乳酸菌及其代谢产物抑制肠炎沙门氏菌在蛋壳表面生物膜形成的机制研究

本研究针对蛋壳表面肠炎沙门氏菌（Salmonella enteritidis，SE 115）生物膜形成这一食品安全难题，探究了三种乳酸菌（LAB）及其代谢产物的抑制作用。通过扫描电镜（SEM）和qPCR等技术发现，Lentilactobacillus kefiri 8321等菌株能显著降低SE 115生物膜形成（p<0.05），并调控csgA、bcsA等生物膜基质相关基因表达。该研究为禽类生产中沙门氏菌生物膜防控提供了创新策略。

　　

在食品安全领域，沙门氏菌污染一直是令人头疼的问题。这种病原体不仅能在蛋壳表面存活长达35天，更可怕的是它能形成顽固的生物膜（biofilm）——一种由细菌群体分泌的"保护罩"，使得常规消毒手段难以奏效。据统计，欧洲2015-2019年间报告的食源性疾病中，鸡蛋是沙门氏菌相关疫情的主要源头。面对这一挑战，研究人员将目光投向了自然界中的"抗菌战士"——乳酸菌（LAB）。

为了探索生物防控新途径，来自国内的研究团队在《Current Research in Microbial Sciences》发表了一项创新研究。他们重点考察了从开菲尔谷物中分离的三种乳酸菌：Lentilactobacillus kefiri 83113和8321，以及Lactiplantibacillus plantarum 83114，探究这些菌株及其代谢产物对肠炎沙门氏菌（Salmonella enteritidis CIDCA 115，简称SE 115）在蛋壳表面生物膜形成的影响。

研究采用了多学科技术手段：通过扫描电镜（SEM）观察生物膜三维结构；采用活菌计数法定量评估生物膜抑制效果；利用Congo red和Calcofluor染色进行形态分型；通过qPCR分析csgD、csgA和bcsA等生物膜相关基因的表达变化。所有实验均在标准化条件下进行，采用商业鸡蛋样本，经过严格的表面消毒处理。

研究结果部分，首先在"Salmonella biofilm formation on eggshell surface"中发现，SEM图像清晰显示SE 115能在蛋壳表面形成成熟生物膜，细菌密度达2.2×10⁸ CFU/cm²，并伴有明显的胞外基质分泌。在"Effect of lactic acid bacteria strains"部分，数据显示LAB共培养可使SE 115生物膜形成显著降低（p<0.05），其中L. kefiri 8321效果最显著，能减少2个数量级。预培养实验中，L. kefiri 83113和8321也显示出显著抑制效果（p<0.01和p<0.05）。

"Effect of cell-free supernatants"部分的发现尤为引人注目：LAB的无细胞上清（SNa）和中和上清（SNneu）均能显著抑制生物膜形成（p<0.0001）。特别是L. plantarum 83114的酸性上清（pH=3.8）能将SE 115数量降至100 CFU/cm²以下。SEM观察显示，处理后的生物膜结构发生明显改变，胞外基质减少。

在"Effect of L. kefiri 8321 in the production of curli and cellulose by morphotyping"中，形态分型实验揭示：与L. kefiri 8321共培养时，SE 115从RDAR（同时产生卷曲菌毛和纤维素）转变为PDAR型（仅产生纤维素），表明该LAB能特异性抑制卷曲菌毛（curli）产生。而使用酸性上清处理后，菌落则呈现SAW型（两者均不产生）。

基因表达分析部分"Expression of biofilm related genes"显示：在成熟生物膜中，调控基因csgD的表达与浮游状态无差异；但基质相关基因csgA（卷曲菌毛）和bcsA（纤维素）表达显著上调。值得注意的是，与L. kefiri 8321共培养时，这些基因表达进一步增加（csgD和csgA上调3倍，bcsA上调2倍），表明LAB可能通过调控这些基因的表达来影响生物膜形成。

讨论部分指出，这项研究首次揭示了LAB对蛋壳表面沙门氏菌生物膜的调控机制。特别有价值的是发现L. kefiri 8321能选择性地抑制卷曲菌毛产生而不影响纤维素合成，这种特异性调控为靶向干预提供了新思路。研究还观察到csgD基因可能存在的双稳态表达现象，这解释了为何在成熟生物膜中其表达水平与浮游状态相当。

从应用角度看，该研究提出的LAB防控策略具有多重优势：乳酸菌是公认安全（GRAS）的微生物；其代谢产物对环境友好；与化学消毒剂相比，不易诱导细菌耐药性。研究者建议可将LAB培养物或其代谢产物整合到现有的蛋壳清洁流程中，作为化学消毒的补充或替代方案。

这项研究的创新性在于：首次系统评估了LAB对蛋壳表面沙门氏菌生物膜的抑制作用；揭示了LAB影响生物膜基质成分合成的分子机制；为开发基于微生物的食品安全干预措施提供了理论依据。未来研究可进一步鉴定LAB中起关键作用的活性成分，并优化其在禽类产业链中的应用方案。