食源性致病菌生物被膜的防控技術研究進展

韓 喬

（新鄉工程學院 食品工程學院，河南新鄉 453000）

食源性致病菌導致的食源性疾病是世界最突出的問題之一。世界衛生組織（World Health Organization，WHO）統計發現，全球范圍內由食源性致病菌感染引發的疾病已達到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]。與浮游細胞相比，BF 菌對抗生素和洗滌劑等外部壓力的抵抗力更強，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 形成機制的研究不斷深入，發現其對食品安全的危害越來越嚴重，因此要尋找快速、高效的方法來防控BF。以往對BF 的研究都側重于對其形成條件的控制，沒有系統地對防控BF 的方法及其機理進行探究?；诖?，本文對其進行了詳細分析，將其具體細分為物理方法、化學方法、生物方法，并進行系統性概述。

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的過程，具有較為復雜的理化性質和生物學特性。目前在食品工業中應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，這些抗菌方法可以殺滅細菌，控制食源性致病菌BF 的形成，但熱加工技術會降低食品的品質，影響食品的活性成分，如淀粉、多酚等物質的含量、結構和活性等[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、應用條件受限等缺點[6]。

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

1.2 防控食源性致病菌BF 的化學方法

化學方法可直接對BF 進行殺滅，并阻斷食源性致病菌之間的交流和生長，既可以預防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物質和天然產物?；瘜W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險，且低劑量、低濃度也會增強細菌黏附性和BF 形成能力。

研究發現，季胺類化合物可以有效控制BF 的產生[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構不同，對BF 的清除效果也有一定的差別。

與化學殺菌劑相比，天然抗菌物質具有綠色、無毒等優勢。例如，茶多酚、肉桂醛、檸檬酸可以抑制BF 內信號分子AI-2 的傳遞，對食源性致病菌BF 均有抑制作用[13]。研究發現，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]研究發現，黃芩苷可以通過降低大腸桿菌相關毒力基因的表達，破壞細胞膜，影響群體感應系統等抑制BF 的形成。

綜上，天然產物及其提取物可以有效控制BF 的產生，且具有高效、低污染、資源豐富、價格低廉等優點，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、群體感應抑制劑、益生菌等。BF 破壞酶防控BF 的機制主要是通過降解食源性致病菌形成的多糖，從而抑制BF 三維結構的形成，進一步清除BF。有研究表明，通過響應面優化實驗，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菌裂解其結構，或產生解離酶作用BF 聚合物，達到清除BF 的作用。例如，噬菌體能降低果蔬、肉蛋中的大腸桿菌BF，還可進入銅綠假單胞菌BF 菌內部，產生酶并清除BF[17-18]。相比于傳統清除BF 的方法，噬菌體清除BF 已成為近年來BF 防控研究的熱點。但由于噬菌體作用細菌范圍受限、擴散效率低，在食品領域的應用較少。

群體感應抑制劑是通過抑制某些信號分子的合成、受體蛋白的結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]。細菌具有繁殖快、產量高、可以大規模培養等特點，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勢和發展空間[23-25]。

2 結語

本文通過物理、化學、生物方法對食源性致病菌BF 的防控技術進行總結，并分析其原理和優缺點，為食源性致病菌BF 的防控研究和應用提供了一定的理論基礎。未來在食品加工過程中，有關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，得到進一步的發展。