壳寡糖-表没食子儿茶素没食子酸酯偶联物与乳链菌肽对海产品相关弧菌属、气单胞菌属和希瓦氏菌属的协同抑制作用

《Foods》:Synergistic Effects Between Chitooligosaccharide–Epigallocatechin Gallate Conjugate and Nisin on Inhibition of Seafood-Associated Vibrio spp., Aeromonas spp., and Shewanella spp.

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月31日 来源:Foods 6.0

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  即食亚洲月壳贝(RAM)可能携带海产品相关的腐败菌和机会致病菌,导致品质劣变和食品安全问题。本研究调查了从RAM中分离的海产品相关细菌的微生物多样性、毒力相关表型,以及壳寡糖-表没食子儿茶素没食子酸酯偶联物(CEGC)与乳链菌肽联合使用的抗菌活性。共对102株

  
即食亚洲月壳贝(RAM)可能携带海产品相关的腐败菌和机会致病菌,导致品质劣变和食品安全问题。本研究调查了从RAM中分离的海产品相关细菌的微生物多样性、毒力相关表型,以及壳寡糖-表没食子儿茶素没食子酸酯偶联物(CEGC)与乳链菌肽联合使用的抗菌活性。共对102株细菌分离株通过MALDI-TOF/MS进行鉴定,其中弧菌属、气单胞菌属和希瓦氏菌属为主要菌属。部分分离株表现出蛋白水解活性和溶血活性,表明其具有腐败潜力和毒力相关特征。多变量分析显示,不同细菌分离株在抗菌药物敏感性和毒力相关表型方面存在广泛差异。棋盘法测定表明,CEGC与乳链菌肽对副溶血性弧菌和河流弧菌具有协同效应(FICI = 0.50)。其余菌株表现为相加效应,但嗜水气单胞菌表现为无关效应(FICI = 1.06)。联合处理显著抑制了细菌生长和生物被膜形成,对副溶血性弧菌的生物被膜减少率约为95%。共聚焦激光扫描显微镜和扫描电子显微镜观察到严重的膜破裂、通透性增加、细胞变形及生物被膜结构坍塌。此外,CEGC-乳链菌肽组合在冷藏RAM中有效抑制了副溶血性弧菌的生长。这些研究结果表明,CEGC与乳链菌肽联合使用是一种有前景的天然抗菌策略,可用于提高即食海产品的安全性和减少微生物腐败。
论文解读:壳寡糖-EGCG偶联物与乳链菌肽协同抑制海产品相关腐败菌和致病菌的研究

一、研究背景与目的

海产品尤其是双壳贝类因其滤食特性,极易从水生环境中富集 pathogenic 和 spoilage 微生物,导致品质劣变和食品安全隐患。即食亚洲月壳贝(Amusium pleuronectes)是东南亚地区重要的经济贝类,常以即食冷鲜产品形式销售。弧菌属(Vibrio spp.)、气单胞菌属(Aeromonas spp.)和希瓦氏菌属(Shewanella spp.)是海产品中常见的主要细菌类群。副溶血性弧菌、河流弧菌等致病菌可导致胃肠炎、败血症等人类疾病;嗜水气单胞菌等机会致病菌在冷藏条件下仍能生长;希瓦氏菌则是特征性的腐败菌,可产生硫化氢等异味化合物。此外,生物被膜的形成增强了细菌在不良环境下的存活能力,并提高了对抗菌药物的耐受性。多重耐药菌株的不断出现,使得寻找安全有效的天然抗菌策略成为海产品保鲜领域的研究热点。

目前,壳寡糖(COS)与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的偶联物(CEGC)以及天然细菌素乳链菌肽(nisin)各自的抗菌活性已有研究,但二者联合对海产品来源的弧菌、气单胞菌和希瓦氏菌的协同抑制作用尚未见系统报道。本研究旨在从即食亚洲月壳贝中分离鉴定相关细菌,评估其毒力表型,并系统研究CEGC与乳链菌肽联合使用的协同抗菌效果及其作用机制,为开发天然抗菌保鲜策略提供科学依据。

二、研究设计与技术方法

研究人员从泰国宋卡府当地零售市场和线上分销商共采集25份即食冷鲜亚洲月壳贝样品,无菌分离食用部分后进行微生物学分析。采用选择性培养基对目标菌群进行计数和分离,结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF/MS)进行物种鉴定。通过肉汤微量稀释法测定最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC),采用棋盘微量稀释法评估联合抗菌效果并计算分数抑菌浓度指数(FICI)。利用结晶紫染色法定量生物被膜形成量,通过碘化丙啶(PI)染色结合共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)评估细胞膜通透性,利用扫描电子显微镜(SEM)观察细胞形态变化,并采用主成分分析(PCA)和Pearson相关热图分析多变量关系。

三、主要研究结果

1. 细菌多样性与抗菌药物敏感性

RAM样品的平均需氧菌平板计数为5.7 ± 0.4 log CFU/g,其中希瓦氏菌属数量最高(5.9 ± 0.5 log CFU/g),其次为气单胞菌属(5.6 ± 0.3 log CFU/g),副溶血性弧菌和蔗糖发酵弧菌分别为3.2 ± 0.4和3.4 ± 0.5 log CFU/g。共获得102株分离菌,经MALDI-TOF MS鉴定,副溶血性弧菌占比最大(26.5%)。值得注意的是,TCBS琼脂上部分疑似弧菌的菌落实际为希瓦氏菌、变形杆菌等非弧菌细菌,表明选择性培养基在复杂海产品菌群中的应用具有一定局限性。抗菌活性测定结果显示,CEGC的MIC值范围为156~625 μg/mL,显著低于乳链菌肽的2500~5000 μg/mL,表明CEGC对革兰氏阴性海产品细菌具有更强的抗菌活性。

2. 毒力相关表型特征

多数分离株表现出蛋白水解活性,其中部分溶藻弧菌菌株产蛋白酶能力最强(透明圈直径18~21 mm)但无溶血活性。多种气单胞菌分离株同时表现出溶血活性和蛋白酶活性,尤其是嗜水气单胞菌、维氏气单胞菌和贝斯达气单胞菌,提示其具有更强的毒力潜力。部分希瓦氏菌菌株表现出较强的溶血活性。同一菌种内不同菌株的表型存在显著差异,说明仅靠物种鉴定难以准确评估致病风险。

3. CEGC与乳链菌肽的协同抗菌作用

棋盘法结果显示,CEGC与乳链菌肽对副溶血性弧菌和河流弧菌呈现协同效应(FICI = 0.50),对溶藻弧菌、腐败希瓦氏菌和维氏气单胞菌呈相加效应(FICI = 1.00),而对嗜水气单胞菌为无关效应(FICI = 1.06)。联合处理显著降低了两种抗菌剂的使用浓度。

4. 杀菌动力学与生长抑制

在24 h灭活试验中,未经处理的对照组细菌从初始5.60~6.00 log CFU/mL增殖至8.75~9.05 log CFU/mL。联合处理使副溶血性弧菌、河流弧菌和溶藻弧菌分别降至3.70、4.25和5.05 log CFU/mL,较对照组分别减少约5.05、4.60和3.80 log CFU/mL。联合处理对气单胞菌和希瓦氏菌的抑制效果同样显著,但程度略低于弧菌属。

5. 生物被膜抑制

结晶紫染色定量分析显示,副溶血性弧菌具有最强的生物被膜形成能力(OD570 = 1.27),联合处理后生物被膜量降至0.06,抑制率约95%。河流弧菌和溶藻弧菌的OD570值分别降至0.14和0.12。气单胞菌和希瓦氏菌的生物被膜形成也显著减少。

6. 细胞膜损伤机制

PI荧光染色和SEM观察表明,联合处理引起最严重的细胞膜损伤。未经处理的细胞保持完整的杆状形态和光滑表面,而联合处理后的细胞出现广泛的膜破裂、表面塌陷、碎片化和胞内物质泄漏,部分细胞完全丧失可辨认结构。副溶血性弧菌和河流弧菌的膜损伤程度最为严重。

7. 副溶血性弧菌生物被膜结构变化

CLSM分析显示,未处理对照组的生物被膜厚度为81.0 ± 3.9 μm,CEGC和乳链菌肽单独处理后分别降至50.1 ± 2.7和47.7 ± 3.0 μm,而联合处理使生物被膜厚度降至32.5 ± 4.0 μm,减少约60.5%。联合处理后的生物被膜呈现稀疏的细菌分布和紊乱的结构。

8. 冷藏RAM中的抗菌验证

在4 °C冷藏3天的接种RAM模型中,未经处理的副溶血性弧菌从6.73略降至6.57 log CFU/g。CEGC单独处理(313 μg/mL)使菌数从6.03降至3.09 log CFU/g,乳链菌肽单独处理(2500 μg/mL)使菌数从5.80降至3.07 log CFU/g。而联合处理(78 μg/mL CEGC + 625 μg/mL nisin)使副溶血性弧菌降至不可检出水平(<2 log CFU/g),表现出最强的抗菌效果。

四、讨论与结论

本研究证明即食亚洲月壳贝携带多种具有腐败潜力和毒力特征的机会致病菌。CEGC通过其阳离子特性和酚类结构破坏细菌外膜,增加膜通透性,从而促进乳链菌肽穿透外膜屏障并作用于细胞质膜形成孔道,实现协同杀菌效果。该组合在降低各组分有效浓度的同时,在复杂食品基质中仍保持高效抗菌活性,对感官品质的潜在影响较小。本研究为海产品保鲜提供了基于天然抗菌剂的联合应用策略,具有重要的理论意义和应用价值。未来研究应进一步探讨其长期抗菌效力、感官品质影响和分子作用机制,并在中试和商业化规模条件下验证其有效性和可行性。
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