《Folia Microbiologica》:Bacteria of the genus Asaia contaminating non-alcoholic beverages produce biogenic amines, posing a health risk
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非酒精饮料常被 Asaia 属细菌污染,其产生生物胺(BAs)的健康风险尚不明确。为解决此问题,研究人员对工业污染饮料中分离的 11 株 Asaia 进行鉴定,并评估其产 BA 潜力。研究表明,所有菌株均能产生多种 BAs,浓度高达 824.20 mg L–1,为首次明确其产胺能力,强调了加强饮料安全监测的必要性。
想象一下,你手中的一瓶看似清澈健康的无酒精饮料,可能正悄悄滋生着意想不到的微生物威胁。在食品工业中,醋酸杆菌家族中的 Asaia 属细菌已成为非酒精、非碳酸饮料(如果味水、茶饮等)中常见的、令人头疼的污染源。它们不仅会破坏产品品质,导致饮料变浊、产生异味、沉淀和生物膜,更令人担忧的是,某些菌种如 Asaia bogorensis 和 A. lannensis 还是机会性病原体,可能对免疫低下人群造成严重感染。尽管已知微生物产生的生物胺(Biogenic Amines, BAs)具有毒理学意义,是食品安全的重要隐患,但对于 Asaia 这类细菌是否以及能够产生多少生物胺,科学界此前几乎一片空白。这项发表在《Folia Microbiologica》上的研究,正是为了填补这一知识缺口,首次系统性地评估了从受污染工业饮料中分离的 Asaia 菌株产 BA 的潜力,揭示了其被长期低估的潜在健康风险。
为了回答上述问题,研究人员采用了几个关键的技术方法。首先,他们从受工业污染的多种风味(如覆盆子、绿茶)及无风味的无酒精非碳酸饮料中分离出疑似菌株。然后,利用 16S rRNA 基因测序和高分辨率的基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry, MALDI-TOF MS),并结合自建的内部数据库,对分离株及三株参考菌株(A. krungthepensis CCM 7333T、A. lannensis BCC 15734 和 A. siamensis CCM 7132T)进行了精确的物种水平鉴定。最后,通过高效液相色谱(High-Performance Liquid Chromatography, HPLC)技术,定量分析了这些菌株在添加了氨基酸前体的培养基中产生的七种生物胺(尸胺、组胺、苯乙胺、腐胺、精胺、色胺、酪胺)的浓度。
Identification of isolated Asaiaspp. strains by 16S rRNA gene sequencing and MALDI-TOF MS biotyping
通过 16S rRNA 基因测序和 MALDI-TOF MS 生物分型,研究人员确认从饮料中分离的 11 株菌均为 A. lannensis,与参考菌株 A. lannensis BCC 15734 同种,序列一致性 ≥ 99.64%。MALDI-TOF MS 使用内部数据库也成功地将这些菌株鉴定到种,证实了这两种分子方法的可靠性,相关序列和蛋白质谱已存入新创建的 BioProject PRJNA1282453 中。
Production of BAs in Asaiaspp. strains
对生物胺产生的评估是本研究的关键发现。HPLC 分析结果显示,所有 11 株分离的 A. lannensis 以及 A. krungthepensis 和 A. siamensis 两株参考菌株均能产生 BAs。生物胺总浓度范围很广,从 2.20 到 824.20 mg L–1。其中,分离株 A. lannensis 12 的产胺量最高,达到 824.20 mg L–1,主要由腐胺(785.30 mg L–1)和尸胺(22.50 mg L–1)构成。值得注意的是,所有测试菌株均未检出最具毒理学风险的组胺和色胺。而参考菌株 A. lannensis BCC 15734 则未显示出任何脱羧酶活性。
研究的讨论和结论部分深刻揭示了其科学意义与应用价值。首先,这是首次提供确凿证据,证明 Asaia 属细菌(特别是 A. lannensis、A. krungthepensis 和 A. siamensis)具有产生多种生物胺的能力,从而将 Asaia 从单纯的“品质破坏者”角色,提升为具有潜在化学毒理学风险的“健康威胁因素”。尽管大部分 A. lannensis 菌株表现为低产胺表型,但像 A. lannensis 12 这样的高产菌株的出现,表明菌株间存在显著差异,这种产胺能力的异质性是菌株特异性状,可能与脱羧酶基因的存在与表达差异有关,这提示了未来风险监测中菌株特异性筛查的重要性。
其次,研究发现的生物胺浓度范围,特别是 A. lannensis 12 产生的超过 800 mg L–1的水平,引发了严重的安全关切。虽然目前对于非酒精饮料中的生物胺尚无全球统一的法规限量,但多篇综述指出,总浓度超过约 100 mg L–1时,对普通人群的健康风险可能性会增加。本研究中某些菌株的产胺能力远超此水平,意味着如果受高污染的产品被摄入,可能导致生物胺相关的食物中毒风险,尤其是对于体内胺类解毒系统(如单胺氧化酶、二胺氧化酶)功能较弱的个体。这凸显了在饮料生产过程中,对 Asaia 属细菌,尤其是 A. lannensis 进行严格监控的必要性。
再者,该研究克服了 Asaia 菌种鉴定的技术瓶颈。由于商业鉴定系统中缺乏 Asaia 的数据,常规方法难以准确识别。本研究通过建立包含参考菌株蛋白质谱的内部 MALDI-TOF MS 数据库,并与 16S rRNA 测序相结合,为未来快速、准确地鉴定饮料污染中的 Asaia 菌株提供了可行的技术方案,相关数据已公开共享,有助于提升行业检测能力。
最后,研究结果对饮料安全生产提出了明确警示。Asaia 菌不仅能形成难以清除的生物膜,还能在低温、防腐剂等压力下进入“活的但非可培养”(Viable But Non-Culturable, VBNC)状态,从而逃逸常规检测,造成持续性污染。结合其新发现的产胺能力,这意味着 Asaia 污染不仅是感官品质问题,更是隐藏的化学危害。因此,在饮料生产的卫生设计和过程控制中,需要采取更有效的策略来抑制或杀灭这类细菌,例如探索新型物理处理、包装技术,或筛选可降解生物胺的微生物等,以从源头上控制风险,确保终端产品的微生物与化学双重安全。
综上所述,这项研究首次揭开了 Asaia 属细菌作为生物胺潜在生产者的面纱,其结论强调了在非酒精饮料行业加强针对此类污染菌的监测、识别与控制的紧迫性,为保障全球饮料安全提供了新的科学依据和风险管理方向。