《Anaerobe》：Mild heat and nisin synergistically inactivate
Clostridium perfringens spores via inner membrane damage
编辑推荐：
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单独使用温和的热处理或奈瑟林（nisin）对C. perfringens孢子的灭活效果较差。
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热处理与奈瑟林联合使用可产生强烈的协同杀菌效果。
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联合处理能够破坏孢子膜并释放其内部成分。
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这种温和的复合策略有助于实现低损失、清洁标签
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单独使用温和的热处理或奈瑟林（nisin）对C. perfringens孢子的灭活效果较差。
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热处理与奈瑟林联合使用可产生强烈的协同杀菌效果。
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联合处理能够破坏孢子膜并释放其内部成分。
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这种温和的复合策略有助于实现低损失、清洁标签的肉类保存。
引言
Clostridium perfringens是一种革兰氏阳性、厌氧、能形成孢子的细菌，广泛存在于土壤、污水、食物以及人类和动物的肠道中。它能导致食物变质和食物中毒。全球每年有数亿人受到C. perfringens感染，严重病例可能发展成坏死性肠炎，据报道死亡率高达40%，对食品安全和人类健康构成严重威胁[1]。孢子是C. perfringens的休眠形式，具有高度特化的结构。孢子外层膜作为最外层的屏障，可阻止大分子抗菌剂的渗透[2]；由肽聚糖组成的皮层和细胞壁提供机械强度；内膜则作为关键的通透性屏障，保护DNA、酶和2,6-吡啶二羧酸（DPA）等核心成分免受外部抗菌剂的影响[3]。这些结构特性使孢子对高温、干燥、高压和化学物质具有很强的抵抗力，因此孢子的灭活在食品加工中是一个重大挑战。
传统的热灭菌方法（121°C, 30分钟）可以有效灭活细菌孢子；然而，长时间的高温处理可能会对热敏感的营养成分、颜色、质地和风味产生不利影响。不同孢子形成菌种的热灭活特性和抗性差异很大，而Bacillus属和Clostridium difficile孢子的全面基线热灭活数据已经较为明确[37]。相比之下，单独使用温和的热处理（70–90°C）仅能有限地灭活孢子，存活的C. perfringens孢子在适宜条件下仍能萌发并生长[4]。奈瑟林是一种食品级的环肽类抗生素，对许多革兰氏阳性细菌具有很强的杀菌活性，常被视为一种有效的抗菌剂[5], [6], [7]，但它对休眠的C. perfringens孢子的作用有限。先前的研究表明，奈瑟林不能阻止C. perfringens孢子在培养基中的萌发，但能抑制已萌发孢子的生长；而在肉类中的效果明显减弱[29]。最近的研究进一步证实，奈瑟林与壳聚糖联合使用可抑制C. perfringens孢子的萌发和生长，但在鸡肉中需要更高的浓度[8]。这些发现表明，控制食品中的C. perfringens需要同时考虑加工过程中休眠孢子的存活及其在储存期间的萌发和生长。此外，肉类中的蛋白质和脂质可能会降低奈瑟林的抗菌效果[9]。
研究结合奈瑟林与热处理或其他物理手段，以提高孢子的敏感性并减轻加工过程中的副作用。对于B. subtilis孢子，热处理与奈瑟林联合使用比单独使用任何一种方法都具有更好的灭活效果[10]，其他抗菌肽与热处理的联合策略也显示出类似的增强效果[11]C. sporogenes孢子的耐热性[31]，而热处理与奈瑟林联合使用缩短了减少C. sporogenes存活菌所需的时间[32]。高压处理结合中等温度和奈瑟林同样显示出对C. botulinum孢子的协同灭活效果[33]。因此，热处理与奈瑟林的协同作用已被证实，但热处理对休眠C. perfringens孢子内膜损伤的机制基础，特别是内膜完整性、DPA丢失、大分子泄漏和分子结构变化之间的关系，仍需进一步研究。
因此，本研究旨在通过温和热处理和奈瑟林的联合使用来评估休眠C. perfringens孢子的协同灭活效果，并通过检测活菌数、DPA释放、孢子核心重新水化、膜通透性、细胞内大分子泄漏以及表面物理化学性质和拉曼光谱变化来阐明相关的损伤机制。这些发现有助于阐明内膜损伤的机制作用，并为食品中开发热处理与奈瑟林联合使用的孢子控制策略提供科学依据。
章节片段
材料与仪器
Clostridium perfringens菌株CCTCC M2023198是从中国河南农业大学食品科学与技术学院的微生物实验室中分离得到的，该菌株通过Sangon Biotech（上海）有限公司进行的全基因组测序鉴定，并保存在中国典型培养物中心。Tryptone sulfite cycloserine (TSC)培养基由青岛Hope Bio-Technology有限公司提供。
热处理与奈瑟林联合处理对Clostridium perfringens孢子的灭活效果
本研究考察了温度（70°C、80°C和90°C）、单独使用奈瑟林（0.2%、0.4%）及其联合处理对Clostridium perfringens孢子的影响。通过检测孢子数量和DPA释放量来评估灭活效率。DPA是孢子的特征性成分，Ca2+-DPA复合物对于维持孢子的低水分状态和抗逆性至关重要。因此，DPA的泄漏直接反映了内膜的完整性
针对休眠C. perfringens孢子的意义
C. perfringens孢子的萌发和随后的生长对其恢复营养生长和引起食物中毒至关重要，因此之前的研究重点强调了抑制这些后休眠阶段[29]。奈瑟林单独使用对C. perfringens孢子的萌发影响甚微，但在培养基中能抑制已萌发孢子的生长；重要的是，在肉类中的效果明显减弱[29]。奈瑟林与壳聚糖结合使用可以
结论
温和的热处理显著增强了奈瑟林对C. perfringens孢子的灭活效果。这种协同作用与内膜完整性受损、DPA释放增加、细胞内大分子泄漏以及分子结构变化有关。这些发现阐明了热处理增强奈瑟林抗性的机制，并为开发孢子控制的策略提供了基础。在真实肉类基质中的进一步验证是必要的
CRediT作者贡献声明
Miaoyun Li：写作——审稿与编辑、项目管理、资金获取。Yangyang Ma：写作——审稿与编辑。Yanxia Liu：写作——审稿与编辑。Lijun Zhao：写作——审稿与编辑。Bo Ning：写作——初稿撰写、可视化数据分析、概念构思。Haoyun Li：写作——审稿与编辑。Shuhui Jiang：写作——审稿与编辑。Dong Liang：写作——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念构思
本研究中生成和/或分析的数据集可应请求从相应作者处获取。
作者声明没有已知的可能影响本文研究的竞争性财务利益或个人关系。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究的已知竞争性财务利益或个人关系。
国家自然科学基金（授权号：32472417）河南省自然科学基金（授权号：262300421466）河南省科学技术厅重点科研项目（授权号：262102110105）
Bo Ning | Haoyun Li | Shuhui Jiang | Miaoyun Li | Yangyang Ma | Yanxia Liu | Lijun Zhao | Dong Liang
