巴氏杀菌后乳制品环境中芽孢杆菌的多样性、腐败潜力及生物膜形成评估

针对巴氏杀菌后乳制品设备表面残留芽孢杆菌导致的二次污染问题，研究人员通过RAPD-PCR指纹图谱技术分析了196株中温及耐热芽孢菌的多样性，发现15个基因簇涵盖5属12种菌株，其中44.4%菌株具强生物膜形成能力，28.1%产高活性蛋白酶。该研究揭示了CIP清洗后芽孢菌的持续污染机制，为延长乳制品货架期提供关键数据支撑。

　　

【研究背景】
乳制品的安全与品质始终是食品工业的核心挑战。尽管巴氏杀菌能有效杀灭大多数病原微生物，但一类特殊的"生存专家"——芽孢形成菌（spore-forming bacteria）却能在高温处理后存活。这些细菌的孢子如同微型"装甲车"，不仅能抵抗62.8°C/30分钟（LTLT）或71.1°C/15秒（HTST）的热处理，还会在设备表面形成顽固的生物膜（biofilm），成为乳制品二次污染的"隐形炸弹"。更棘手的是，这些生物膜如同微生物的"防弹衣"，能保护其中的菌体抵抗清洁消毒剂（CIP）的杀伤，导致巴氏杀菌乳出现蛋白质水解、脂肪分解等腐败现象，引发"甜凝固"、"苦奶油"等品质缺陷。

以往研究多聚焦于原料乳中的芽孢菌污染，但对巴氏杀菌后环节的"设备表面-生物膜-腐败菌"三位一体污染链缺乏系统认知。为此，来自阿尔及利亚某乳企与法国ADRIA研究所的科研团队展开合作，首次采用随机扩增多态性DNA（RAPD-PCR）指纹技术，结合生物膜定量分析，揭示了巴氏杀菌设备表面芽孢菌的生态分布特征与危害机制。相关成果发表在《International Dairy Journal》上，为乳品工业卫生标准优化提供了科学依据。

【关键技术】
研究团队从阿尔及利亚乳品厂巴氏杀菌段设备（管道、储罐、灌装机）表面采集样本，通过M13引物RAPD-PCR对196株中温（mesophilic）和耐热（thermophilic）芽孢菌进行基因分型，选取83株代表菌株进行16S rRNA鉴定。采用微孔板法评估生物膜形成能力，琼脂平板法检测卵磷脂酶（lecithinase）和蛋白酶活性。所有分析均在清洗程序（0.5% NaOH，60°C）前后对比进行。

【研究结果】

1. 巴氏杀菌段设备表面的芽孢菌分布
   清洗前管道表面中温芽孢菌达3.83 log cfu?cm^-2，耐热菌为2.73 log cfu?cm^-2。CIP清洗使菌落数降低2.82个对数级，但仍有1.73-2.53 log cfu?cm^-2的芽孢残留。灌装机和储罐成为污染热点区域，菌量高达7.13-8.30 log cfu?cm^-2。

2. 菌株多样性特征
   RAPD聚类分析将菌株划分为15个基因型簇，涵盖Anoxybacillus、Bacillus、Brevibacillus、Geobacillus和Lysinibacillus 5个属。其中Bacillus licheniformis和Geobacillus stearothermophilus为优势种，这些菌株在低温储存条件下仍能萌发增殖。

3. 生物膜形成能力分级
   44.39%菌株无成膜能力，但17.85%表现为强成膜菌株（strong biofilm formers）。值得注意的是，生物膜形成能力与菌属特异性相关，Bacillus属菌株更易形成中等以上生物膜。

4. 腐败酶活性
   13.3%菌株产高活性卵磷脂酶，28.1%具强蛋白酶活性。这些酶活性菌株多来自生物膜形成能力较强的RAPD聚类组，提示生物膜可能是酶活性的"保护舱"。

【结论与意义】
该研究首次系统绘制了巴氏杀菌后环节芽孢菌的"污染地图"，揭示即使符合现行CIP标准，设备表面仍会残留具有强环境适应力的芽孢菌群。这些菌株通过三种途径威胁乳品安全：① 形成CIP抗性生物膜；② 分泌耐热性腐败酶；③ 在冷藏条件下持续增殖。特别值得警惕的是Bacillus licheniformis等菌株的"双面性"——既能形成生物膜又产高活性蛋白酶，这类菌株应作为卫生监测的重点对象。

研究成果为乳品工业提供了三个关键改进方向：开发针对生物膜内芽孢的特效清洗剂、优化管道材质以减少细菌粘附、建立基于RAPD分型的快速污染源追踪系统。正如作者强调的，这项研究将传统卫生控制从"看得见的清洁"推进到"分子水平的洁净"，为提升乳制品货架稳定性提供了新范式。