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为应对食源性病原体(如沙门氏菌Salmonella、大肠杆菌Escherichia coli等)及化学抗生素带来的问题,研究人员开发含多价噬菌体 STK8t 的明胶(GL)/ 透明质酸(HA)抗菌膜。该膜抗菌性强、吸液好,为食品工业提供新方案。
在食品工业的发展进程中,食源性病原体一直是高悬的达摩克利斯之剑。沙门氏菌
Salmonella、大肠杆菌
Escherichia coli、志贺氏菌
Shigella和克雷伯菌
Klebsiella等细菌,通过污染肉、禽、鱼类等食品,每年在全球造成约 6 亿例食源性疾病和 42 万例死亡。传统依赖化学药剂和抗生素的控制手段,不仅可能危害健康与环境,更催生了耐药菌这一 “超级隐患”,使得开发安全高效的替代方案迫在眉睫。与此同时,肉类储存运输中产生的滴液会加剧微生物污染,而现行塑料材质的吸水垫又面临微塑料污染的风险,如何兼顾抗菌、吸湿与环保,成为食品包装领域的关键挑战。
韩国食品农业林业技术企划评价院(IPET)的研究人员聚焦这一难题,开展了含多价噬菌体的生物基抗菌食品垫研发。相关成果发表在《Food Packaging and Shelf Life》,为食品抗菌包装提供了新思路。
研究采用的主要技术方法包括:多价噬菌体 STK8t 的分离与鉴定,通过噬菌斑实验和透射电子显微镜(TEM)观察其形态及宿主范围;明胶(GL)/ 透明质酸(HA)复合膜的制备,将 1%(w/v)HA 加入 2%(w/v)GL 中形成 GL2HA1 膜;抗菌活性测定,通过细菌计数评估膜对目标菌的抑制效果;吸液性能测试,对比复合膜与单一 GL 膜对牛肉滴液的吸收能力;噬菌体稳定性分析,检测膜中噬菌体在储存期间的滴度变化。
plaque formation and morphological characteristics of STK8t
STK8t 在鼠伤寒沙门氏菌S. TyphimuriumKCTC 1425、大肠杆菌E. coliO157:H7 ATCC 43894、福氏志贺氏菌S. flexneriKCTC 2517 和肺炎克雷伯菌K. pneumoniaeKCTC 2242 菌苔上形成 1-2 mm 透明噬菌斑,在部分菌株中出现由噬菌体解聚酶降解细菌细胞壁成分形成的晕圈。透射电镜显示其具有长二十面体头部(117.67±0.56 nm)。
抗菌活性与作用时效
STK8t 对鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌在 1 小时内展现快速抗菌活性,对福氏志贺氏菌和肺炎克雷伯菌的强抗菌能力持续超 11 小时。含 STK8t 的 GL2HA1 膜在 3 小时内可使沙门氏菌细菌计数降低 6-log CFU/mL,显示出显著抑菌效果。
复合膜性能分析
GL2HA1 膜的溶胀率显著高于单一 GL 膜,且能维持噬菌体滴度稳定达 20 天。在牛肉滴液吸收实验中,其在 5 分钟内的吸液能力较传统 GL 膜显著提升,兼具高效吸湿与抗菌特性。
研究成功开发了一种集多价噬菌体抗菌与生物基材料吸湿优势于一体的食品垫系统。多价噬菌体 STK8t 的广谱抗菌特性(靶向四大类食源性病原体)与明胶 - 透明质酸基质的协同作用,不仅解决了传统化学抗菌剂的耐药性与环境问题,还通过生物可降解材料替代塑料吸水垫,减少微塑料污染风险。该抗菌垫在快速抑菌、长效稳定和高效吸液方面的三重优势,为肉类等易腐食品的安全储存与运输提供了可持续解决方案,有望推动食品包装行业向绿色、安全方向革新,对降低食源性疾病发生率、提升公共卫生安全具有重要意义。研究中构建的复合膜体系及多价噬菌体应用策略,也为其他易腐食品的抗菌保鲜技术开发提供了可借鉴的思路与模型。