利用链霉菌KP110和荧光假单胞菌JB 3B代谢产物控制食源性单/多菌种生物膜的研究

本研究针对食品工业中多菌种生物膜难以控制的问题，评估了链霉菌Streptomyces sp. KP110和荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens JB 3B代谢产物的抗生物膜活性。研究发现两种粗提物对蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(B. subtilis)和腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)形成的单/多菌种生物膜均具有显著破坏作用，尤其对革兰阴性菌效果更佳，且通过BSLA证实其低毒性(LC50>1000 ppm)。GC-MS和LC-MS分析鉴定出ticlopidine、酚类等关键活性成分，其通过干扰群体感应(quorum sensing)和降解胞外基质发挥作用，为食品安全生产提供了新型生物防治策略。

　　

食品腐败和食源性疾病一直是全球公共卫生的重大挑战，而生物膜的形成使得这个问题更加棘手。这些由细菌分泌的"黏液堡垒"不仅保护微生物抵抗消毒剂和抗生素，还能在食品加工设备表面顽固附着。更令人头疼的是，自然界中大多数生物膜由多种细菌共建，它们像建筑工人一样分工合作，使生物膜的防御力成倍提升。面对这一难题，来自印尼天主教阿特玛加雅大学的研究团队将目光投向了两种特殊细菌——海洋来源的链霉菌KP110和植物叶表的荧光假单胞菌JB 3B，它们的代谢产物此前已显示出对抗单菌种生物膜的潜力。这项发表在《Scientific Reports》的研究，首次系统评估了这两种天然产物对抗食源性多菌种生物膜的效果。

研究团队主要采用四种关键技术：通过结晶紫染色定量生物膜抑制率；使用卤虫致死实验(BSLA)评估代谢物毒性；结合GC-MS和LC-MS鉴定活性成分；借助扫描电镜(SEM)直观观察生物膜结构变化。研究对象涵盖三种典型食源性腐败菌：产耐热毒素的蜡样芽孢杆菌ATCC 10876、枯草芽孢杆菌ATCC 6633，以及能在冷藏温度生长的腐败希瓦氏菌ATCC 8071。

生物膜抑制
时间梯度实验显示，KP110粗提物在第3天达到最大抑制效果，而JB 3B对除枯草芽孢杆菌外的菌种在第5天效果最佳。这种时效差异提示两种代谢物可能通过不同机制发挥作用。

生物膜破坏
多菌种生物膜破坏实验出现有趣现象：KP110对单菌种生物膜效果更显著(p<0.05)，而JB 3B对单/多菌种效果相当。SEM图像清晰显示，经处理的生物膜中细菌分散度显著增加，特别是对含腐败希瓦氏菌的组合效果最佳。

代谢物毒性
BSLA实验给出令人安心的结果：两种粗提物的LC₅₀值分别为1121 ppm和1061 ppm，远高于1000 ppm的安全阈值，证实其低毒性特征。

活性成分鉴定
GC-MS分析发现KP110主要含ticlopidine和十六烷酸等脂肪酸，JB 3B则以酚类和吲哚为主。LC-MS则检出两者共有的etomidate、maculosin等化合物。其中，吲哚被证实可干扰革兰阴性菌的群体感应基因表达，而ticlopidine能抑制FapC纤维化过程。

显微分析
EDS元素分析揭示了生物膜瓦解的化学证据：双菌种生物膜处理后碳氮含量下降而钙离子上升，反映有机基质的降解；但三菌种生物膜却出现碳氮反常升高，暗示多菌种社区对环境压力的独特响应机制。

这项研究的重要意义在于：首次证实天然微生物代谢物能有效破坏食源性多菌种生物膜，且具有低毒性和持久性（维持7天活性）。特别值得注意的是，鉴定出的活性成分如maculosin还具有广谱抗菌和抗氧化功能，为开发"一箭多雕"的食品保鲜剂提供了分子基础。研究者建议未来应优化低成本培养基，并探索这些成分在食品加工设备消毒中的应用。这些发现不仅为控制食品腐败开辟了新途径，其通过干扰群体感应而非直接杀菌的作用机制，也可能减少抗生素滥用导致的耐药性问题。