《Food and Bioproducts Processing》：Native Environmental Microbiota Promotes
Listeria monocytogenes Attachment and Biofilm Resilience
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李斯特菌在含本地环境微生物群（NEM）的多物种生物膜中表现出增强的附着能力、生物膜形成及对QAC和UV-C的耐受性，NEM通过提供结构保护与协同作用提升生物膜稳定性，影响食品加工环境清洁效果。
艾琳·法尔科（Irene Falco）|杨一山（Yishan Yang）|吉滕德拉·帕特尔（Jitendra Patel）|牛向武（Xiangwu Nou）
美国农业部农业研究服务局（USDA ARS）环境微生物与食品安全实验室，马里兰州贝尔茨维尔，20705，美国
摘要
单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）在食品加工环境中的持续存在是一个重大的食品安全问题。本研究探讨了来自新鲜农产品加工设施的未定义的本土环境微生物群（NEM）对单核细胞增生李斯特菌生物膜形成及其对抗微生物处理耐受性的影响。在静态和低剪切流条件下培养了含有NEM的单核细胞增生李斯特菌单物种和多物种菌株，并分析了其表面附着性、生物膜形成、生物膜韧性和生物膜结构。研究发现，在NEM存在的情况下，单核细胞增生李斯特菌的表面附着性和生物膜形成显著增强，而多物种生物膜对抗季铵化合物（QAC）或短波长紫外线（UV-C）的耐受性也有所提高。荧光成像显示，单核细胞增生李斯特菌形成了部分或完全嵌入NEM多物种生物膜基质中的离散菌群。总体而言，这些观察结果表明，NEM为单核细胞增生李斯特菌在多物种生物膜中的生长提供了附着锚点、结构保护以及生物膜韧性，从而限制了卫生措施的效果。因此，应针对生物膜结构和物种间相互作用制定定制的清洁策略，以有效减少食品加工环境中病原体的持续存在。
引言
单核细胞增生李斯特菌是导致李斯特菌病的病原体，由于其能够对高风险人群（包括孕妇、新生儿、老年人和免疫功能低下者）造成严重疾病，因此在食品安全方面是一个重大问题（Macleod等人，2022年；Pearson等人，2023年）。这种革兰氏阳性、兼性细胞内细菌特别难以控制，因为它可以在冷藏温度下以及多种环境条件下生长，包括高盐浓度和低pH值，而这些条件常用于食品生产中的控制措施（Belias等人，2024年；Ribeiro等人，2023年）。它能够克服食品安全控制中的常见抗菌屏障，使其特别难以根除。该菌主要通过摄入受污染的食物传播给人类，人际或动物间传播的风险极低（Nastasijevic等人，2017年；Skowron等人，2018年）。许多李斯特菌病爆发与食用新鲜农产品有关，这突显了最少加工食品在食源性疾病流行病学中的重要作用（CDC，2024年；Toit & Rip，2024年）。最近的单核细胞增生李斯特菌爆发涉及多种新鲜农产品和其他即食（RTE）食品，如凉拌卷心菜、芹菜、哈密瓜、桃子、生菜、包装沙拉、豆芽、焦糖苹果、绿叶蔬菜、冷冻蔬菜和毛茸菇（Toit & Rip，2024年），表明不同类型的农产品都容易被污染。
收获后的交叉污染被认为是导致单核细胞增生李斯特菌等病原体引入和繁殖的关键因素。在清洗过程中，受污染的水或农产品可能会将微生物转移到清洁表面或其他产品上（Carstens等人，2019年；Castro-Ibá?ez等人，2017年；Gombas等人，2017年）。有机物的存在会加剧这种转移，不仅有利于微生物存活，还会促进设施潮湿区域的附着和生物膜形成（Yi等人，2023年）。在这种环境中，生物膜可以作为病原体的长期储存库，使其免受清洁和消毒过程的影响。
在新鲜食品行业中，不锈钢（SS）表面因其耐腐蚀性和易于清洁而得到广泛应用。然而，它们也容易附着细菌并形成生物膜（Dula等人，2021年；Shi & Zhu，2009年）。一旦形成，生物膜非常难以清除，并可能成为反复污染的来源。最近的研究强调了了解食品环境中生物膜的重要性，特别是它们在促进病原体持续存在和通过接触表面和设备间接污染方面的作用（He等人，2023年；Yu & Rhee，2023年）。
过去的大部分研究集中在特定食源性病原体的单物种生物膜上，包括大肠杆菌 O157:H7、单核细胞增生李斯特菌和鼠伤寒沙门氏菌（Niemira & Cooke，2010年；?lmez & Temur，2010年；Wong等人，2010年）。这些模型提供了可控的见解，但未能完全模拟现实世界的复杂性。最近，研究重点转向了双物种和多物种生物膜，这些生物膜更接近食品加工设施中发现的自然微生物群（Franco-Duarte等人，2022年；Lemoine等人，2020年；Puga等人，2018年）。然而，大多数多物种生物膜研究依赖于由特征明确的菌株组成的固定组合（Kocot & Olszewska，2020年；Si & Quan，2017年；Wang等人，2025年），这在处理原位遇到的动态和多样化的微生物群体时限制了其相关性。
关于新鲜切割农产品加工环境中自然存在的微生物群形成的生物膜的结构和功能知之甚少。这些微生物群落复杂且多变（Liu等人，2013年），受设施特定条件的影响，如表面材料、水质、湿度和卫生措施以及农产品类型。这些群落通常包括能够形成生物膜的细菌，并可能保护病原体免受消毒剂的影响，从而促进其长期持续存在（Bridier等人，2011年；Maillard & Centeleghe，2023年）。
为填补这一知识空白，本研究调查了从新鲜切割农产品加工设施中收集的未定义本土环境微生物群（NEM）的生物膜形成及其与单核细胞增生李斯特菌的相互作用。与依赖固定双物种或多物种组合的研究不同，我们使用了未定义的本土环境微生物群（NEM），以更好地反映原位群落的复杂性。我们还评估了在低营养、低剪切湿-干循环条件下病原体的整合情况，并评估了其对季铵化合物（QAC）和紫外线C（UVC）的耐受性，结合结构成像技术定位了单核细胞增生李斯特菌在多物种基质中的位置。这种方法为更好地理解本土微生物群在食品加工环境中塑造病原体行为的作用提供了框架。
章节片段
食品环境表面样本的收集和处理
环境样本来自美国东部一家商业新鲜切割农产品加工厂生产轮班结束时的非食品接触区域3。该设施的温度维持在约5°C。采样点包括生产地面、平台和排水盖，材料包括丙烯酸改性水泥、橡胶和金属。对于每个采样点，使用无菌模板定义了一个100平方厘米的区域，并用无菌海绵擦拭了十次（Whirl-Pak）。
在环境微生物群存在下单核细胞增生李斯特菌的生长和生物膜形成动态
在含有10% TSB的聚苯乙烯微孔板中监测了单核细胞增生李斯特菌单物种培养和含NEM的多物种培养中的生长和生物膜形成（图1）。通过测量培养液浊度的变化来监测细菌生长动态（图1A）。单物种和多物种培养的浊度在大约2小时的延迟期后迅速增加，标志着指数生长的开始。多物种培养的OD值始终高于
讨论
本研究表明，新鲜切割农产品设施中的本土环境微生物群（NEM）对单核细胞增生李斯特菌的生物膜形成和生物膜韧性有显著影响，尤其是在压力和常规卫生处理条件下。本土微生物群可以通过竞争、合作或中性相互作用影响食品加工厂中的病原体行为，而原材料等环境因素也会影响微生物组成（Rickard等人，2003年）。
结论
本研究表明，新鲜切割农产品设施中的本土环境微生物群增强了单核细胞增生李斯特菌在多物种生物膜中的初始附着性和长期持续存在。NEM促进了早期附着，形成了稳定的保护性生态位，使单核细胞增生李斯特菌能够在干燥循环和卫生处理的压力下存活。虽然单物种生物膜可以通过QAC和UVC有效控制，但在多物种群落中的单核细胞增生李斯特菌
CRediT作者贡献声明
杨一山（Yishan Yang）：研究。艾琳·法尔科·费兰多（Irene Falco Ferrando）：撰写——初稿、研究、正式分析、概念化。吉滕德拉·帕特尔（Jitendra Patel）：撰写——审稿与编辑。牛向武（Xiangwu Nou）：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念化
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢美国农业部农业研究服务局贝尔茨维尔农业研究中心电子与共聚焦显微镜部门的Andrew Jansen博士在共聚焦激光扫描显微镜方面的帮助。本研究部分由橡树岭科学与教育研究所（ORISE）通过能源部（DOE）和美国农业部（USDA）之间的机构间协议管理的ARS研究参与计划资助。本文表达的所有观点均为
