新鲜农产品中固有微生物群对沙门氏菌存活及牛至精油蒸气灭活的影响

《Food Microbiology》：Effects of indigenous microbiota in fresh produce on Salmonella survival and inactivation by oregano essential oil vapor

　　

摘要

新鲜农产品携带多样的背景微生物群，然而抗菌研究通常使用经过消毒或微生物简化的模型。在对2022年至2025年Web of Science核心合集记录的151项研究进行梳理后发现，64.2%使用了天然或未处理的基质，35.8%使用了经过消毒的基质，这表明实验设计可能影响对病原体持续存在和干预有效性的解读。因此，我们比较了沙门氏菌在7 °C条件下于保留背景微生物（BG+）和降低背景微生物（BG?）条件下在生菜和绿豆芽上的存活情况，并考察了有无牛至精油汽熏处理的影响。在生菜上，BG?样品中的沙门氏菌菌落计数始终高于BG+样品（P < 0.05），而零售绿豆芽则未表现出依赖背景的显著差异（P > 0.05）。为了考察豆芽发育过程中微生物群的变化，将沙门氏菌接种至绿豆种子中，并在萌发期间进行监测。至第6天，BG?豆芽中沙门氏菌达到了7.4 ± 0.4 log CFU/g，而BG+豆芽中仅为6.2 ± 0.5 log CFU/g（P < 0.05）。在随后的冷藏储存期间，BG+豆芽中的沙门氏菌菌落计数增加，而BG?豆芽中的菌落计数下降。牛至精油汽熏处理在BG+和BG?豆芽中分别产生了0.9 ± 0.4和2.6 ± 0.4 log CFU/g的降幅（P < 0.05）。全长16S rRNA基因测序鉴定出泛菲氏菌属（Pantoea）为成熟豆芽中丰度最高的属。其相对丰度模式结合PICRUSt2预测分析提示其可能与沙门氏菌存在竞争关系。总体而言，背景微生物群以情境依赖和阶段依赖的方式影响沙门氏菌的行为，在评估新鲜农产品安全干预措施时应予以考虑。

引言

沙门氏菌（Salmonella enterica）、大肠杆菌O157:H7（Escherichia coli O157:H7）和单核细胞增生李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）等致病菌在污染事件发生后能够在植物表面的植物相关微生物群内存活，这给新鲜农产品安全带来了持续性的挑战（Stearns et al., 2022; Sunarti, 2024）。因此，为降低微生物污染带来的风险，人们探索了多种抗菌技术，包括氯洗、有机酸处理、紫外线照射、冷等离子体、超声波和精油等，用于新鲜农产品的去污处理（Ma et al., 2024）。通过回顾这些研究的实验设计，我们发现了一个重要但常被忽视的差异：在进行人工病原体接种之前，农产品基质上的背景微生物群是予以保留还是被去除或降低。

经过消毒或微生物简化的农产品模型提供了更大的实验可控性，因此可能带来更一致、更易于解读的研究结果。然而，此类模型可能忽视了植物表面上自然发生的生态相互作用。相比之下，未处理的农产品基质更接近真实世界条件，尽管居民微生物群的组成和丰度在样品之间可能存在较大差异。已有报道指出背景微生物可影响病原体的附着、存活、生长和灭活。例如，生菜上的背景微生物群和表面特性已被证明会影响沙门氏菌的附着（Lima et al., 2013），以及单核细胞增生李斯特氏菌（L. monocytogenes）和大肠杆菌O157（E. coli O157）的附着（Oliveira et al., 2012）。一旦病原体在多物种群落中定殖，周围的微生物群可能通过空间庇护、多物种生物膜形成或群落水平的应激适应等途径提供保护（Lin et al., 2022; Sterni?a et al., 2023）。在混合微生物群落中，背景微生物可能增强病原体对抗菌干预的耐受性。Jahid等人（2015）的研究证实了这一现象，他们报告称当鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）被纳入含有可培养背景微生物的生菜生物膜中时，其对冷氧气等离子体处理的抗性增强。然而，背景微生物群并不总是以相同的方向影响入侵性病原体。居民微生物也可通过营养竞争、附着位点占据和竞争排斥来抑制病原体的定殖（Liu et al., 2021）。例如，种子相关细菌已被证明可减少沙门氏菌在早期豆芽发育过程中的生长，突显了背景或引入的竞争者在限制病原体增殖中的作用（Kim et al., 2020）。总体而言，这些研究表明居民农产品相关微生物群可影响病原体的附着、存活、生物膜形成和应激耐受性。然而，这些效应往往在各自独立的实验情境中被考察，例如附着、多物种生物膜、竞争排斥、病原体内化或抗菌应激反应。因此，目前尚不清楚背景微生物群的影响在不同农产品基质和发育阶段之间是否具有一致性。这一空白对于新鲜农产品干预研究尤为相关，因为经过消毒或微生物简化的基质可能无法再现病原体在自然定殖的农产品上遇到的生态条件。

在本研究中，我们首先对近年来的新鲜农产品抗菌研究进行了文献梳理，以评估天然基质与消毒基质各自的使用频率，并考察背景微生物群在实验设计中如何被考虑。随后，我们比较了鼠伤寒沙门氏菌在生菜和豆芽上的存活情况，这两类食品是常见且被广泛研究的新鲜农产品，均携带丰富的背景微生物群。此外，萌发期间的豆芽为研究微生物互作提供了一个独特的模型，因为温暖潮湿的生产条件促进了微生物的快速增殖，细菌种群可在数天内从10²增加到超过10⁸ CFU/g（Fahey et al., 2023）。这种快速的微生物演替创造了一个动态生态系统，食源性病原体可能与之竞争、适应或受到其保护。牛至精油汽熏被用作一种代表性抗菌处理，以考察背景微生物群状态是否影响病原体的灭活。我们具体检验了背景微生物群状态与沙门氏菌种群之间的关联是否因农产品基质、豆芽发育阶段、储存时间和牛至精油汽熏处理而有所不同。全长16S rRNA基因测序和基于PICRUSt2的功能预测被用于表征处理相关的群落组成，并为可能的群落水平互作假设提供依据。本研究旨在确定背景微生物群对沙门氏菌存活和抗菌敏感性的影响在不同农产品模型之间是否具有一致性，还是取决于微生物载量、农产品发育阶段和生态情境。

章节摘要

描述性文献梳理

为实验设计提供背景信息，我们进行了描述性文献梳理。2025年8月2日在Web of Science核心合集数据库中进行了文献检索，检索式如下：

TS=(("fresh produce" OR vegetable OR fruit) AND (sanitization OR disinfection OR decontamination OR inactivation OR antimicrobial treatment) AND ("foodborne pathogen*" OR Salmonella OR Listeria OR "E. coli" OR Campylobacter OR Clostridium OR Yersinia OR Staphylococcus or Shigella)) AND

文献梳理：方法学差异、干预多样性与微生物群效应

在最初检索到的286篇文章中，有151篇符合纳入标准并进行进一步分析（图1A）。这些研究的主要差异在于农产品基质是保留了其背景微生物群还是在抗菌评价前经过消毒处理（图1B）。35.8%（n = 54）的研究使用消毒基质来评估消毒效果，其中氯（n = 24）、紫外线（n = 14）和乙醇（n = 14）是主要的预灭菌方法（表1）。其余64.2%

结论

通过对近年新鲜农产品抗菌研究的梳理，本研究揭示了实验模型在处理天然背景微生物群方面存在显著差异，这可能影响对病原体存活和干预有效性的解读。我们的实验结果进一步表明，背景微生物群对沙门氏菌行为的影响具有情境依赖性。当背景微生物载量仍然较高或预处理未形成清晰的生态对比时，正如观察到的那样

CRediT作者贡献声明

陈梦露： 调查。林则嘉： 撰写——初稿、方法论、调查、数据管理、概念构思。李丹： 撰写——审阅与编辑、验证、监督、资源、资金获取、概念构思。苗一诺： 调查

未引用参考文献

Chen et al., 2025.

利益冲突声明

? 作者声明不存在已知的可能对本论文所述工作产生影响的财务利益或个人关系。

致谢

本研究由食品科学与技术系的系级基金资助（E-160-00-0015-01，食品微生物安全研究，李丹博士），新加坡国立大学。

Zejia Lin|Menglu Chen|Yinuo Miao|Dan Li

华南农业大学食品科学学院
中国广东省广州市