食源性金黄色葡萄球菌生物膜形成调控与生物防控策略研究进展

生物膜是很多食源性致病菌应对各种极端环境、杀菌理化因子以及维持菌体内环境稳定的重要基质屏障。数据显示,有超过80%的细菌感染由生物膜引起,尤以金黄色葡萄球菌感染多见。食源性金黄色葡萄球菌是引发细菌性食物中毒和食品安全事故的重要风险源,特别是多重耐药菌株。金黄色葡萄球菌的耐药性、致病性和免疫逃逸与生物膜复杂的三维结构有重大关系。由于生物膜结构基因和调控因子结构相对保守,现已成为金黄色葡萄球菌生物防控新的重要的效应靶点。本文从多糖细胞间黏附素、胞外DNA和生物膜形成相关蛋白等角度阐明了生物膜形成机制,从群体感应系统(如Agr系统和LuxS/AI-2群体感应系统)、全局性调控因子(如附属调节因子Sar和转录因子SigB)及双组分信号转导系统(如SrrAB系统、SaeRS系统、ArlRS系统、LytRS系统和WalKR系统)等角度系统阐述了生物膜形成调控机制。最后,从抗菌肽(蛋白)、植物源化合物、生物酶、抗菌药物等角度提出新的防控策略,以期为食源性金黄色葡萄球菌的生物防控提供指导。

膜曝气生物膜反应器处理航天生活废水效能研究

针对未来星球基地与长期地外飞行产生废水的处理需求,构建了膜曝气生物膜反应器(MABR),以探究该工艺对含尿液与卫生废水的模拟航天废水的处理效能。通过为期376 d的连续试验,开展了反应器启动和驯化,对含不同体积分数尿液的生活废水、飞行阶段废水的处理效能进行研究。结果表明,对尿液体积分数10%的生活废水,MABR稳定运行时可实现97%的总有机碳(TOC)去除率,以及83%的总氮(TN)去除率;对尿液体积分数40%的生活废水,可实现99%的TOC去除率,以及92%的总氮去除率;对飞行阶段废水,可实现98%的TOC去除率,以及65%的总氮去除率。从反应器的活性污泥中检测到丰富的反硝化细菌以及少量厌氧氨氧化菌。经历驯化后,MABR在286 d内对航天生活废水中碳、氮保持了较高的去除率,从而初步验证了该工艺应用于载人航天生活废水处理的可行性。

噬菌体防控沙门氏菌生物被膜的研究进展

沙门氏菌是重要的食源性致病菌,控制食品中沙门氏菌的污染,特别是防止其形成生物被膜交叉污染食品,对保障食品安全具有重要意义。现阶段传统的物理性、化学性控制措施都存在一定的局限性,难以有效将沙门氏菌生物被膜完全去除,因此,亟待开发针对沙门氏菌生物被膜的新型控制和清除策略。近年来噬菌体作为一种安全、有效、无残留的天然抑菌剂受到了普遍关注,与化学消毒剂相比,其具有特异性强、自我增殖快、安全性高、研发时间短等突出优势,在食源性致病菌生物被膜的控制和清除领域已表现出巨大潜力。该文综述了沙门氏菌生物被膜的结构成分与形成过程,并重点介绍了国内外用噬菌体破解沙门氏菌生物被膜的作用机制与应用现状。针对噬菌体的未来研究方向进行了展望,以期为食品加工过程中沙门氏菌生物被膜的有效控制提供新的技术与策略。

食品接触表面生物被膜形成机制及防控方法研究进展

食源性致病菌的生物被膜是固着在食品接触表面上形成的具有一定空间组织的多细胞群体结构。因生物被膜具有极强的黏附性和抗逆性,常规消杀手段难以对其进行有效防控,造成食品安全隐患并严重威胁消费者身体健康。本文归纳了近年来国内外食源性致病菌生物被膜在形成机制及防控方法方面的相关研究。以生物被膜黏附性提高、菌体状态改变和抗逆性增强的3个主要特点为核心,总结讨论了细菌的长链附属结构、群体感应系统及胞外聚合物在生物被膜的形成过程中的作用,并将生物被膜的防控策略分为物理、化学和生物法3类,分别分析了各类方法的作用原理及优缺点,旨在为食品领域生物被膜的高效防控方法的开发提供理论指导,以期更好地实现食品微生物的安全有效防控。

芽孢杆菌DZY6715生物膜形成对其抗油茶炭疽病的影响

【目的】探究内生芽孢杆菌DZY6715生物膜的形成对其抗油茶炭疽病的影响情况,为油茶炭疽病的绿色防控提供参考依据。【方法】选取分离自油茶健康叶片的内生芽孢杆菌DZY6715为出发菌株,对其进行化学诱变,从中筛选出3株生物膜存在缺陷的突变菌株(其编号分别为-4、15、21)。然后观察DZY6715野生菌株和-4、15、21号突变菌株的生物膜生长特性,测定其群游能力及生物膜形成能力,在此基础上,通过平板对峙实验、扫描电镜观察和油茶离体叶片回接实验,测定不同菌株对油茶炭疽病的抑制能力和生防效果。【结果】DZY6715野生菌株和-4、15、21号突变菌株的生长趋势基本一致,但是,与DZY6715野生菌株相比,3株突变菌株的群游能力均较弱,其生物膜的生长速度均较慢,其生物膜的结构强度均较弱。平板对峙实验结果表明,突变菌株对油茶炭疽病菌的抑制能力随着其生物膜形成能力的降低而降低,其中-4号突变菌株对油茶炭疽病菌的抑制率最低,为57.44%,显著低于DZY6715野生菌株的抑制率(65.70%)。扫描电镜观察中发现,DZY6715野生菌株对油茶炭疽病菌菌丝的破坏力最强,能使菌丝内含物严重渗漏。油茶离体叶片回接实验结果表明,DZY6715野生菌株和3株突变菌株均能不同程度地降低油茶炭疽病的发病率和病情指数,但DZY6715野生菌株的防治效果更好,接种处理7 d后的发病率和病情指数分别为20.22%和5.55,均显著低于突变菌株的。【结论】内生芽孢杆菌DZY6715生物膜的形成,能使其在油茶炭疽病的生物防治中发挥出重要作用。

次氯酸钠对口腔综合治疗台水路消毒效果的研究

目的观察7.5‰次氯酸钠对口腔综合治疗台水路(dental unit water lines,DUWLs)的消毒效果,并通过电镜观察消毒前后旧管路及全新管路的生物膜结构变化,为DUWLs的有效消毒方案提供参考。方法随机选取13台使用3.5年的A-dec口腔综合治疗台(dental chair unit,DCU)作为研究对象,用7.5‰的次氯酸钠进行水路消毒,对消毒前即刻、消毒后0、24、48 h的水样进行菌落计数;同时随机选取两台DCU对消毒前即刻、消毒后0、24、48 h水气枪处出水管管路内壁进行电镜生物膜观察;上面两台DCU在更换全新管路后进行30 d的水样菌落计数和60 d的生物膜电镜观察。结果使用3.5年的DUWLs消毒后即刻与消毒前相比,细菌菌落数量明显降低,差异有统计学意义(P<0.01),消毒后24 h与消毒后即刻相比,差异无统计学意义(P>0.05),均<100CFU/ml,符合北京市口腔综合治疗台消毒技术规范诊疗用水标准;电镜下观察消毒后DCU内壁的生物膜结构受到一定程度破坏,但是基质及部分细菌仍然存在;新管路消毒后30 d内的细菌菌落计数基本符合诊疗用水标准,全新管路60天内未见成熟生物膜形成。结论7.5‰的次氯酸钠消毒液能有效地降低DUWLs内的菌落总数,并破坏管壁的生物膜结构,起到较好的消毒效果,但对不同使用年限的DCU,为达到北京市诊疗用水标准,消毒频次应有所区别。

牙周病患者菌斑控制情况及相关影响因素分析

目的探讨牙周病患者菌斑控制情况及其相关影响因素。方法采用随机抽样方法选择2018年5月至2022年5月就诊于西安交通大学口腔医院的350例牙周病患者为研究对象。患者均行全口龈上洁治术,术后7~10 d复诊时对患者进行全口菌斑评估及检测、口腔一般检查及口腔卫生行为的问卷调查。采用单因素和多因素logistic回归分析影响菌斑控制效果的因素。结果本研究共发放350份问卷,收回有效问卷340份(97.14%)。患者总菌斑指数为(68.42±16.93)%;上颌菌斑指数低于下颌(P<0.05),前牙区菌斑指数低于后牙区(P<0.05);左半口和右半口菌斑指数比较差异无统计学意义(P>0.05);1区与2区菌斑指数比较差异无统计学意义(P>0.05),3区与4区菌斑指数比较差异无统计学意义(P>0.05);3区和4区菌斑指数分别高于1区和2区(P<0.05)。远中和舌侧面菌斑指数比较差异无统计学意义(P>0.05),其余各牙面菌斑指数两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)。单因素分析结果显示,不同性别、不同文化程度、不同疾病严重程度、不同刷牙时间、不同刷牙方法患者的菌斑指数比较差异有统计学意义(P<0.05);多因素logistic回归分析结果显示,疾病严重程度和刷牙方法是影响菌斑指数的因素(P<0.05)。结论牙周病患者菌斑控制总体情况不理想,疾病严重程度和刷牙方法是菌斑指数控制效果的影响因素,应加强口腔卫生宣教以促进牙周病患者的菌斑控制。

基于群体感应的弧菌生物膜形成、耐药性及其控制研究进展

弧菌属是一种水生革兰氏阴性致病菌,既可引起人类食物中毒和伤口感染,还容易导致海产品腐败变质。由群体感应调控的生物被膜形成是造成弧菌产生耐药性和感染的重要原因。本文针对弧菌的群体感应、生物膜形成和耐药性产生之间的机制进行综述,概述了弧菌群体感应系统,论述了弧菌群体感应系统与其生物膜形成的相关性,从限制杀菌剂渗透、引发细菌表型适应性和耐药基因水平传递三方面重点阐述了弧菌生物膜形成对其耐药性的影响,并进一步总结了化学合成类、植物源和微生物源等群体感应抑制剂控制弧菌生物膜的研究现状,旨在为解决弧菌引起腐败和食源性疾病控制提供借鉴与参考。

食源性致病菌生物被膜的防控技术研究进展

食源性致病菌生物被膜是指食源性致病菌黏附在固体表面,分泌胞外多糖、蛋白质、DNA等并将自身包裹其中而形成的复杂结构。在食品生产和加工领域,食源性致病菌黏附在食品或加工机器表面形成具有更强的致病性、感染性和耐药性的生物被膜,给食品加工带来极大的潜在危害,容易造成食物中毒等问题,威胁人类健康。本文概述了近年来国内外防控食源性致病菌生物被膜的方法,并将其按照不同的性质(物理、化学、生物方法)进行原理分析和总结,同时针对目前抑制和清除食源性致病菌生物被膜的研究方向进行了展望,以期为食源性致病菌生物被膜的高效防控技术的开发和应用提供参考,从而更好地保障食品安全。

生物被膜初始黏附调控机制及其在食品品质控制中的应用研究进展

生物被膜态是细菌在自然界中主要的存在形式。细菌的初始黏附开启了生物被膜形成的生命周期。初始黏附是浮游态细菌在细菌元器件、胞外聚合物等因素的影响下,吸附于生物或非生物表面并开始形成生物被膜的过程。细菌的初始黏附受到多种调控系统的影响,因此,对相关调控系统进行深入研究具有重要的意义。本文对环二鸟苷酸、双组分调控系统和群体感应系统3个主要影响细菌初始黏附的调控系统进行综述,并介绍这些调控系统调控细菌初始黏附作用的机制,同时对从控制初始黏附角度保证食品品质进行总结和展望。本文可为控制细菌生物被膜危害食品品质提供理论依据,对促进食品产业发展具有一定的现实意义。

食品行业生物膜形成及控制方法研究进展

食源性病原体是导致食源性疾病和食物中毒主要因素,对食品安全构成重大威胁。近些年发现许多食品安全事件与生物膜有关,细菌在合适的条件下黏附定植于物体表面,分泌胞外聚合物将其包裹在内部,因其结构特点以及对清洁、消毒剂的耐药性,生物膜已经成为当前食品工业中的一个亟待解决的问题。本文论述了生物膜形成和对食品行业的危害,讨论了近年来广泛研究、使用的生物膜控制方法以及食品行业在生物膜控制中采取的措施,为食品行业卫生控制提供参考。

再生水滴灌系统灌水器堵塞的微生物学机理及控制方法研究

滴灌因其精量、可控而被认为是再生水最安全、可靠的灌溉方式,然而再生水中含有大量的颗粒物、营养盐分、有机物、微生物等物质使得灌水器堵塞机理变得更为复杂,堵塞风险也大幅度增加。该文在对灌水器堵塞物质-生物膜结构、组分变化特征进行分析,基于生物膜组分:干物质量(DW)、磷脂脂肪酸(PLFAs)和胞外聚合物(EPS)含量与灌水器堵塞程度之间显著的"S型曲线"关系明确了生物膜形成是诱发灌水器堵塞的根本原因。灌水器堵塞过程中表现为:再生水中微生物首先在滴灌系统毛管内部固定形成生物膜,并不断摄取、消耗水中的底物和营养物进行新陈代谢,分泌大量的胞外多聚物,并依靠胞外多聚物的黏性不断吸附微生物及固体悬浮颗粒物而引起生物膜不断形成、生长与脱落以及堵塞沉积物的不断聚集,而最终导致灌水器堵塞。从流道结构形式与几何参数、水体颗粒物特性、近壁面流动剪切力、灌溉水质以及灌水频率五个方面阐述生物膜的形成机制及影响因素。并分别从灌水器流道结构优化(增强流道自清洗能力,促进生物膜脱落)、抗菌材料开发(抑制微生物附着)、化学加氯、微生物拮抗与生长群体响应、微纳米气杀菌等多个角度出发提出了以生物膜形成为靶向目标的灌水器堵塞控制技术体系。最后从滴灌灌水器内部附生生物膜的水动力学-微生物学耦合作用机制研究、滴灌灌水器堵塞预报的综合模拟模型构建及灌水器设计参数合理阈值确定、协同考虑灌水器堵塞清除效应与土壤质量健康长期可持续发展的堵塞控制模式建立三个方面出发提出了再生水滴灌系统灌水器堵塞控制领域未来急需解决的问题。

血链菌死菌在生物膜再形成中的作用观察

目的 探讨血链菌死菌在生物膜更新形成中的作用。方法 利用激光共聚焦扫描显微镜和死菌 /活菌荧光染色技术相结合 ,对人工口腔内覆盖死菌 (实验组 )和未覆盖死菌 (对照组 )盖玻片表面血链菌生物膜的形成进行动态观察。结果 血链菌生物膜形成 3 0min时 ,实验组生物膜厚度和对照组相比 ,无显著性差异 ;但其细菌密度明显大于对照组 (P <0 .0 5 ) ,至 60min ,12 0min ,2 4 0min时 ,实验组生物膜厚度和对照组相比 ,有显著性差异 (P <0 .0 5 ) ,但其细菌密度几乎一致。结论 在生物膜的形成初期 ,死菌具有一定的促进作用。

饮用水系统生物膜形成和控制研究

饮用水系统生物膜形成和控制是当前研究的热点。系统阐述了饮用水系统中生物膜的形成和影响成膜的各种因素。生物膜控制技术包括降低有机物含量、物理方法、消毒剂、酶试剂控制、分散剂、紫外线消毒等。饮用水系统中生物膜对剥离剂和紫外线具有抗剥离能力,500mg/L的常规剥离剂也难以剥离成熟的生物膜,紫外线对生物膜中微生物杀灭能力明显弱于对溶液中微生物的杀灭作用。采样结果表明:饮用水管道内部存在严重的微生物污染。一旦生物膜形成,其将紧紧附着于管道内壁。控制饮用水系统中生物膜,降低微生物安全风险,对保证安全供水将具有重要的意义。

金黄色葡萄球菌生物被膜检测及控制方法研究进展

金黄色葡萄球菌极易在食品的加工、储存过程中形成生物被膜,使得被膜内的细菌很难被清除,给食品安全带来了巨大隐患。综述了金黄色葡萄球菌生物被膜的形成、检测、控制方法和影响因素,特别是针对国内外金黄色葡萄球菌生物被膜的检测及物理、化学和生物等控制方法进行了详述,旨在为食品工业领域生物被膜的消除提供借鉴。

食品工业中阪崎克罗诺杆菌生物膜形成的影响因素与控制策略研究进展

阪崎克罗诺杆菌是一种食源性条件致病菌,它可以引起不同年龄段人群的感染,对于新生儿和免疫功能不全的婴幼儿的威胁尤为严重,引起的症状包括坏死性小肠结肠炎、菌血症、脑膜炎和术后骨髓炎等。在食品生产环境以及设备表面由阪崎克罗诺杆菌形成的生物膜是持久性污染食品的重要来源。因此本文主要综述了在食品工业中阪崎克罗诺杆菌流行病学、生物膜形成的机制以及生物膜控制的策略,旨在为建立安全的无生物膜食品生产环境体系,控制阪崎克罗诺杆菌所致食品的潜在污染以及临床感染提供理论指导。

抗生素与抗菌药物协同作用防控生物膜的研究进展

生物膜(Biofilm)是指微生物为适应周围环境,黏附于介质表面并被其自身分泌的胞外基质包裹而形成的一种复杂的、高度异质的聚合结构。生物膜对宿主防御和药物具有很强的抵御能力,使用单一药物防治往往效果不显著,而利用协同作用将不同抗菌药物的优势联合起来用于生物膜的防控则优势明显。重点阐述了抗生素与抗生素、抗生素与中药、抗生素与噬菌体、抗生素与酶的协同作用研究,以期为生物膜的防控提供新思路。

牙科综合治疗台水路污染及其对策

牙科综合治疗台水路(dental unit waterline,DUWL)的主要功能是在治疗过程中为手机和三用枪等设备提供治疗用水,起冲洗和冷却作用。DUWL由狭窄、细长的管道组成,易被污染导致生物膜形成。定植于DUWL中的病原菌可随水流进入患者口腔,或通过由超声洁牙机、高速涡轮手机产生的气溶胶被患者或医务人员吸入呼吸道,从而增加牙科治疗感染的危险性。因此,DUWL污染被认为是导致牙科交叉感染的重要途径之一,并引起广泛关注。近年来,关于DUWL污染及对策已有大量研究,本文就其污染的影响因素、污染病原菌种类以及DUWL污染的对策作一综述。

克罗诺杆菌生物学特性及其婴幼儿食品中控制措施研究进展

通过阐述克罗诺杆菌(阪崎肠杆菌)生物学分类和耐受性讨论了其生物学特性,论述了生物膜的形成与其生物学特性的相关性,通过阐述自然宿主、食品加工环境和流行病学,着重分析了其污染源与污染途径。针对克罗诺杆菌的污染特征,探讨了以在线监测系统为主导的加工环境控制措施的重要性,以及利用益生菌和益生元抑制其生长的机理和作用效果。

微生态制剂-生物膜对虾养殖系统水质净化效果研究

为提高对虾养殖系统水质净化能力,改善对虾养殖水环境,利用3种微生态制剂(枯草芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌)和2种生物膜载体(陶粒、纤维毛球)建立4个南美白对虾(Penaeus vannamei)养殖系统,比较不同养殖系统硝化功能的建立过程及对氨氮和亚硝酸盐氮的净化能力,采用高通量测序方法分析细菌群落结构。结果表明,各系统硝化功能建立后,24 h氨氮去除率较初期分别提高12.47%、13.95%、17.25%和17.65%。以纤维毛球为载体,投加硝化细菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌系统的氨氧化能力和亚硝酸盐氧化能力强于陶粒系统,24 h氨氮去除率分别高9.03%和9.06%。投放虾苗后,在30 d养殖周期内,各系统氨氮和亚硝酸盐氮含量分别维持在0.20 mg/L和0.15 mg/L以下,硝酸盐氮含量呈缓慢上升趋势。细菌群落结构分析表明,养殖系统生物膜中优势菌门均为变形菌门,占比超40%;优势菌纲为α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲,系统中存在Nitrosomonas、Nitrospira和Nitrococcus等多种参与水体净化以及Algisphaera、Gemmatimonas和Paucibacter等参与有机质分解与对虾益生作用的类群。本研究可为减少养殖水体废物排放及降低水生环境污染风险提供参考。