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食品环境中单核细胞增生李斯特菌菌膜形成、转移及防控措施研究进展

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食品科学杂志 2021-09-17 22:53

单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)是一种革兰氏阳性杆菌,常见于生鲜或加工食品、家养或野生动物中,它能够引起李斯特菌病,导致幼儿、老年人以及易感人群患败血症、脑膜炎等疾病以及孕妇流产。欧洲食品安全局和欧洲疾病预防控制中心报道了欧洲2018年由单核细胞增生李斯特菌引起的食源性疾病2 549 例,其中死亡病例229 例。美国疾病预防控制中心在2019年报道了24 例李斯特菌病例,其中22 例住院病例,2 例死亡病例。2013—2017年,中国也报道了211 例李斯特菌病病例,致死率达26.1%。因此,单核细胞增生李斯特菌对食品环境的污染值得加强关注。

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上海理工大学医疗器械与食品学院的孙琳珺、董庆利*等人首先总结了食品环境中单核细胞增生李斯特菌菌膜形成能力的研究,其次综述了单核细胞增生李斯特菌菌膜形成和转移影响因素的研究进展,最后着重对单核细胞增生李斯特菌菌膜从预防和控制两个方面进行较为全面的概述,以期为研究单核细胞增生李斯特菌在食品环境中的菌膜污染因素及途径提供参考,同时也为食源性致病菌的风险评估提供理论依据。

1、食品环境中单核细胞增生李斯特菌菌膜形成能力

近5 年来,食品生产中养殖、屠宰、加工以及零售等阶段的单核细胞增生李斯特菌菌膜形成能力如表1所示。单核细胞增生李斯特菌具有良好的菌膜形成能力且不同菌株的菌膜形成能力有所差异,因此,更多具有代表性的单核细胞增生李斯特菌菌株需要进行进一步的研究,从而更加深入了解单核细胞增生李斯特菌的菌膜形成过程。其次,对于单核细胞增生李斯特菌菌膜的判断标准也各有不同,并且不同测定方法获得的数据也不具有可比性。此外,就1 种单核细胞增生李斯特菌菌膜测定方法来说,不同研究对菌膜的强弱判断标准也有所不同。以上两个问题导致数据之间缺乏可比性,从而对单核细胞增生李斯特菌菌膜形成强弱的判断缺乏依据。所以,统一菌膜强弱评判标准以及建立菌膜测定方法之间的联系是目前亟待解决的问题。

2、单核细胞增生李斯特菌菌膜形成与转移影响因素

单核细胞增生李斯特菌菌膜形成影响因素

内部形成影响因素

单核细胞增生李斯特菌菌膜形成受多种内部因素的影响。首先,菌株表面特性例如疏水性、黏液产生能力以及自聚能力等对菌膜形成可能产生影响。然而,也有研究发现菌膜形成与细胞表面疏水性并无显著性关联。其次,不同采样来源的单核细胞增生李斯特菌形成菌膜的能力也有所差异。除此之外,单核细胞增生李斯特菌中的胞外核糖核酸和质粒对菌膜的形成也具有显著影响。最后,大量研究表明基因的调控与单核细胞增生李斯特菌菌膜的形成也具有显著联系。当一些毒力基因或者胁迫基因(表2)缺失后,单核细胞增生李斯特菌的初步黏附以及菌膜形成量呈现下降趋势并在极端环境下的存活能力降低。

外部形成影响因素

温度和培养成分是研究最多的两个外边形成因素。当温度上升时,通常会促进单核细胞增生李斯特菌菌膜的形成,单核细胞增生李斯特菌菌膜的形成与培养环境中的营养成分也有重要的联系。另外,菌膜的湿度、培养时间和黏附材质也影响了单核细胞增生李斯特菌菌膜的形成量。在复杂的微生物环境中,两菌和多菌之间的相互作用也影响了单核细胞增生李斯特菌菌膜的形成,当单核细胞增生李斯特菌与其他菌株混合培养时,其菌膜形成量将低于单菌培养时菌膜形成量。

单核细胞增生李斯特菌菌膜转移影响因素

单核细胞增生李斯特菌菌膜一旦形成,就难以彻底去除,继而会导致交叉污染,扩大了单核细胞增生李斯特菌的传播与污染范围。目前关于单核细胞增生李斯特菌菌膜转移的研究主要是模拟不同食品环境因素对菌膜转移的影响以及对比有无菌膜下单核细胞增生李斯特菌的转移情况以及消杀状态下单核细胞增生李斯特菌菌膜的转移,通过建立模型,可以更直观地了解在食品环境中单核细胞增生李斯特菌菌膜的转移情况(图1)。

3、单核细胞增生李斯特菌菌膜防控措施

物理措施

近年来,物理控制措施不断改进,最初研究发现通过在设备表面镀铜纳米粒子膜层可以明显对单核细胞增生李斯特菌与铜绿假单胞菌单菌的初期黏附具有显著抑制效果。随着研究的深入,目前物理措施主要分为两种,一种是光动力灭菌技术,另一种则是冷大气等离子体灭菌技术。李红爱等将质量浓度10 μg/mL亚甲基蓝作为光敏剂,通过光动力灭菌技术,经200 mW/cm 2 的可见光照射30 min后单核细胞增生李斯特菌菌膜的失活率可达99.99%以上。姜黄素作为介导光动力学的灭活物质也被发现能够改变单核细胞增生李斯特菌菌膜的形态以及黏附能力,因此可以有效消除单核细胞增生李斯特菌菌膜。相比于光动力灭菌技术来说,冷大气等离子体的研究更为广泛。

化学措施

食品工厂消毒杀菌剂如季铵盐消毒剂、氯溶液、次氯酸溶液、过氧乙酸等常用于工厂设备表面的化学消毒杀菌剂。Poimenidou等研究了商业杀菌剂的最小抑菌浓度以及去除菌膜浓度并且观察各株单核细胞增生李斯特菌在72 h后菌膜对杀菌剂的抗性后发现单核细胞增生李斯特菌菌膜形成能力与最小抑菌浓度呈正相关,而菌膜形成能力越好,对杀菌剂的抗性也越大。

另外,其他具有杀菌消毒效果的化学试剂例如乙酸、乳酸、次氯酸钠以及乙酰丙酸加硫酸钠混合杀菌剂等对单核细胞增生李斯特菌混菌的杀菌效果也受到关注和研究。Lee等运用乙酸对单核细胞增生李斯特菌在两种不同材质表面形成的菌膜进行不同时间处理的失活研究。结果发现处理60 s后菌膜菌量几乎全部失活,而到180 s时细胞全部破坏。Chen Dong等发现2%乳酸钠加3%乳酸对单核细胞增生李斯特菌菌膜灭活效力最好。

生物措施

如表4所示,在当前研究中,生物控制措施主要分为植物精油及其提取物、噬菌体、乳杆菌及其细菌素以及抑菌肽等。大量研究表明植物精油及其提取物对单核细胞增生李斯特菌菌膜具有有效抑制效果。植物精油及其提取物能够抑制单核细胞增生李斯特菌的生长,并且改变单核细胞增生李斯特菌菌膜的形状。

联合处理控制措施

冷大气等离子体、化学消毒剂以及植物精油都被作为联合处理措施之一进行更好的菌膜去除。冷大气等离子体可以结合其他化学或者生物控制措施从而提高其杀菌效果。化学消毒剂也常与其他措施混用从而达到更好的杀菌效果。在联合处理控制措施中,植物精油常作为其中的措施之一。除此之外,两种生物措施的联合处理也具有更好的抑菌膜效果。

结 语

本文首先对近5 年食品环境中采样获得的单核细胞增生李斯特菌菌膜形成能力进行了总结,发现采样获得的所有单核细胞增生李斯特菌都能够形成菌膜,然而其形成能力有所不同;其次,本文概述了单核细胞增生李斯特菌菌膜形成的内部因素和外部因素,并且发现两者之间存在相互作用,同时也发现不同因素下单核细胞增生李斯特菌菌膜的转移也各不相同;最后对单核细胞增生李斯特菌菌膜防控措施通过预防和控制两个方面进行阐述,其中控制措施中包括物理控制措施、化学控制措施、生物控制措施以及联合处理控制措施。

本文《食品环境中单核细胞增生李斯特菌菌膜形成、转移及防控措施研究进展》来源于《食品科学》2021年42卷13期289-299页,作者:孙琳珺,张红芝,方太松,王园,刘阳泰,王翔,李红梅,李代禧,董庆利。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200525-288。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑:袁艺;责任编辑:张睿梅

图片来源于文章原文及百度图片

为进一步促进动物源食品科学的发展,带动产业的技术创新,更好的保障人类身体健康和提高生活品质,北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上,将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2021年11月27-28日在河南郑州共同举办“2021年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。

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