新型肌尾噬菌体phiIPLA-LAVI的分离及其在乳制品工业中作为金黄色葡萄球菌生物防治剂的潜力评估

《Food Research International》：Isolation of a new myovirus, phiIPLA-LAVI, with potential for biocontrol application in the dairy industry

本研究针对日益严重的金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)污染问题，特别是耐甲氧西林菌株(MRSA)在乳制品中的生物膜形成风险，成功从污水样本中分离出新型肌尾噬菌体phiIPLA-LAVI。该噬菌体对83.7%的测试菌株展现广谱裂解活性，且在pH 4-11和≤60°C条件下保持稳定，能有效抑制牛奶和干酪中的S. aureus生长，并显著降低乳源生物膜菌量，为食品工业提供新型生物防治方案。

　　

在乳制品工业中，金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的污染始终是悬在食品安全头上的一把利剑。这种革兰氏阳性菌不仅能引发食物中毒，其产生的热稳定肠毒素即使经过高温处理仍可能残留。更令人担忧的是，随着耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)在畜禽养殖中的蔓延，乳制品可能成为抗生素耐药基因传播的媒介。传统的化学消毒剂在应对生物膜时往往力不从心，而抗生素的滥用又加剧了耐药性问题。在这一背景下，噬菌体(bacteriophage)疗法以其精准靶向的特性，成为食品工业生物防治的新希望。

发表于《Food Research International》的这项研究，为解决上述难题提供了新的突破口。研究团队从西班牙奥维耶多市的污水处理厂样本中，成功分离出一株新型肌尾噬菌体(myovirus)phiIPLA-LAVI，并系统评估了其在乳制品环境中控制金黄色葡萄球菌的应用潜力。

研究采用的关键技术包括：噬菌体分离与扩增的双层琼脂法、通过一步生长曲线测定感染参数、透射电子显微镜(TEM)观察病毒形态、Illumina测序平台进行全基因组分析、以及模拟乳制品环境（超高温灭菌乳、酶凝干酪和酸凝干酪）的抗菌效果评估。特别值得注意的是，研究首次系统评估了噬菌体对牛奶中形成的金黄色葡萄球菌生物膜的清除效果。

3.1. phiIPLA-LAVI, a myovirus with high specificity against S. aureus

通过宿主范围分析发现，phiIPLA-LAVI对44株金黄色葡萄球菌中的81.82%具有感染能力，但对其他葡萄球菌属物种几乎无交叉感染，显示出高度特异性。透射电镜显示该噬菌体具有83.90±2.78 nm的二十面体衣壳和223.47±21.64 nm的长收缩尾。一步生长曲线实验表明其潜伏期仅5分钟，裂解周期25分钟，每个感染细胞可产生22个噬菌体颗粒。稳定性测试显示，phiIPLA-LAVI在pH 4-11和温度≤60°C条件下保持稳定，且与苯扎氯铵等消毒剂相容性良好。

3.2. Genome analysis suggests that phage phiIPLA-LAVI represents a new species

基因组测序显示phiIPLA-LAVI为环状DNA，大小132,180 bp，GC含量29.89%，预测218个开放阅读框(ORF)。重要的是，未检测到与溶原性、毒力或抗生素耐药性相关的基因，符合生物防治的安全性要求。系统发育分析表明，该噬菌体属于Herelleviridae科Silviavirus属，但与同属成员基因组相似性仅66.7-72.0%，可能代表一个新物种。

3.3. phiIPLA-LAVI displays activity against planktonic and biofilm cells in culture medium

在液体培养基中，当起始噬菌体浓度达到10⁹ PFU/mL时，可完全抑制金黄色葡萄球菌V329菌株的生长。对5小时和24小时生物膜的清除实验显示，噬菌体处理分别使活菌数降低1 log和0.39 log单位，生物量减少72.8%和57.9%，表明对早期生物膜效果更佳。

3.4. Efficacy of phiIPLA-LAVI in contaminated skim milk and lab-scale fresh cheese

在乳制品基质中，phiIPLA-LAVI展现出卓越的应用潜力。在超高温灭菌乳中，MOI为100的噬菌体处理24小时后，可使金黄色葡萄球菌数量降低近6 log。在酶凝干酪模型中，噬菌体处理使细菌数减少3 log，且在4°C储存一周后仍保持稳定。在模拟Afuega'l pitu干酪的酸凝干酪生产中，噬菌体在pH低至4.17的发酵条件下仍保持活性，有效控制了病原菌数量而不影响发酵剂生长。

3.5. The ability of phage phiIPLA-LAVI to prevent and eliminate biofilms in milk is dependent on temperature

最引人注目的是噬菌体对牛奶中生物膜的抑制作用。预防性处理（噬菌体与细菌同时添加）在26-37°C范围内均可使生物膜菌量降低2.63-4.34 log，而对已形成的成熟生物膜，清除效果最佳的温度为26°C（降低2.11-2.52 log），表明低温更利于噬菌体渗透生物膜结构。

研究结论表明，phiIPLA-LAVI凭借其对金黄色葡萄球菌的特异性、在酸性条件下的稳定性以及对乳制品基质的适应性，成为乳制品工业生物防治的理想候选者。其与广谱但pH敏感的噬菌体（如phiIPLA-RODI）的组合使用，可能产生协同效应，为控制食品生产中病原菌污染提供新策略。这项研究不仅丰富了抗金黄色葡萄球菌噬菌体资源库，更为食品安全保障提供了理论与实践依据，标志着噬菌体疗法在食品工业应用中的重要进展。