超声协同噬菌体疗法高效防控多重耐药鼠伤寒沙门氏菌生物被膜的研究

针对食品工业中多重耐药鼠伤寒沙门氏菌生物被膜难以清除的难题，研究人员创新性提出超声(US)联合噬菌体疗法的跨学科解决方案。通过分离3株烈性噬菌体（ST-YZU-14/19/21），结合US物理破坏作用，实现聚乙烯/不锈钢表面生物被膜厚度降低79.9%、覆盖面积减少99.15%（CLSM验证），为食品安全生产提供绿色防控新策略。

　　

在食品工业的隐秘角落，一种名为鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhimurium)的"超级战士"正悄然构筑防线——它们通过分泌胞外聚合物形成生物被膜(biofilm)，不仅能抵御常规消毒剂的攻击，更可怕的是，这些菌株携带多重耐药基因，每年导致全球28亿例食源性疾病。传统抗生素在生物被膜面前屡屡败退，而新兴的噬菌体疗法又面临穿透力不足和耐药菌株出现的双重困境。面对这场食品安全保卫战的僵局，扬州大学的研究团队独辟蹊径，将物理超声的"震荡波"与噬菌体的"精准制导"相结合，开创了全新的防控策略。

研究团队首先从扬州污水样本中捕获了三名"细菌杀手"：短尾噬菌体ST-YZU-14/19和肌尾噬菌体ST-YZU-21。这些噬菌体展现出惊人的作战效率——最短5分钟潜伏期、最高158个病毒粒子/细胞的爆破量。基因组测序显示它们不含耐药基因和毒力因子，符合食品安全要求。在4℃冷藏猪肉中，噬菌体部队能消灭0.32-0.58 log CFU/g的细菌；37℃环境下战果更达1.14-1.54 log CFU/g。但真正的突破在于与超声的联合作战：40 kHz超声波产生的空化效应犹如"微型炸弹"，撕开生物被膜的物理屏障，让噬菌体长驱直入。

【宿主与培养条件】
以分离自生肉的多重耐药株N20为靶标，该菌对红霉素(128 μg/mL)、万古霉素(128 μg/mL)等6类抗生素表现出顽强抵抗力，印证了食品链中耐药菌传播的严峻态势。

【噬菌体特性】
三株噬菌体基因组大小40-44 kbp，GC含量48.25%-49.56%。其中ST-YZU-21拥有275个开放阅读框，展现出复杂的遗传调控网络。透射电镜揭示ST-YZU-21典型的肌病毒科二十面体头部（直径85 nm）和可收缩尾部（长120 nm）结构，这种"分子注射器"结构赋予其强大的宿主侵染能力。

【协同机制】
CLSM三维成像显示，单独超声处理仅使生物被膜厚度降低21.3%，而联合治疗后厚度削减近80%。微流变实验证实，US产生的剪切力使生物被膜弹性模量下降3个数量级，显著提升噬菌体渗透效率。更令人振奋的是，联合治疗组未检测到噬菌体耐药突变株，破解了单药治疗的选择压力困局。

这项发表于《Innovative Food Science》的研究，首次系统论证了超声-噬菌体协同作用的分子机制与工程化应用潜力。其创新价值不仅在于开发出可工业化推广的非热力杀菌方案（处理后的不锈钢表面达商业无菌标准），更开创性地将物理能场与生物防控深度融合，为应对全球耐药菌危机提供了跨学科范式。随着食品安全标准日益严格，这种"绿色组合拳"有望成为食品加工设备消毒的新黄金标准，其技术框架更可拓展至医疗器械、水产养殖等生物被膜高发领域，守护从农场到餐桌的每一道防线。