影响噬菌体B14抑制生鲜鸡肉中空肠弯曲杆菌（Campylobacter jejuni）功效的关键食品环境因素解析

《Food Microbiology》：Food-related factors influencing phage efficacy in reducing Campylobacter jejuni counts

本研究针对生鲜鸡肉中空肠弯曲杆菌（Campylobacter jejuni）污染控制难题，系统探讨了pH、气体环境、温度、鸡肉汁液及金属离子等食品环境因素对噬菌体B14抑菌功效的影响。研究发现，偏离宿主最适生长条件（pH 7–9、微需氧、42?°C）会显著削弱噬菌体效能，且某些因素（如Mg2?浓度）独立影响噬菌体活性。该研究为优化噬菌体在禽肉生产中的应用策略提供了关键理论依据，对开发高效生物防腐技术具有重要意义。

　　

空肠弯曲杆菌（Campylobacter jejuni）是一种呈螺旋状、革兰氏阴性、微需氧的细菌，它是欧盟地区肠道感染的首要病原体，每年导致超过14万例确诊病例。人类感染往往因处理或食用被污染的鸡肉而引起，空肠弯曲杆菌在禽类肠道中常作为共生菌存在，很容易进入食物链。虽然化学去污手段（如氯处理）能有效减少细菌数量，但可能影响鸡肉的感官品质，而且在欧盟是被禁止使用的。其他物理方法如热水处理、紫外线照射或冷冻也无法完全消除污染而不影响肉质。因此，开发不影响产品品质的生物控制方法显得尤为重要。

在这方面，噬菌体（bacteriophages）——即能特异性感染并裂解细菌的病毒——展现出巨大潜力。它们能够精准靶向致病菌，且对食品的感官特性几乎无影响，已被美国FDA认定为安全（GRAS）并批准用于控制多种食源性病原体。然而，目前尚无针对空肠弯曲杆菌的商用噬菌体产品。制约其应用效果的一个关键因素是，噬菌体的效力通常依赖于宿主细菌的生长状态，而食品环境中的诸多因素（如温度、pH、气氛等）往往不利于细菌生长，进而可能影响噬菌体的抗菌效果。此外，先前关于噬菌体在鸡肉上控制空肠弯曲杆菌的研究结论不一，表明需要更深入地了解环境因素如何影响这种特定的 phage-host 相互作用。

为了填补这一知识空白，Sebastian Henz等人开展了一项系统性的体外研究，旨在探究与包装生鲜鸡肉相关的各种条件对一种空肠弯曲杆菌特异性噬菌体B14抗菌功效的影响。他们的研究成果发表在《Food Microbiology》上，为优化噬菌体在禽肉生产中的应用策略提供了重要的科学依据。

研究者们采用了基于Mueller-Hinton肉汤（MHB）的液体模型系统。他们选用了 flagellotropic 噬菌体B14（肌尾病毒科）及其宿主空肠弯曲杆菌PT14菌株作为模型系统。通过调节pH值（6-11）、气氛组成（微需氧、环境空气、厌氧、高氧）、温度、鸡肉汁（Chicken Meat Juice, CMJ）浓度以及添加不同浓度的无机盐离子（Mg2?, Ca2?, Fe2?），来模拟不同的食品环境。在每个条件下，他们将约10⁸ CFU/mL的宿主菌与10⁸ PFU/mL的噬菌体B14共孵育5小时，并通过测定log CFU比值（孵育后与孵育前菌落数的对数比）来评估宿主菌的生长以及噬菌体的抗菌功效。菌落计数采用改性 charcoal cefoperazone deoxycholate agar (mCCDA) 进行，噬菌体滴度通过噬斑测定法（plaque assay）在NZCYM顶层琼脂平板测定。统计分析采用ANOVA，显著性水平设定为p≤0.05。

3.1. pH值的影响

研究发现，空肠弯曲杆菌PT14在pH 7至10范围内生长良好，最适pH为9。然而，噬菌体B14的抗菌功效在pH 7.4时最佳，其活性范围明显窄于宿主。在pH 6（接近鸡肉表面pH）时，宿主仍能生长，但噬菌体的效力大幅下降。在pH 11时，细菌无法存活。值得注意的是，噬菌体B14的稳定性在pH 7至9的冷藏条件下保持14天不变，表明其功效的减弱并非源于噬菌体失活，而是可能与pH影响了噬菌体与宿主之间的吸附和/或穿透效率有关。

3.2. 气氛组成的影响

空肠弯曲杆菌PT14仅在低氧条件下（微需氧和厌氧）生长。噬菌体B14的抗菌功效在这些最适生长气氛下也最为显著。在高氧气氛（80% O₂, 20% CO₂，常用于生鲜鸡肉气调包装）和环境空气下，宿主菌数量因氧化应激而下降，噬菌体几乎无法发挥额外的抗菌作用。这表明，常用于零售鸡肉的富氧包装环境不利于噬菌体效能的发挥。

3.3. 无机盐的影响

研究探讨了二价阳离子Mg2?和Ca2?的影响。出乎意料的是，添加Mg2?（以MgSO₄或MgCl₂形式）显著抑制了噬菌体B14的活性，且这种抑制效应随浓度升高而增强。相比之下，Ca2?的添加对其活性无明显影响。一个有趣的发现是，当同时添加Ca2?和Mg2?时，Ca2?能够抵消Mg2?的抑制作用。鉴于鸡肉中Mg2?浓度通常略高于Ca2?，这一相互作用对于预测噬菌体在真实食品基质中的表现具有重要意义。此外，添加Fe2?或抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）对宿主生长无显著影响，但轻微增强了噬菌体的抗菌功效，这可能与它们调节了宿主的代谢或氧化应激状态有关。

3.4. 鸡肉汁（CMJ）的影响

鸡肉汁被用作食品模型。研究发现，在MHB中添加5%的CMJ能促进宿主菌生长，但却降低了噬菌体的抗菌功效。即使是预先在含5% CMJ的培养基中孵育后再转移到新鲜MHB中，这种负面影响依然存在，表明CMJ中的某些成分可能持久地改变了宿主菌的生理状态或物理性地阻碍了噬菌体的吸附。在纯CMJ中，宿主菌生长受到抑制，但噬菌体处理仍能导致菌数进一步下降。研究还发现，宿主菌在4°C的CMJ中预孵育（模拟冷藏）后，其后续在42°C下对噬菌体的敏感性会降低，这提示在肉类加工中常见的低温环境可能会使细菌适应并抵抗噬菌体感染。

本研究得出结论，在生鲜鸡肉的加工和贮藏条件下（如较低温度、较低pH、高氧气氛、含有鸡肉汁和特定离子），空肠弯曲杆菌的生长受到限制，而这直接或间接地显著削弱了噬菌体B14的抗菌功效。某些因素（如Mg2?浓度）甚至独立于宿主生长状态而直接抑制噬菌体活性。因此，直接将噬菌体B14应用于生鲜鸡肉以控制空肠弯曲杆菌污染，其效果可能有限。

讨论部分深入分析了这些发现的意义。pH和气氛的影响强化了“宿主生长是噬菌体有效性的关键驱动力”这一观点，但Mg2?的独立抑制作用揭示了其作用的复杂性，可能涉及噬菌体吸附或DNA注入等具体步骤。Ca2?能拮抗Mg2?的效应是一个重要发现，为设计应用策略（例如考虑离子环境）提供了思路。关于鸡肉汁，结果暗示基质成分可能通过屏蔽细菌表面位点来干扰噬菌体吸附。此外，细菌在冷藏温度下的适应现象表明，噬菌体应用的时间点至关重要，在屠宰后早期、细菌尚未完全适应低温应激时应用可能更有效。

综上所述，这项研究强调了环境因素在决定噬菌体抗菌效能中的核心作用。它表明，将噬菌体疗法成功转化为针对生鲜鸡肉中空肠弯曲杆菌的实用控制措施，不能简单地直接应用，而需要充分考虑复杂的食品基质环境。未来的研究应致力于筛选对不利条件更具耐受性的噬菌体菌株，开发噬菌体鸡尾酒疗法以拓宽宿主范围并防止耐药性产生，或者将噬菌体与其他温和的去污技术（如UV照射）结合形成“栅栏技术”（hurdle technology）。最终，这些见解对于推动噬菌体作为一种安全、有效的生物防腐剂在食品工业中的应用，保障食品安全和公众健康具有重要的指导意义。