双乙酰对单增李斯特菌生物膜的抑制与清除作用及其在哈密瓜保鲜中的应用研究

针对单增李斯特菌（L. monocytogenes）生物膜引发的食品安全问题，研究人员探索了天然化合物双乙酰（diacetyl）的抑菌机制。研究发现，2-4 mg/mL双乙酰可有效抑制生物膜形成并破坏成熟生物膜结构，通过下调agrA/sigB等基因表达、降解EPS（胞外聚合物）等途径实现，并在哈密瓜表皮应用中获得3.08 Log CFU/cm2的杀菌效果，同时保持果蔬品质。该研究为天然防腐剂开发提供了新策略。

　　

在食品安全领域，单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）因其强大的环境适应能力和生物膜形成特性，成为威胁人类健康的顽固病原体。这种细菌能在食品加工设备、果蔬表面形成"保护罩"——生物膜（biofilm），其分泌的胞外聚合物（EPS）包含蛋白质、多糖和DNA，像盔甲一样抵抗消毒剂和极端环境。2011年美国哈密瓜引发的李斯特菌疫情暴发，更凸显了控制这类生物膜的紧迫性。传统物理化学方法虽能杀菌，却可能影响食品风味或诱导细菌耐药性。消费者对"清洁标签"食品的需求，促使科学家将目光转向天然抗菌剂。

江南大学（现第一作者单位根据基金编号BK20220522推断）的研究团队发现，乳酸菌代谢产物双乙酰（diacetyl）——一种赋予黄油香气的GRAS（公认安全）物质，不仅能杀死浮游态细菌，还可能破解生物膜难题。发表于《Food Control》的这项研究，首次系统揭示了双乙酰对L. monocytogenes生物膜的"双杀"机制：既阻止新生物膜形成，又能瓦解成熟生物膜。

研究采用多维度技术验证：通过结晶紫半定量法测定生物膜抑制浓度（MBIC）和清除浓度（MBEC）；激光共聚焦显微镜观察生物膜三维结构变化；qPCR检测agrA、sigB等毒力基因表达；针对哈密瓜表皮应用场景，结合菌落计数（Log CFU/cm²）和色差仪评估保鲜效果。

关键发现

1. 剂量效应：2 mg/mL双乙酰即可抑制生物膜形成（MBIC），4 mg/mL能完全清除48小时成熟生物膜（MBEC）。
2. 抑制机制：通过降低细菌代谢活性（MTT法证实）、减弱表面疏水性（微生物粘碳烃法）、抑制群体运动（泳动/集群实验）三重途径，阻断细菌初始定植。基因层面，双乙酰下调了群体感应基因（agrA/C）、应激反应调控因子sigB和毒力基因prfA。
3. 清除机制：破坏生物膜完整性（显微镜显示结构塌陷），降解EPS成分——蛋白质（蛋白酶K敏感）、多糖（过碘酸钠处理）和eDNA（DNase I验证）。
4. 保鲜应用：处理染菌哈密瓜表皮后，菌量降低3.08 Log CFU/cm²，同时延缓叶绿素降解（ΔE<2.5），货架期延长2-3天。

这项研究的意义在于：首次阐明双乙酰通过多靶点作用破坏生物膜，为天然防腐剂开发提供理论依据；提出的"抑制-清除"双功能策略，可应用于鲜切果蔬、食品加工设备等场景；其GRAS特性规避了化学消毒剂的安全隐患。未来研究可进一步优化双乙酰与其他天然成分的协同作用，推动其在食品工业中的规模化应用。