新型溶菌性凯芬病毒噬菌体 vB-EcoP-B10 的分离及其用于控制食品接触表面和生牛肉中产肠毒素性大肠杆菌（STEC）的食品相关评估

《Food Research International》：Isolation and food-relevant evaluation of a novel lytic Kayfunavirus phage vB-EcoP-B10 for controlling STEC on food-contact surfaces and in raw beef

　　• 使用牛场来源的 STEC B10 分离出一种新型裂解性 *Kayfunavirus* 噬菌体。• vB-EcoP-B10 结合了基因组安全性、快速裂解和耐受胁迫的能力。• vB-EcoP-B10 裂解了 O157:H7 及其他致病性 *E. coli* 菌株，以及选定的 *Salmonella* 分离株。• 成熟 STEC 生物膜在不锈钢食品接触表面上减少。• vB-EcoP-B10 抑制了生牛肉中的 B10 和 O157:H7。## 引言产志贺毒素 *Escherichia coli* (STEC) 是一种主要的食源性病原体，具有引发从腹泻到出血性结肠炎和溶血性尿毒综合征等多种疾病的潜力 (Catherine 等，2024)。尽管 STEC 与多种食品载体有关，包括新鲜农产品、发芽种子和香草 (Delbeke 等，2015; Kintz 等，2019; Marshall 等，2020; Quinn 等，2024)，牛肉仍然是一个主要的关注点，因为牛是重要的储存库，污染可能发生在屠宰、加工、运输或处理过程中。许多 STEC 疫情与牛肉及牛肉产品有关，对公共健康和肉类产业构成了持续威胁 (Baranzoni 等，2014; Choo 等，2023)。例如，2012 年加拿大一起由机械嫩化牛肉引起的 *E. coli* O157:H7 疫情导致了 18 例确诊病例和约 4000 吨牛肉召回 (Currie 等，2019)，而 2019 年美国一起与碎牛肉相关的多州 STEC O103 疫情导致了 209 例感染和 29 例住院 (Alharbi 等，2022)。O157:H7 仍然是最著名的 STEC 血清型，但包括 O26、O45、O103、O111、O121 和 O145 在内的主要非 O157 血清群也在生牛肉和其他食品商品中构成关键的食品安全风险 (Valilis 等，2018; Wasilenko 等，2014)。生物膜的形成进一步 complicates（使……复杂化）了肉类加工环境中 STEC 的控制。STEC 可以附着在食品接触表面并嵌入细胞外聚合物中，从而增加了对干燥、清洁程序和消毒剂的耐受性 (Oliulla 等，2024)。不锈钢广泛用于肉类加工设施；一旦受到污染，它可能成为 STEC 反复转移到设备、原料和肉制品的储存库。疫情调查还表明，肉类处理场所的交叉污染有助于 STEC 的传播，支持了对食品接触表面 STEC 控制的需求 (Wilson 等，2018)。因此，有效的控制策略不仅要减少浮游 STEC 细胞，还应针对加工表面上与生物膜相关的细胞。表面相关生物膜模型和食品基质测定对于将实验室抗菌筛选与实际肉类加工应用联系起来至关重要 (Jaroni 等，2023)。传统的控制措施，包括化学防腐剂和抗生素，在肉类相关的食品安全应用中存在明显的局限性。化学处理可能引发对残留物和消费者接受度的担忧，而过量使用抗生素会导致抗菌素耐药性和环境压力 (Chen 等，2014; Majowicz 等，2014; Puva?a & De Llanos Frutos, 2021)。对于 STEC，情况甚至更加复杂，因为某些抗生素可能会诱导 *stx* 表达并增加与志贺毒素释放相关的风险。这些局限性促使人们对包括噬菌体在内的替代策略在食品安全应用中的兴趣增加 (Pu?o-Sarmiento 等，2020)。噬菌体是专门感染和裂解易感细菌的细菌病毒 (Necel 等，2020)。在传统的除菌方法受到残留物担忧、微生物耐受性或抵抗力以及冷链管理限制约束的情况下，基于噬菌体的生物防治提供了一种有针对性的、无残留的替代方案 (Jo 等，2026)。以前的研究已恢复裂解性噬菌体并评估了其在选定食品基质和食品接触表面模型中减少 STEC 或 *E. coli* O157:H7 的可行性，包括牛肉、生菜、不锈钢和其他硬表面 (Carter 等，2012; Jaroni 等，2023; Tomat 等，2014; C. Wang 等，2020)。然而，对于牛肉相关系统中的 STEC 控制，噬菌体分离只是第一步。有用的候选者应具有安全的基因组谱，在与食品处理相关的条件下保持活性，并在细菌受生物膜保护或嵌入生肉基质时保持有效性。报道的 STEC 或 *E. coli* 噬菌体在宿主范围和环境稳定性方面有所不同，以前的应用研究评估了噬菌体在选定实验设置下的效力，例如浮游培养、食品接触表面模型或有限的食品基质 (Carter 等，2012; Jaroni 等，2023; Tomat 等，2014)。因此，新的 STEC 噬菌体不仅应在浮游培养中评估，还应在食品接触表面生物膜和生牛肉模型中评估。在本研究中，我们使用牛场来源的 STEC 菌株 B10 作为宿主，从牛场废水中分离出裂解性噬菌体 vB-EcoP-B10。然后我们表征了其形态、基因组、分类地位、宿主范围、生长动力学以及在温度、pH 和紫外线胁迫下的稳定性。在宿主范围结果的指导下，我们使用分离宿主 B10 和公认的 STEC 血清型 O157:H7 分三个步骤测试噬菌体：浮游抑制、不锈钢 coupon 上的生物膜减少以及生牛肉挑战模型中的 STEC 控制。我们还检查了噬菌体是否可以从牛肉表面回收以及噬菌体处理是否影响基本的牛肉质量属性。这种设计使我们能够在两个与牛肉相关的污染环境中评估 vB-EcoP-B10：不锈钢食品接触表面上的成熟生物膜和生牛肉中的 STEC 污染。## 章节摘要### 菌株和培养条件总共使用了 50 种细菌菌株来评估噬菌体 vB-EcoP-B10 的宿主范围和食品安全相关性。菌株面板包括 42 株致病性 *E. coli*、7 株 *Salmonella* 和 1 株 *Staphylococcus aureus*。所有菌株的完整细节，包括菌株编号、来源、血清型或致病菌型以及裂解谱，见表 1。致病性 *E. coli* 集合覆盖了五种主要致病菌型：肠聚集性 *E. coli* (EAEC)、肠侵袭性 *E. coli* (EIEC)，### 噬菌斑形态和透射电镜观察成功分离了噬菌体 vB-EcoP-B10。在 LB 琼脂平板上，它形成直径约为 5 mm 的大型、界限清晰的噬菌斑。在噬菌斑周围还观察到一个逐渐扩大的晕圈，这可能表明存在假定的解聚酶活性 (图 1A)。透射电子显微镜显示，vB-EcoP-B10 具有直径约为 117 nm 的对称二十面体衣壳和长度约为 80 nm 的非收缩尾 (图 1B)。### 基因组特征和安全性评估全基因组## 讨论肉类加工系统中的 STEC 控制需要能在多个污染生态位中起作用干预措施。细胞可能持续存在于不锈钢食品接触表面的成熟生物膜中，也可能在处理或储存期间污染生肉基质 (Brookes 等，2015; Hussein, 2007)。vB-EcoP-B10 的价值不仅在于其分类学上的新颖性，还在于其能够将基于基因组的安 全性、生物鲁棒性、表面生物膜控制和生牛肉验证联系起来。## 结论在本研究中，裂解性噬菌体 vB-EcoP-B10 是使用牛场来源的 STEC 菌株 B10 作为宿主从牛场废水中分离出来的。形态、基因组和系统发育分析将 vB-EcoP-B10 确定为 *Kayfunavirus* 属内的一个新物种。该噬菌体显示出有利的基于基因组的安全概况，没有检测到溶原性相关基因、已知毒素基因、抗菌素耐药性基因或编码 tRNA 的序列。它还表现出有用的生物特性，包括一个## CRediT 作者贡献声明**Yuxin Mu:** 写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，资源，方法论，形式分析，数据整理。 **Min Li:** 验证，资源，方法论。 **Xiangqi Bai:** 调查，形式分析。 **Qianhong Li:** 验证，软件。 **Xiaodong Xia:** 资源，方法论，调查。 **Ting Zhou:** 可视化，资源。 **Chunling Zhang:** 调查，形式分析。 **Ying Yu:** 监督，资源。 **Yanna Dai:** 资源，调查。 **Jifeng Pu:** 监督，调查。 **Hu Pan:**## 竞争利益声明作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，可能会影响本文中报告的工作。## 致谢本研究得到了西藏自治区重点研发与转化计划 (XZ202501ZY0098)、国家重点研发计划 (政府间国际科技创新合作重点专项，2025YFE0103400)、拉萨中央引导地方科技发展基金 (LSKJ202455)、陕西省重点研发计划 (编号 2024NC-GJHX-23、编号 2024NC2-GJHX-26 和编号。Yuxin Mu|Min Li|Xiangqi Bai|Qianhong Li|Xiaodong Xia|Ting Zhou|Chunling Zhang|Ying Yu|Yanna Dai|Jifeng Pu|Hu Pan|Xin Wang