基于多组学整合分析揭示欧姆加热诱导金黄色葡萄球菌亚致死损伤与修复的分子机制

食品工业中欧姆加热(Ohmic Heating, OH)导致的细菌亚致死损伤存在安全风险，但其分子机制尚不明确。中国研究人员采用Astral数据非依赖采集(DIA)蛋白质组学、非靶向代谢组学及转录组验证技术，系统解析了金黄色葡萄球菌(S. aureus)在OH处理后的损伤修复机制。研究发现损伤期细胞形态破坏、膜完整性丧失，伴随428个差异蛋白(DEPs)和426个差异代谢物(DMs)的异常表达；修复终末期虽部分恢复，但关键代谢通路仍难以回归基线水平。该研究为优化OH杀菌工艺提供了理论依据，对保障食品安全具有重要意义。

　　

在食品工业的杀菌战场上，金黄色葡萄球菌(S. aureus)就像一位狡猾的"不死小强"——传统热杀菌虽然能消灭它，却会牺牲食品风味和营养；而新兴的欧姆加热(Ohmic Heating, OH)技术虽能兼顾杀菌效果与食品品质，却可能让细菌陷入危险的"假死"状态。这种亚致死损伤的细菌就像按下暂停键的特洛伊木马，一旦在适宜条件下"苏醒"，就可能引发食品安全危机。更令人担忧的是，科学界对这种"假死-复活"过程的分子机制知之甚少，这给食品安全生产埋下了隐患。

针对这一关键问题，中国国家自然科学基金资助的研究团队在《Food Microbiology》发表了一项突破性研究。研究人员采用前沿的Astral数据非依赖采集(Data-Independent Acquisition, DIA)蛋白质组学技术——这种2023年6月才问世的新方法具有超高的重现性和准确性，结合非靶向代谢组学和qRT-PCR验证，首次绘制出OH处理下S. aureus从"重伤"到"疗愈"的全景分子图谱。

细菌形态的"变形记"
通过原子力显微镜(AFM)观察发现，健康S. aureus原本是光滑的"小圆球"，经OH打击后变成表面粗糙的"塌陷气球"，甚至出现细胞碎片。经过5小时修复，虽然细胞重新"鼓起来"，但表面仍留有"伤疤"。这种直观的形态学证据为后续分子机制研究奠定了视觉基础。

分子水平的"伤情报告"
蛋白质组学检测到428个差异表达蛋白(DEPs)，其中330个蛋白表达量"跳水"，犹如细胞工厂大面积停工。代谢组学则捕捉到426个"失调"的代谢物(DMs)，它们共同揭示出OH造成的三重打击：细胞膜"漏了"（膜结构蛋白异常）、代谢"乱了套"（能量和氨基酸代谢紊乱）、毒力"掉线了"（毒力因子下调）。特别值得注意的是，抗氧化系统严重受损，使得细菌像失去"防弹衣"般脆弱。

修复过程的"分子博弈"
当细菌进入修复终末期（亚致死率接近零且生长曲线进入平台期），虽然细胞膜和关键代谢通路开始"复工"，但仍有258个DEPs和362个DMs无法恢复如初。这种"带伤上岗"的状态揭示了一个重要现象：亚致死损伤会造成某些不可逆的分子损伤，这为开发针对性抑菌技术提供了新靶点。

这项研究的意义远超出实验室范畴。它首次通过多组学联用技术，解码了OH诱导细菌亚致死损伤的"分子密码"，发现细胞膜损伤和代谢紊乱是制约细菌修复的关键瓶颈。更令人振奋的是，研究提出的"不可逆损伤靶点"为食品工业设计"精准杀菌"方案指明了方向——通过调控特定代谢通路或膜修复机制，有望将OH技术升级为既能高效杀菌又能永久抑制细菌复苏的"智能武器"。这些发现不仅为食品安全保驾护航，也为其他物理杀菌技术的研究提供了范式转移的思路。