三种有机酸对单增李斯特菌诱导性耐酸响应研究

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单增李斯特菌是危害公共卫生安全的首要致病菌,能引起人、畜共患的李斯特菌病,人体感染后表现为败血症、脑膜炎和单核细胞增多,其致死率高达28%。肉类企业经常采用有机酸对其进行防控,之所以采用有机酸是因为其温和性、有效性及易实用性等优点能够满足当前消费者对于食品天然、新鲜、少加工及少添加剂等现代消费需求。有机酸通常以喷淋液的形式用于肉表面的清洗减菌如乳酸和醋酸等,或者以添加剂的形式直接添加于肉制品中来抑菌如乳酸盐和醋酸盐等,乙酰丙酸也因其具有同样的抑菌效果而引入使用。但是,研究发现单增李斯特菌在弱酸中生长一段时间后能够增强其后续的耐酸力,即诱导性耐酸力,这一弱酸诱导细菌产生的耐酸性能够同时增强细菌穿越胃液的能力并提高毒力,最终会导致高危菌株的出现,对消费者的健康安全造成很大威胁,因此对有机酸使用的安全性进行评估,对于保证肉制品安全和消费者安全健康具有十分重要的意义。之前的研究很少涉及到单增李斯特菌在即食肉制品及预制肉制品的弱酸性环境中生长后的后续耐酸性,也很少从有机酸酸根离子的角度对有机酸的诱导耐酸性进行研究。本研究以盐酸诱导条件为对照组,设定了pH6.0下,4.75mM的L-乳酸、乙酰丙酸及醋酸三种有机酸处理组,检测酸诱导后四株单增李斯特菌的后续耐盐酸/胆酸力,同时从细胞膜组分变化和细胞胞内代谢物的相对变化两方面进行相关机制的探讨。主要研究结果和结论如下:1.四株单增李斯特菌的基本生长状况:每一株单增李斯特菌在pH6.0的弱酸中的生长状类似,同一株细菌在相同时间进入对数期和稳定期,最大菌落数为8.9-9.21g CFU/mL;菌株间的生长状况有差异,菌株C1-056生长速率较大,比其他三株菌提前两个小时进入稳定生长期。选取了第4小时和第11小时(C1-056-第9小时)的细菌作为后续酸激的菌体样本。2.四株单增李斯特菌的基本耐盐酸和耐胆酸情况:处于稳定生长期的细菌的耐盐酸及耐胆酸盐的能力高于对数生长期。稳定期的细菌各菌株之间的耐盐酸及耐胆酸性差异不十分明显,对数期各菌株之间的耐酸性差异显著。血清型4b的耐酸性要高于血清型1/2a的细菌。细菌的耐胆酸性存在很大的个体差异,与血清型无明显相关性。3.三种有机酸对单增李斯特菌的诱导性耐酸响应:pH6.0的弱酸环境均诱导四株细菌产生了增强的后续耐盐酸能力,与盐酸对照组相比,三种有机酸诱导后均提高了细菌的后续耐酸性,各有机酸对单增李斯特菌诱导力的大小顺序依次为:醋酸>乙酰丙酸>L-乳酸。盐酸诱导后细菌的后续耐胆酸力减弱,但是有机酸的加入使各菌株的耐胆酸性增强。表明单增李斯特菌被有机酸诱导后其耐盐酸和耐胆酸能力的提高,不仅与pH梯度(氢离子的存在)有关,而且与有机酸酸根离子的存在有关。4.四株单增李斯特菌细胞膜脂肪酸的基本组成及酸诱导后细胞膜组分的改变:四株细菌在最适生长条件下生长至对数生长期时细胞膜均含有11种脂肪酸(C14-C18),包括6种支链脂肪酸,3种饱和直链脂肪酸及2种不饱和直链脂肪酸。其中前异脂肪酸的含量较高,多数菌株中各脂肪酸的含量顺序为ai-15>ai-17>i-15>i-17,且前两种脂肪酸的比例之和大于50%。酸诱导后细菌的细胞膜脂肪酸图谱发生改变,多数菌株的前异脂肪酸C15:0及直链脂肪酸C16:0含量有所降低,而异脂肪酸C15:0,C16:0,C17:0及前异脂肪酸C17:0含量均有所升高。C15/C17和;anteiso/iso旨肪酸的比值显著降低,饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比值并未发生显著变化,表明酸诱导后单增李斯特菌细胞膜的碳链长度增长,支链度降低但是饱和度未发生变化,也从一定程度上说明弱酸诱导后细菌的细胞膜流动性有所降低。但是有机酸处理组的细菌细胞膜中各脂肪酸含量(C15/C17除外)与盐酸对照组相比没有显著差异,表明氢离子的存在(pH梯度)是促使单增李斯特菌细胞膜脂肪酸图谱的变化的主导因素,与酸根离子的存在关系不大。结合有机酸诱导后细菌的耐酸响应结果,发现酸诱导后细胞膜脂肪酸图谱发生改变是有机酸对单增李斯特菌诱导性耐酸响应的原因之一,且这一过程酸根离子的贡献不大。相关分析后发现,有机酸对单增李斯特菌的诱导性耐酸力与细胞膜脂肪酸C15:C17比例的比值呈显著的负相关关系,比值越高,耐酸力越弱,进一步表明细胞膜脂肪酸的改变(碳链长度降低)是有机酸对单增李斯特菌产生诱导性耐酸响应重要原因之一。5.四株单增李斯特菌细胞内代谢组分的基本组成及酸诱导后细胞内代谢组分的改变:四株单增李斯特菌中共检测出54种代谢物,包括8种有机酸,9种碳水化合物及磷酸盐,21种氨基酸及16种以脂肪酸类物质为主的代谢物。含量较高的是氨基酸类,其次为脂肪酸类物质,糖类物质和有机酸类物质,甘油为所有代谢物中含量最高的成分。酸诱导后四株细菌中均发生变化的物质为2,4-二羟基丁酸,且所有酸处理组该物质的含量均低于空白对照组。果糖的含量在三株细菌(R2-499,C1-056及N1-227)中发生变化,且酸诱导组中的含量均显著低于对照组;葡萄糖在菌株R2-499和N1-227中的含量也发生显著变化,诱导组含量也显著低于对照组。但是上述物质的含量在有机酸处理组和盐酸对照组间没有显著差异,表明氢离子的存在(pH梯度)是促使单增李斯特菌细胞内2,4-二羟基丁酸,果糖及葡萄糖含量发生变化的主导因素,与酸根离子的存在关系不大。结合有机酸诱导后细菌的耐酸响应结果,发现酸诱导后细胞内2,4-二羟基丁酸,果糖及葡萄糖含量的改变是有机酸对单增李斯特菌诱导性耐酸响应的原因之一,且这一过程酸根离子的贡献也不大。天冬酰胺的含量在盐酸诱导后的菌株N1-227和N3-013中含量增加,但是有机酸的加入使其含量降低,这与有机酸对单增李斯特诱导后的耐胆酸盐的响应规律一致,表明天冬酰胺含量的改变与有机酸对单增李斯特菌的诱导性耐胆酸响应有关。四株细菌中L-乳酸处理组中乳酸的含量均高于其他处理组,两株细菌中(R2-499和C1-056)乙酰丙酸处理组的乙酰丙酸的含量均高于其他处理组,表明有机酸对单增李斯特菌产生的诱导性耐酸力与酸根离子的存在有关,具体来讲是与细胞内酸根离子的累积有关。
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