综述：发酵食品中生物被膜的综合评述：微生物互作、信息交流及发酵调控策略——生物被膜对发酵食品质量与安全的影响

这篇综述系统探讨了发酵食品中生物被膜（Biofilm）的形成机制及其双重作用，重点解析了金属离子（如Na+/K+/Ca2+）调控跨物种生物被膜通讯的机理，并提出通过物理、化学及生物方法（如QS抑制剂、噬菌体疗法）控制有害生物被膜的策略，为提升发酵食品质量安全提供理论依据。

　　

生物被膜的形成与调控

生物被膜是微生物在发酵食品中形成的结构化群落，其发育经历附着、聚集、成熟和扩散四个阶段。固态发酵（SF）中，低水分环境促使乳酸菌分泌胞外聚合物（EPS）形成分层生物被膜；液态发酵（LF）中，厌氧压力使浮游细胞转化为悬浮聚集体。微生物通过群体感应（QS）系统协调EPS合成，其中革兰阴性菌依赖N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs），而革兰阳性菌利用自诱导肽（AIP）。

跨物种互作的生态博弈

生物被膜内微生物存在共生、竞争和中性关系。瑞士奶酪发酵中，乳酸菌代谢产生的乳酸被乙酸菌转化为风味物质，体现互利共生；而芽孢杆菌通过分泌抗菌肽（如细菌素）抑制竞争者。金属离子通过调控luxS基因表达（K⁺）或抑制基质合成基因（Zn²⁺）影响生物被膜结构，其中Mn²⁺通过激活超氧化物歧化酶（MnSOD）增强微生物抗氧化压力能力。

双刃剑：生物被膜的功能悖论

益生菌生物被膜（如开菲尔中的乳酸菌）能提升发酵效率并产生功能性代谢物（如抗氧化肽），但致病菌生物被膜会导致风味劣变（如泡菜中醛类过量）和安全隐患。奶酪发酵中，生物被膜成为抗生素抗性基因（ARGs）水平转移的温床，通过接合（plasmid转移）或转导（噬菌体介导）扩散耐药性。

创新性防控策略

针对有害生物被膜，生物表面活性剂（如酵母来源的槐糖脂）通过乳化EPS实现绿色清除；光动力疗法（PDT）利用姜黄素激发活性氧（ROS）穿透生物被膜基质。酶解法（如蛋白酶K）特异性降解bap基因编码的基质蛋白，而纳米银（AgNPs）与壳聚糖复合物可靶向破坏金黄色葡萄球菌生物被膜结构。

未来挑战与展望

理解多物种生物被膜的通讯网络（如sRNA调控）和动态平衡是优化发酵工艺的关键。通过调控环境因子（如氧浓度梯度）或设计功能性发酵设备表面（如高能亲水材料），有望实现生物被膜的精准操控，推动发酵工业可持续发展。