噬菌体ETEC-phage-TG防控致病性大肠杆菌：一种新型食品生物防腐剂的开发与应用

《BMC Research Notes》：Determination of bacteriophage ETEC-phage-TG to control pathogenic Escherichia coli

本研究针对食源性疾病防控难题，从废水中分离出裂解性噬菌体ETEC-phage-TG和EHEC-phage-VP，通过形态学鉴定、宿主范围测定、效率平板试验（EOP）及最小抑制感染复数（miMOI）等实验，证实其对肠产毒性大肠杆菌（ETEC）和肠出血性大肠杆菌（EHEC）具有高效裂解能力。基因组测序显示ETEC-phage-TG为严格裂解型噬菌体，在生菜和鸡肉样品中最高可实现93.55%的细菌减菌率，为食品生物防腐提供了安全有效的新策略。

　　

食源性疾病的隐形杀手与噬菌体解决方案

每到夏季，食品安全问题总是牵动人心。其中，致病性大肠杆菌引起的腹泻性疾病更是全球公共卫生的重要挑战，尤其在东南亚地区造成大量死亡病例。肠产毒性大肠杆菌（ETEC）和肠出血性大肠杆菌（EHEC）作为腹泻性大肠杆菌（DEC）的主要成员，分别通过产生肠毒素和志贺毒素引发水样腹泻和血性腹泻，被称为“旅行者腹泻”的元凶。传统食品保鲜方法虽能抑制微生物生长，但化学防腐剂可能对营养和人体健康产生副作用。因此，开发安全高效的生物防腐剂成为当务之急。

在这背景下，噬菌体——这种专门侵染细菌的病毒，展现出巨大潜力。它们具有高度特异性，不影响食品感官特性，且已获得“一般认为安全”（GRAS） status，成为理想的生物防治剂。印度尼西亚Atma Jaya天主教大学的研究团队在《BMC Research Notes》发表的最新研究中，从印尼坦格朗的废水样本中成功分离出两株裂解性噬菌体，并系统评估了其在食品防腐中的应用前景。

关键技术方法概述

研究采用EHEC-Nmr1和ETEC-Nmr1作为宿主菌，通过双层琼脂覆盖法从废水样本中分离噬菌体。主要技术包括：噬菌体纯化与富集、滴度测定、宿主范围分析、效率平板试验（EOP）、最小抑制感染复数（miMOI）测定、透射电子显微镜（TEM）形态观察、食品样品应用实验（使用生菜和鸡肉），以及全基因组测序（NGS）和生物信息学分析（使用PHASTER、PhageAI等工具）。所有统计分析均使用SPSS进行单因素方差分析和T检验。

研究结果

噬菌体分离与鉴定

研究成功分离到两株噬菌体ETEC-phage-TG和EHEC-phage-VP，均在宿主菌平板上形成清晰噬菌斑。透射电子显微镜观察显示，ETEC-phage-TG具有典型的二十面体头部（直径约74纳米）和尾部（长约84纳米），属于有尾噬菌体纲（Caudoviricetes）。

噬菌体滴度与宿主范围

EHEC-phage-VP的滴度（1.92±1.20×10⁸ PFU/mL）高于ETEC-phage-TG（1.27±1.52×10⁸ PFU/mL）。宿主范围测定显示，ETEC-phage-TG对EHEC具有裂解活性，而EHEC-phage-VP能裂解ETEC和EPEC（肠致病性大肠杆菌）。

效率平板与最小抑制感染复数

ETEC-phage-TG对EHEC的EOP值为0.16±0.03，EHEC-phage-VP对ETEC和EPEC的EOP值分别为4.75±0.62和0.67±0.24。miMOI测定表明，ETEC-phage-TG和EHEC-phage-VP的最小抑制感染复数分别为0.001和0.01，意味着前者仅需1个噬菌体即可抑制1000个宿主菌细胞，显示出更高的抑菌效率。

食品应用效果

在生菜和鸡肉样品中，两种噬菌体均能显著降低宿主菌数量。EHEC-phage-VP在28°C的鸡肉样品中实现最高减菌率（93.55%）。温度对减菌效果有显著影响，28°C下鸡肉样品的减菌效果优于4°C，而生菜样品则相反，可能与食品基质特性有关。

基因组特征与生命周期

ETEC-phage-TG基因组长度为149,880 bp，GC含量39.13%。注释分析发现其包含DNA指导的DNA聚合酶、核糖核苷酸还原酶、终止酶等包装相关基因，但未检测到溶原性周期相关的整合酶和切除酶基因，证实为严格裂解型噬菌体。PhageAI分析将其归类为有尾噬菌体纲，与Escherichia phage Mt1B1_P17基因组相似度达98.3%。

结论与展望

本研究系统证实了ETEC-phage-TG和EHEC-phage-VP作为食品生物防腐剂的潜力。它们对多种致病性大肠杆菌具有交叉裂解能力，在食品基质中能有效降低细菌负荷，且基因组分析确保其安全性。特别值得注意的是，ETEC-phage-TG因其宿主菌在环境中的广泛分布而更具应用前景。未来研究需拓展至更多食品基质，并探索工业化生产的可行性。这项研究为开发新型生物防腐剂提供了重要理论基础和实践依据，有望为食品安全领域带来创新解决方案。