高强度超声波抗菌作用机制的多组学解析：从基因靶点到食品基质效应

这篇研究通过构建单基因敲除突变体库，系统揭示了高强度超声波(HPU)对大肠杆菌(E. coli)和单增李斯特菌(L. monocytogenes)的抗菌机制。研究发现ΔclpB、ΔrpoS等关键基因缺失会显著增强微生物对HPU的敏感性，同时证实食品基质特性和动态温度变化在杀菌过程中起重要作用，为开发新型非热力杀菌技术提供了分子靶点。

　　

Highlight

本研究通过筛选单基因敲除突变体，揭示了高强度超声波(HPU)处理对食源性病原体的分子作用机制。在动态温度条件下，HPU的杀菌效果与热效应显著相关，菠萝汁等食品基质特性会增强杀菌效率。

细菌菌株、突变体及培养制备

实验采用大肠杆菌(E. coli)K12 BW25113和单增李斯特菌(L. monocytogenes)EGDe及其突变体（表1、表2）。E. coli突变体来自Keio突变体库，通过用卡那霉素抗性基因替换目标基因开放阅读框构建而成。所有突变体均在含卡那霉素的琼脂平板上验证稳定性。

大肠杆菌和单增李斯特菌的突变体筛选

研究筛选了具有不同功能基因对HPU耐受性的影响。E. coli K12野生型(WT)经255秒HPU处理后显示2.03 log减少量。在20个筛选突变体中，9个表现出对HPU更高的敏感性。单增李斯特菌突变体也显示出类似模式，关键应激反应基因缺失显著增强对超声波的敏感性。

讨论

本研究利用突变体库探讨了HPU技术对两种重要食源性病原体的抗菌机制。这些病原体因在食品加工环境中的高持久性和对免疫缺陷人群的高致死率而备受关注。通过特定基因删除，揭示了微生物响应超声波应激的关键调控机制。

结论

本研究证实单基因删除会显著增强E. coli和L. monocytogenes对HPU处理的敏感性。这些基因通过参与SOS反应、氧化应激反应、蛋白质折叠和耐热性等途径影响细菌对超声应激的抵抗能力。温度动态评估表明，HPU处理过程中的热效应是微生物灭活的重要因素。