环境细菌代谢物在食品加工过程中对单种及多物种生物膜的控制

《Scientific Reports》：Control of single and multi-species biofilms in food processing by environmental bacteria metabolites

　　

摘要

在食品加工环境中，食品腐败细菌在表面形成生物膜的问题仍是食品安全领域的重大挑战，因为这些细菌对传统消毒剂具有更强的抗性。食品容易因Bacillus cereus、Bacillus subtilis和Shewanella putrefaciens等食品腐败病原菌的生长而变质。这类污染物会降低食品质量，增加食物中毒的风险，并造成巨大的经济损失。这些病原菌能够形成生物膜，同时对抗菌化合物产生抗性。目前处理食品腐败问题通常采用化学防腐剂或物理方法，但这些方法可能无法有效控制细菌形成的生物膜，还可能对人类健康产生副作用。在自然环境中，多物种共生的生物膜更为常见。因此，本研究旨在通过测定不同细菌代谢物抑制和破坏单物种及多物种生物膜的时间，评估从环境来源中提取的细菌代谢物在控制生物膜方面的潜力。研究考察了环境中的Enterobacter sp. B10和J70菌株所产生的代谢物对Bacillus cereus、Bacillus subtilis和Shewanella putrefaciens单物种及多物种生物膜的影响。这些代谢物通过乙酸乙酯提取，随后通过结晶紫试验检测其抑制和破坏生物膜的效果。通过GC–MS和LC–MS进行化学成分分析，利用盐水虾致死试验评估毒性，再通过扫描电子显微镜观察生物膜形态。两种提取物均表现出显著的抗生物膜活性。J70提取物对B. cereus生物膜的破坏效果最佳，破坏率约为60%；而多物种混合生物膜的破坏率为26%至60%。B10提取物对B. cereus生物膜的破坏率约为55%，多物种混合生物膜的破坏率为24%至63%。GC–MS和LC–MS分析显示，不饱和脂肪酸、环二肽以及酚类相关化合物可能是具有活性的代谢物。毒性测试结果显示其LC??值大于1000 ppm，说明其急性毒性较低。这些研究结果表明，环境中的细菌代谢物是一种具有前景的天然且安全的替代方案，可用于控制与食品腐败相关的单物种及多物种生物膜，从而助力提升食品安全管理水平。