香芹酚抑制单增李斯特菌生物膜形成与毒力表达的分子机制及食品系统应用研究

本研究针对单增李斯特菌（L. monocytogenes）生物膜耐药性和毒力因子威胁食品安全的问题，通过体外实验和转录组学分析，揭示香芹酚（CAR）通过干扰群体感应（QS）系统（靶向AgrB）、抑制胞外聚合物（EPS）合成及溶血素（LLO）活性，显著降低细菌生物膜形成和毒力表达。研究为天然抗菌剂在食品工业中的应用提供理论依据，成果发表于《Food Bioscience》。

　　

单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）是冷藏食品安全的"隐形杀手"，能在4℃低温环境下繁殖，其生物膜和毒力蛋白（如溶血素LLO）可引发致命感染。尽管现有消毒剂能杀灭浮游菌，但生物膜中胞外聚合物（EPS）构成的"防护罩"使其耐药性提升百倍，每年造成数十亿元经济损失。更棘手的是，传统化学防腐剂存在安全争议，食品工业亟需天然替代方案。

为解决这一难题，来自中国的研究团队以天然植物成分香芹酚（Carvacrol, CAR）为突破口，系统探究其对单增李斯特菌生物膜和毒力因子的抑制作用。研究发现，0.8 mg/mL的CAR即可破坏细菌的游动能力，使EPS关键组分（多糖、蛋白、eDNA）减少超60%，并通过分子对接证实CAR能精准结合群体感应（QS）系统中的AgrB蛋白。更令人振奋的是，CAR使致命毒素LLO的溶血活性从85.75%骤降至28.13%，相关成果发表在《Food Bioscience》上。

研究采用四大关键技术：微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小生物膜抑制浓度（MBIC）、激光共聚焦显微镜观察生物膜三维结构、转录组测序分析差异基因、分子对接模拟CAR与AgrB的相互作用。

【细菌菌株和化学品】
实验选用单增李斯特菌EDG-e标准菌株，通过BHI培养基活化培养，CAR纯度达99%。

【CAR对生物膜的敏感性】
0.2 mg/mL CAR可抑制浮游菌，但需0.8 mg/mL才能破坏成熟生物膜。荧光染色显示CAR处理组生物膜厚度减少42%，且细菌迁移能力显著下降。

【毒力因子抑制】
CAR使LLO溶血活性降低67%，转录组揭示969个差异基因，其中毒力相关基因hly和actA表达量下调5.8倍。

【分子机制】
计算机模拟显示CAR通过氢键与AgrB的ASP⁵⁶、TYR⁵⁸结合，阻断QS信号传导，这与qPCR检测到的agr基因簇表达下降结果一致。

【食品系统应用】
在不锈钢、聚乙烯等食具材料及生菜表面，1.0 mg/mL CAR使细菌附着量降低2.3个对数级，且不影响食材感官品质。

该研究首次阐明CAR通过"三重打击"机制防控单增李斯特菌：物理破坏生物膜结构、化学中和毒力蛋白、生物干扰QS通讯。特别是在低温环境下仍保持活性，为冷链食品安全生产提供新思路。研究不仅为天然抗菌剂设计提供精准靶点（AgrB），其"抗毒力而非杀菌"的策略更有助于延缓耐药性产生。未来可进一步开发CAR微胶囊化技术，解决其在液态食品中的稳定性问题。