基于挥发性组学的单增李斯特菌表型解析：生长与酸胁迫下的代谢特征研究

本研究针对食源性病原体单增李斯特菌（L. monocytogenes）的快速检测需求，通过挥发性有机化合物（VOCs）分析技术，系统探究了细菌生长阶段和培养基pH值变化对代谢特征的影响。研究人员采用HS-SPME-GC-Q Exactive-Orbitrap?质谱联用技术，鉴定出51种常规培养条件下的候选标记物，并发现81种生长阶段特异性VOCs，同时揭示了酸性环境（pH 5.5/5.2）下47-40种特征性代谢物。该研究为食品安全监测提供了新型生物标记物筛选策略。

　　

单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）作为致死率最高的食源性病原体之一，能在极端pH（4.3-9.8）和低温环境下存活，每年引发严重的李斯特菌病疫情。传统检测方法存在耗时长、灵敏度不足等问题，而微生物挥发性组学（Volatolomics）通过分析细菌代谢释放的挥发性有机化合物（VOCs），为病原体快速检测提供了新思路。然而，细菌生理状态和环境压力如何影响其VOCs特征谱仍缺乏系统研究。

法国农业科学研究院（INRAE）的Aya Fakih团队在《Food Research International》发表研究，采用自动解卷积Compound Discoverer?软件辅助的HS-SPME-GC-Q Exactive-Orbitrap?高分辨质谱技术，对标准菌株10403S进行多维度分析。研究首先在pH 7.2的TSBYE培养基中建立基线VOCs谱，随后通过四阶段生长动态监测（从对数期到稳定期）和两种酸性pH（5.5/5.2）胁迫实验，系统解析代谢特征变化。

关键实验方法
1）使用C5-C23饱和烷烃标准品计算保留指数
2）HS-SPME-GC-Orbitrap? MS联用技术采集VOCs数据
3）Compound Discoverer?软件进行自动化合物解卷积
4）动态生长曲线与VOCs时序分析同步进行

主要研究结果

1. Characterization of L. monocytogenes volatolome at pH 7.2
   在标准条件下鉴定出51种候选标记物，其中13种与既往研究吻合，包括二甲基二硫醚等具有代谢机制特征的化合物。

2. 生长动态影响
   四个时间点检测到81种生长相关VOCs，早中期以支链脂肪酸为主，稳定期则富集芳香族化合物，揭示代谢通路从能量代谢向次级代谢产物的转换。

3. 酸胁迫响应
   pH 5.5和5.2条件下分别检测到47和40种特征VOCs，包括显著上调的酮类物质（如2-庚酮），提示细菌通过调整β-氧化途径应对酸性压力。

结论与意义
该研究首次建立单增李斯特菌VOCs特征谱与环境适应的关联模型，发现：① 7种VOCs在全部实验条件下稳定存在，可作为核心诊断标记；② 酸胁迫特异性标记物为食品加工过程中的病原体监控提供新指标；③ 生长阶段特征VOCs有助于判断污染发生时间。研究成果不仅为食品安全快速检测技术开发奠定基础，也为理解病原体环境适应机制提供了代谢组学视角。论文中采用的自动化解卷积策略，显著提高了低丰度VOCs的检出率，该方法学创新可推广至其他食源性病原体研究。