses suggest a network between the transcriptional regulators HrcA and σB in Listeria monocytogenes[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2007, 73(24): 7981-7991. DOI:10.1128/AEM.01281-07.
[76] ZHOU Q C, WANG L, YIN X J, et al. SigB-dependent tolerance to protein synthesis-inhibiting antibiotics in Listeria monocytogenes EGDe[J]. Current Microbiology, 2012, 64(3): 234-241. DOI:10.1007/s00284-011-0058-3.
[77] SIBANDA T, BUYS E M. Listeria monocytogenes pathogenesis: the role of stress adaptation[J]. Microorganisms, 2022, 10(8): 1522. DOI:10.3390/microorganisms10081522.
[78] GABALLA A, GUARIGLIA-OROPEZA V, WIEDMANN M, et al.
Cross talk between SigB and PrfA in Listeria monocytogenes facilitates transitions between extra-and intracellular environments[J]. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2019, 83(4). DOI:10.1128/mmbr.00034-19.
[79] SARGHALEH S J, BEHBAHANI B A, HOJJATI M, et al. Evaluation of the constituent compounds, antioxidant, anticancer, and antimicrobial potential of Prangos ferulacea plant extract and its effect on Listeria monocytogenes virulence gene expression[J]. Frontiers in Microbiology, 2023, 14: 1202228. DOI:10.3389/fmicb.2023.1202228.
[80] PRICE R, JAYEOLA V, NIEDERMEYER J, et al. The Listeria monocytogenes key virulence determinants hly and prfA are involved in biofilm formation and aggregation but not colonization of fresh produce[J]. Pathogens, 2018, 7(1): 18. DOI:10.3390/pathogens7010018.
[81] MENEZES A G T, DE SOUSA MELO D, RAMOS C L, et al. Yeasts isolated from Brazilian fermented foods in the protection against infection by pathogenic food bacteria[J]. Microbial Pathogenesis, 2020, 140: 103969. DOI:10.1016/j.micpath.2020.103969.
[82] SALMINEN S, BOULEY C, BOUTRON-RUAULT M C, et al.
Functional food science and gastrointestinal physiology and function[J]. The British Journal of Nutrition, 1998, 80(Suppl 1): S147-S171. DOI:10.1079/bjn19980108.
[83] FAGERLUND A, LANGSRUD S, M?RETR? T. In-depth longitudinal study of Listeria monocytogenes ST9 isolates from the meat processing industry: resolving diversity and transmission patterns using whole-genome sequencing[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2020, 86(14): e00579. DOI:10.1128/AEM.00579-20.
[84] 汪憶夢, 張鳳娟, 于明明, 等. 2022年濰坊市肉與肉制品中單增李斯特菌污染狀況分析[J]. 食品安全導刊, 2023(32): 13-15; 19. DOI:10.16043/j.cnki.cfs.2023.32.008.
[85] SCH?FER D F, STEFFENS J, BARBOSA J, et al. Monitoring of contamination sources of Listeria monocytogenes in a poultry slaughterhouse[J]. LWT-Food Science and Technology, 2017, 86: 393-398. DOI:10.1016/j.lwt.2017.08.024.
[86] ALíA A, ANDRADE M J, RODRíGUEZ A, et al. Prevalence and characterization of Listeria monocytogenes in deboning and slicing areas of Spanish dry-cured ham processing[J]. LWT-Food Science and Technology, 2020, 128: 109498. DOI:10.1016/j.lwt.2020.109498.
[87] BERESFORD M R, ANDREW P W, SHAMA G. Listeria monocytogenes adheres to many materials found in food-processing environments[J]. Journal of Applied Microbiology, 2001, 90(6): 1000-1005. DOI:10.1046/j.1365-2672.2001.01330.x.
[88] MIDELET G, CARPENTIER B. Transfer of microorganisms, including Listeria monocytogenes, from various materials to beef[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2002, 68(8): 4015-4024. DOI:10.1128/AEM.68.8.4015-4024.2002.
[89] JEON H R, KWON M J, YOON K S. Control of Listeria innocua biofilms on food contact surfaces with slightly acidic electrolyzed water and the risk of biofilm cells transfer to duck meat[J]. Journal of Food Protection, 2018, 81(4): 582-592. DOI:10.4315/0362-028x.jfp-17-373.
[90] RAVYTS F, BARBUTI S, FRUSTOLI M A, et al. Competitiveness and antibacterial potential of bacteriocin-producing starter cultures in different types of fermented sausages[J]. Journal of Food Protection, 2008, 71(9): 1817-1827. DOI:10.4315/0362-028x-71.9.1817.
[91] REALINI C E, MARCOS B. Active and intelligent packaging systems for a modern society[J]. Meat Science, 2014, 98(3): 404-419. DOI:10.1016/j.meatsci.2014.06.031.
[92] BASCH C Y, JAGUS R J, FLORES S K. Physical and antimicrobial properties of tapioca starch-HPMC edible films incorporated with nisin and/or potassium sorbate[J]. Food and Bioprocess Technology, 2013, 6: 2419-2428. DOI:10.1007/s11947-012-0860-3.
[93] JOFRE A, GARRIGA M, AYMERICH T. Inhibition of 99c5dafdca1c3aebea4a11985b86aab7c8c2694a2c2309fa2efe1b8f71df1c60Listeria monocytogenes in cooked ham through active packaging with natural antimicrobials and high-pressure processing[J]. Journal of Food Protection, 2007, 70(11): 2498-2502. DOI:10.4315/0362-028x-70.11.2498.
[94] COMA V. Bioactive packaging technologies for extended shelf life of meat-based products[J]. Meat Science, 2008, 78(1/2): 90-103. DOI:10.1016/j.meatsci.2007.07.035.
收稿日期:2024-06-19
基金項目:國家現(xiàn)代農業(yè)(肉牛牦牛)產業(yè)技術體系建設專項(CARS-37)
第一作者簡介:武桐煊(2003—)(ORCID: 0009-0006-9583-1000),女,本科生,研究方向為食品科學。
E-mail: 1460845786@qq.com
*通信作者簡介:劉昀閣(1992—)(ORCID: 0000-0001-5955-3660),女,講師,博士,研究方向為肉品科學。
E-mail: liuyunge@meatsci.com
張一敏(1985—)(ORCID: 0000-0001-5240-7126),女,教授,博士,研究方向為肉品科學。
E-mail: ymzhang@sdau.edu.cn