柑橘类黄酮柚皮素对食品加工表面铜绿假单胞菌和大肠杆菌的生物膜抑制潜力研究

本研究揭示了天然黄酮类化合物柚皮素(naringenin)通过多靶点机制(抑制初始粘附、降低ATP生成、增加ROS、破坏细胞呼吸)有效清除铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)和大肠杆菌(E. coli)生物膜的特性。研究采用CLSM、FE-SEM等先进技术证实其能显著下调algU、rhlR等生物膜相关基因表达，在4MIC浓度下可完全清除不锈钢等食品接触表面的24/72小时生物膜，为食品安全生产提供了新型天然干预策略。

　　

亮点

• 柚皮素对铜绿假单胞菌和大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)分别为64和128 μg/mL

• 4MIC浓度可完全清除食品接触表面形成的24/72小时生物膜

• 通过抑制初始粘附、降低ATP产量和增加ROS发挥多重抑制作用

• 碳13核磁共振(¹³C NMR)显示细胞膜完整性受损

• 显著下调algU、rhlR等关键生物膜形成基因表达

讨论

天然黄酮类化合物柚皮素对革兰阴性菌铜绿假单胞菌和大肠杆菌展现出强大的多靶点抗生物膜活性。其独特的作用机制包括：破坏细胞膜完整性(通过蛋白泄漏实验证实)、抑制能量代谢(ATP和TTC呼吸实验)、诱导氧化应激(ROS检测)以及干扰群体感应系统(RT-PCR显示algU、rhlR等基因显著下调)。共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)和场发射扫描电镜(FE-SEM)直观展现了生物膜三维结构的瓦解过程。这些发现为开发基于植物活性成分的食品接触表面消毒方案提供了重要理论依据。

结论

本研究系统证实柚皮素通过浓度依赖方式对两种食源性致病菌生物膜产生多维度破坏作用，包括：物理性破坏细胞膜结构、干扰能量代谢途径、诱导氧化损伤以及表观遗传调控。特别值得注意的是，该化合物对不锈钢(SS)、硅橡胶(SR)等食品工业常用材料表面形成的成熟生物膜具有显著清除效果，且在虾壳等生物表面同样有效，展现出作为天然食品防腐剂的巨大应用潜力。