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金黄色葡萄球菌(简称金葡菌)是常见的食源性致病菌之一,广泛分布在自然界中,可以通过对食品的污染引发食物中毒导致食源性疾病,每年世界各地因金葡菌引发的食物中毒事件层出不穷。其中冷冻冷藏食品被金葡菌污染的事件更是屡见不鲜。冷冻冷藏是食品在运输、配送和贮存过程中维持食品品质,延长保质期的重要手段,而金葡菌具有较强的耐冷性,因此这种食品保藏手段也并非完全安全。如果受到金葡菌污染,冷冻贮藏过程中一旦出现温度波动导致食品冻融或脱离冷链,温度上升,病原菌会迅速生长繁殖,作出冷应激响应甚至可能增加致病风险,因此了解其响应冷冻胁迫的致病性的变化及应激调控机制对金葡菌的防控具有重要意义。鹰嘴豆素A是一种在鹰嘴豆、花生和其他豆类中发现的异黄酮类化合物,具有多种生物活性,对金葡菌具有抗菌性,然而对金葡菌是否具有抗生物被膜活性尚未有研究报道。本文分析了金葡菌冷链波动温度条件下的存活动力学,并探讨了其响应冷冻胁迫后生物被膜形成及黏附特性的变化及分子机制,最后探讨了鹰嘴豆素A对冷冻胁迫后金葡菌生物被膜的抑制作用,为未来研究通过靶点开发金葡菌生物被膜抑制剂提供了理论依据。主要研究内容及结果如下:(1)冷链温度条件下金葡菌的动力学存活模型的构建选取模拟冷链的跨冻融波动温度条件及恒温冷藏温度条件下生鲜猪肉中金葡菌的时间存活曲线,采用一步分析法结合初级模型Logistical模型和次级模型Huang平方根模型进行动力学参数的确定。动力学分析结果表明,最小生长温度Tmin为6.85℃,金葡菌可能在低于最小生长温度Tmin的条件下以每摄氏度3.63×10-3CFU/mL/h的速率死亡。模型验证分析结果表明,无论是在动态温度还是静态温度条件下金葡菌的生长和存活均得到了准确的预测,验证的均方根误差RMSE<0.44 Log CFU/mL。对于所有验证测试,73.9%的残差误差在实验观察值的±0.5 Log CFU/mL范围内。偏差因子Af和准确因子Bf分别为1.05和0.98,表明模型是高度可预测的。研究结果表明,一步动态分析是一种准确有效的方法,可用于直接构建预测模型和估计冷链波动条件下食品中微生物生长和存活的动力学参数。(2)探讨响应冷冻胁迫后金葡菌的蛋白分子特征基于串联质量标签(TMT)标记和液相色谱/质谱联用分析LC-MS/MS探讨了-20℃冷冻胁迫5天后在适温(37℃)条件下复苏2 h后的金葡菌的蛋白质组学特征。质谱分析结果显示,共鉴定出1993个蛋白质,其中1882个蛋白质被定量。倍数变化阈值设置为1.5(冷冻组/对照组),结果显示定量的差异表达蛋白(DEPs)中335种蛋白质被上调,255种蛋白质被下调(P<0.05)。基于Gene Ontology GO分析,KEGG通路分析及蛋白结构域的分析显示核糖体功能、代谢、RNA修复、群集感应(QS)系统、应激反应及被膜黏附相关蛋白在冷冻胁迫后受到差异调节(P<0.05)。此外,在金葡菌对冷冻应激的响应中观察到显著的赖氨酸乙酰化和丙二酰化信号。本研究为探讨金葡菌响应冷冻应激的分子机制提供了研究基础,并为制定控制金葡菌的策略提供了潜在的分子靶标。(3)冷冻胁迫对金葡菌生物被膜形成能力及黏附特性的影响探讨了不同冷冻胁迫1、2、4、5、6和9天数后在适温37℃,以1h为间隔,复苏不同时间(0-7h)的金葡菌生物被膜形成能力的变化。结果显示,从冷冻5天开始,随着冷冻天数的延长及复苏时间的延长,冷冻胁迫可以显著增加金葡菌生物被膜的形成能力。采用斑点实验dot-blot,琼脂糖凝胶电泳等手段检测被膜胞外聚合底物包括细胞间黏附素PIA,胞外核酸eDNA等的分泌表达水平进一步证明了冷冻胁迫对金葡菌生物被膜形成能力的影响。结果显示冷冻胁迫通过增加金葡菌生物被膜胞外基质EPS的表达水平进而增加生物被膜的形成能力。另外通过细菌计数和间接免疫荧光探讨了冷冻胁迫对金葡菌黏附A549上皮细胞的能力的影响。同样的结果显示,冷冻胁迫后的金葡菌对A549细胞的黏附能力显著增强,同时增加了其对炎症因子释放的促进。(4)探讨鹰嘴豆素A对金葡菌的抗生物被膜活性基于TMT蛋白组分析,筛选出响应冷冻胁迫调控生物被膜及致病性相关的重要蛋白分选酶Sortase A,烯醇化酶Enolase及N-乙酰氨基葡糖转移酶IcaA作为分子靶标筛选天然抑制剂。通过分子对接探讨了天然化合物鹰嘴豆素A与三个受体蛋白的结合模式。随后进一步验证了鹰嘴豆素A对金葡菌的抗生物被膜活性。结果表明鹰嘴豆素A对冷冻胁迫后及未经冷冻处理的金葡菌均具有良好的抗生物被膜活性。结果显示在2 MIC(128 μg/mL)浓度条件下鹰嘴豆素A对成熟生物被膜清除率达到24.8%-52.1%(P<0.05),而在256μg/mL时观察到生物被膜生物量显著(P<0.01)减少,清除率达到46.2%-78.4%。进一步探讨了鹰嘴豆素A对不同食品接触材料上已形成的金葡菌生物被膜的清除活性。结果显示在256 μg/mL浓度下,不锈钢片和玻璃片上被膜态菌量分别减少了 3.08 log/cm 2和2.71 log/cm2,表明了鹰嘴豆素A对不同食品材质接触面上的生物被膜具有良好的清除活性。另外,鹰嘴豆素A也可以通过抑制基因icaA,srtA,eno的表达调控EPS的分泌水平及细胞间的黏附而有效地抑制生物被膜的形成。本研究为探讨冷冻胁迫后金葡菌响应应激机制提供理论依据并且为开发针对金葡菌生物被膜的防控手段提供分子靶点及研究基础。