苯乳酸通过抑制Agr系统在巴氏杀菌奶中抗单增李斯特菌生物膜形成及其机制研究

本研究针对单增李斯特菌在食品接触表面形成生物膜引发的食品安全问题，探索了微生物源有机酸化合物苯乳酸（PLA）通过抑制Agr群体感应系统抑制生物膜形成的机制。结果表明PLA显著降低生物膜生物量，下调agr系统基因表达并抑制自诱导肽（AIP）生物合成，且在巴氏杀菌奶中仍保持抑制活性，为PLA作为食品级抗菌剂提供了理论依据。

　　

单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）是一种常见的食源性病原体，能够附着在食品加工设备表面形成生物膜，这种结构对常规消毒措施具有高度抵抗力，极易导致食品交叉污染，严重威胁人类健康。尤其在乳制品、即食肉制品等食品产业链中，单增李斯特菌生物膜的形成已成为行业痛点。目前控制生物膜多采用化学消毒剂，但易产生耐药性且存在化学残留风险，因此开发天然、安全的生物膜抑制剂成为当前研究的重点。

苯乳酸（phenyllactic acid, PLA）是一种由乳酸菌代谢产生的有机酸，已被证明对多种食源性致病菌有抑制作用，然而其对单增李斯特菌生物膜是否具有抑制效果以及具体作用机制尚不明确。群体感应系统（Quorum Sensing, QS）是细菌通过信号分子感知种群密度并调控生物膜形成的关键机制，其中Agr系统（Accessory Gene Regulator）在单增李斯特菌中起核心调控作用。该系统由agrBDCA操纵子构成，AgrB和AgrD负责合成自诱导肽（Autoinducing Peptide, AIP），AIP与膜受体AgrC结合后激活反应调节蛋白AgrA，进而调控生物膜相关基因表达。

为探究PLA是否通过干预Agr系统抑制生物膜，研究人员开展了一系列实验，相关成果发表在《International Journal of Food Microbiology》。研究团队来自河南师范大学生命科学学院河南省功能微生物生物转化技术工程实验室，主要作者包括陈红、毕明立、李淑军、杨淑军、张一平、赵丽丽、蒋小兵和于涛。

本研究采用的主要关键技术包括：基于结晶紫的微孔板定量生物膜分析、定量实时荧光PCR（RT-qPCR）检测基因表达、β-半乳糖苷酶报告系统分析启动子活性、微量热泳动（MST）技术分析蛋白-小分子互作，以及通过质谱鉴定自诱导肽结构。所有实验均在培养基和市售巴氏杀菌奶样本中进行，以验证PLA在实际食品基质中的效果。

研究结果一：PLA抑制单增李斯特菌生物膜形成

通过结晶紫染色法分析发现，PLA处理显著降低了单增李斯特菌的生物膜生物量，且呈现浓度依赖性，表明PLA具有良好的抗生物膜活性。

研究结果二：PLA抑制Agr系统活性

RT-qPCR结果显示，PLA处理导致agrA、agrC、agrD等Agr系统关键基因显著下调。同时，利用agr启动子与lacZ报告基因融合系统，发现PLA处理组的β-半乳糖苷酶活性明显降低，进一步证实Agr系统的转录活性受到抑制。

研究结果三：PLA不直接结合AgrC或AgrA蛋白

通过微量热泳动实验（MST）分析PLA与AgrC、AgrA蛋白的相互作用，未检测到明显的结合亲和力，说明PLA并非通过直接干扰Agr蛋白分子发挥抑制作用。

研究结果四：PLA抑制自诱导肽AIP的生物合成

研究人员鉴定出单增李斯特菌Agr系统产生的AIP为一种环状六肽，并经质谱分析证实其结构。PLA处理显著减少了AIP的产量，表明PLA通过干扰AgrD和AgrB介导的AIP合成过程，从而阻断群体感应信号传导。

研究结果五：PLA在巴氏杀菌奶中仍有效抑制生物膜

在巴氏杀菌奶模型中，PLA同样表现出抑制生物膜形成的能力，并伴随Agr系统基因的下调，说明其抗菌活性在复杂食品环境中依然稳定。

研究结论与讨论：

本研究系统阐明了PLA通过抑制单增李斯特菌的Agr群体感应系统，阻断自诱导肽AIP的生物合成，从而有效抑制生物膜的形成。这一机制在培养基和巴氏杀菌奶中均得到验证，凸显了PLA作为天然食品抗菌剂的应用潜力。与传统化学消毒剂相比，PLA具有来源天然、安全性高、不易产生耐药性等优势，特别适用于乳制品和肉制品等高风险食品的微生物控制。该研究不仅为理解PLA的分子作用机制提供了新视角，也为开发靶向群体感应系统的抗生物膜策略奠定了理论基础。未来可进一步探索PLA与其他天然抗菌剂的协同效应，以及其在多种食品基质中的适用性和稳定性，推动其在食品工业中的实际应用。