常压等离子体射流对蜡样芽孢杆菌孢子的氧化损伤机制：结构破坏与代谢通路调控

本研究针对食源性致病菌蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)孢子难以灭活的问题，采用常压等离子体射流(APPJ)技术，通过多组学联用揭示了孢子从外至内的结构损伤规律及代谢紊乱机制。研究发现APPJ处理导致孢子聚集、内膜破裂，使热抗性降低60%，并通过破坏氨基酸合成、能量代谢及核酸修复等关键通路实现高效灭活，为等离子体技术在食品安全领域的应用提供了理论支撑。

　　

在食品安全领域，蜡样芽孢杆菌(B. cereus)如同一个"隐形杀手"——其形成的孢子能在沸水中存活数小时，污染谷物、乳制品等各类食品，每年导致全球1.4-12%的食源性疾病。更棘手的是，欧盟2022年数据显示该菌引发的食物中毒事件激增251.7%，而中国则是第二大细菌性食源性疾病诱因。传统的高温灭菌和化学消毒方法对这些"微生物装甲车"般的孢子往往收效甚微，亟需开发新型高效灭活技术。

来自国内研究机构（根据资助信息推测为山东省相关科研单位）的科研团队将目光投向了常压等离子体射流(Atmospheric Pressure Plasma Jet, APPJ)技术。这项通过电离气体产生活性氧物质(ROS)和活性氮物质(RNS)的前沿技术，已在《Innovative Food Science》发表的研究中展现出惊人效果：仅20分钟处理就能使孢子热抗性断崖式下降60%，更首次通过多组学联用揭开了孢子"从外到内"的溃败全过程。

研究团队运用了三大关键技术：通过扫描电镜观察孢子形态学变化，结合蛋白质组学分析差异表达蛋白，并采用代谢组学追踪小分子代谢物波动。所有实验均以标准菌株B. cereus ATCC 11778的孢子为研究对象，确保数据可比性。

【孢子表面特性变化】电镜显示APPJ处理引发孢子严重聚集，表面疏水性先升后降。这种"抱团取暖"反而加速了灭活进程，因为聚集导致外层结构更易被ROS攻破。

【结构完整性破坏】高分辨率成像清晰捕捉到孢子"洋葱式"的溃败：外膜先出现孔洞，随后皮层瓦解，最终内膜破裂形成"城门大开"的状态。这解释了为何处理后的孢子对热敏感度骤增。

【代谢通路解析】蛋白质组学发现氨基酸合成和能量代谢相关蛋白如AlaS、CysK等普遍受损，而代谢组学进一步显示三羧酸循环(TCA)中间体显著减少。最关键的发现是APPJ特异性破坏了DNA修复蛋白RecA和抗氧化酶KatE，这是传统热处理未曾观察到的"精准打击"。

这项研究首次绘制出等离子体灭活孢子的分子路线图：物理结构破坏与生化代谢干扰形成"双杀"。特别是发现APPJ能同时破坏孢子的"防御系统"（抗氧化酶）和"维修车间"（DNA修复机制），这种双重作用机制为开发新型食品灭菌设备提供了明确靶点。随着Taishan Scholar基金等项目的持续支持，这项技术有望在粮食仓储、乳品加工等领域率先实现应用突破，从根本上降低"顽固分子"B. cereus引发的食品安全风险。