微生物安全产业发展策略研究

微生物安全是新时期我国社会与经济健康发展的根本保障,是国家粮食安全、公共卫生、社会稳定的重要支撑。本文梳理了我国微生物安全产业发展面临的问题,结合微生物安全产业的政策环境,分析了微生物安全产业的发展需求和现状;在明晰微生物安全产业国内外发展格局的基础上,综合归纳了制约我国致病微生物检测与控制技术创新及应用研发的瓶颈,提出了构建我国微生物安全产业的发展规划。研究建议,强化微生物安全创新研究平台建设;构建微生物安全科学大数据库,以人才建设驱动能力提升;壮大微生物安全龙头企业,以标准规范保障产业发展;强化微生物安全领域的重大系统创新和工程技术研究,探索出我国微生物安全产业的高质量发展路径。

我国微生物产业发展战略研究

微生物产业作为战略性新兴产业,是我国培育发展新动能、打造全球竞争新优势的重要领域。在推进健康中国建设的重大机遇面前,发展微生物产业对于区域科技创新、产业高质量发展、保障健康并改善民生等具有积极意义。本文阐述了微生物产业发展的宏观需求,从产业布局、技术进展角度梳理了国际微生物产业发展现状,进而总结产业发展趋势;从产业政策环境、产业规模的角度概括我国微生物产业发展态势,对微生物安全、微生物健康、微生物制造、微生物医药等产业细分方向的发展现状进行调研,据此剖析发展面临的挑战。研究认为,建设系统化的大科学设施、发展产业化的系列技术、推动微生物资源的产业化应用,是我国微生物产业发展的关键举措。加强微生物高技术产业关键核心技术研发,推动建立协同创新发展的产业政策体系,围绕微生物创新平台实施创新驱动并集中打造产业集群,对提升我国微生物产业发展水平具有重要作用。

植物乳植杆菌类胡萝卜素生物合成关键基因LpispA的功能鉴定

类胡萝卜素具有抗氧化和抗肿瘤等多种重要生理活性。与化学合成法和植物提取法相比较,利用微生物法合成新型的、高价值的类胡萝卜素,具有食用安全和经济可行等优势。植物乳植杆菌作为天然C_(30)类胡萝卜素来源的几种细菌之一,其类胡萝卜素生物合成途径却尚未被阐明清楚。该论文基于转录组数据对一株海洋源植物乳植杆菌中的LpispA基因进行克隆、绘制系统进化树,并构建了类胡萝卜素合成功能互补的大肠杆菌表达系统pAC-BETA∆E-ispA,再采用紫外可见光谱法和反相高效液相色谱法验证产物成分。结果表明,植物乳植杆菌LpispA与桃色欧文氏菌的亲缘关系最近;构建的大肠杆菌工程菌株pAC-BETA∆E-ispA的β-胡萝卜素(C_(40))产量为0.05 mg/g DCW。因此,LpispA在大肠杆菌功能互补表达系统中成功表达了Geranylgeranyl Pyrophosphate(GGPP)合成酶的活性,也即说明LpispA在细菌类胡萝卜素合成途径中可作为类胡萝卜素合成多功能酶,共同参与C_(30)和C_(40)类胡萝卜素的合成。该研究为植物乳植杆菌类胡萝卜素生物合成机制研究和利用植物乳植杆菌作为类胡萝卜素补充剂的应用奠定了实验基础。

胶囊剂型保健食品生产过程微生物分布和溯源分析

分别对胶囊剂型保健食品不同时期生产过程中的人员手部、设备表面进行微生物污染调查,监测车间清洁卫生的质量变化,对典型的污染微生物进行分离鉴定,掌握各环节微生物菌群构成,评价企业生产过程微生物控制系统的有效性。结果显示,34份人员手部涂抹样本中大肠菌群、金黄色葡萄球菌的检出值均<10 CFU/手,菌落总数介于10-10^(7) CFU/手;132份设备表面涂抹样本中大肠菌群、金黄色葡萄球菌的检出值均<0.4 CFU/cm^(2)(设备表面),菌落总数介于10-10^(4) CFU/cm^(2)。从样本中分离出46株微生物(其中细菌44株,真菌2株)进行菌种鉴定,优势种群为类芽胞杆菌属(Paenibacillus sp.),占比为60.87%,其次是不动杆菌属(Acinetobacter sp.)、芽胞杆菌属(Bacillus sp.)和短杆菌属(Brevibacterium sp.),占比均为4.35%。基于16S rRNA基因序列和MALDI-TOF蛋白指纹图谱对分离的类芽胞杆菌进行溯源分析发现在人员手部和设备之间存在交叉污染,且该菌长期定殖用于周转物料的容器表面,对产品质量控制存在潜在风险。

鲮鱼糜致腐微生物分离及其复合生物防腐剂研究

应用ε-聚赖氨酸和螯合增效剂复合控制冷鲜鲮鱼鱼糜中的致腐微生物。采用微生物学方法从市售鲮鱼鱼糜中分离鉴定了9株致腐微生物,选择其中5株优势致腐微生物菌株和3株标准菌株进行ε-聚赖氨酸增效剂筛选,根据筛选结果配制两种ε-聚赖氨酸复合生物防腐剂,并进行复合生物防腐剂对致腐微生物的抑菌效果及其对冷鲜鲮鱼糜的防腐效果研究。结果表明,乙二胺四乙酸二钠(ethylene diamine tetraacetic acid disodium salt,EDTA-2Na)、甘氨酸、L-丙氨酸、L-苹果酸对ε-聚赖氨酸抑菌效果具有较强的增效作用,复合生物防腐剂对试验菌株均表现出较好的抑制作用,使用复合生物防腐剂的鲮鱼糜中菌落总数、挥发性盐基氮含量均明显低于对照组。

小肠结肠炎耶尔森氏菌生物膜和浮游态的蛋白质组学对比分析

小肠结肠炎耶尔森氏菌是革兰氏阴性食源性致病菌,能够在食物以及食品加工设备表面形成生物膜。生物膜可以增强菌株的生存能力并危害食品安全。该文以分离自速冻食品且具有强生物膜形成能力的小肠结肠炎耶尔森氏菌C1967-1作为出发菌株。通过蛋白质组分析生物膜与浮游态细菌中的蛋白表达差异。GO富集分析表明富集程度最大的前9个GO条目中,7个条目在生物膜中呈现下调趋势。仅GO:0046873(金属离子跨膜转运蛋白活性)条目在生物膜中未呈现明显上下调趋势。KEGG富集结果表明富集程度最大的前20个KEGG通路主要涉及碳水化合物、氨基酸和脂质的代谢过程。亚细胞定位分析结果表明,45.65%的差异蛋白位于细胞质内。为进一步验证蛋白质组数据,从GO:0046873条目中筛选出生物膜上调蛋白MgtA并敲除基因mgtA。结果表明,mgtA的敲除没有抑制菌株的生长,但ΔmgtA的生物膜量下降约80%且生物膜结构松散。综上所述,研究结果为小肠结肠炎耶尔森氏菌生物膜形成机制以及其在食品行业生物膜防控提供重要理论依据。

肠道微生物群在人类健康衰老中的作用机制研究进展

衰老的特征是组织器官的功能衰退以及衰老相关疾病风险的增加,这给维护和促进健康长寿带来一系列新的挑战。尽管进行了广泛的衰老相关研究,但进展有限。人们越来越意识到肠道微生物群的结构和功能积极参与了衰老过程。肠道微生物群紊乱表现为许多与年龄相关的肠外器官轴的衰老。肠道微生物群可以被调节,这暗示了通过肠道微生物群抗衰老是一个可以实现的重要目标。本综述总结了肠道微生物群在不同年龄段中的动态演替,这种动态的肠道微生物群从胎儿到出生和婴儿期开始迅速发展,从断奶期到幼儿期迅速变化,然后建立稳定的成年人菌群,直到随着年龄增长最后发生衰退;肠道微生物群与肠外器官轴(大脑、心脏、肝脏、胰腺、肌肉、皮肤和骨骼)衰老相关疾病,以及通过饮食、粪菌移植和微生态制剂调节肠道微生物群靶向抗衰老的研究进展,以期为调控肠道微生物群抗衰老研究提供参考。

小肠结肠炎耶尔森氏菌分子生物学检测技术研究进展

小肠结肠炎耶尔森氏菌(Yersinia enterocolitica,Y.enterocolitica)是一种重要的食源性致病菌,可以引起人类的耶尔森氏菌病,该病的典型症状为腹泻、回肠炎和肠系膜淋巴结炎等。由于该菌在特定食品(如肉与肉制品)中的检出率较高,因此对食品安全构成一定的威胁。就现有的检测方法而言,分离纯化和生理生化鉴定方法耗时且难以检测出复杂食品基质中低浓度的小肠结肠炎耶尔森氏菌。所以,研发能够快速、准确地检测食品中小肠结肠炎耶尔森氏菌的鉴别方法迫在眉睫。该研究将小肠结肠炎耶尔森氏菌现有的分子生物学检测方法分为两大类:变温扩增技术和等温扩增技术进行相关研究最新进展的总结,并对其优缺点和发展方向进行讨论,以期为小肠结肠炎耶尔森氏菌快速检测方法研究提供参考。

生物源抑制白念珠菌活性物质的研究进展

白念珠菌(Candida albicans)作为条件致病菌与人体共存,一般情况下不会引发感染,当机体免疫力低下或其他条件因素影响,可能引发黏膜或全身感染[1]。白念珠菌导致的口腔念珠菌病、念珠菌性阴道炎等多种疾病呈逐年上升的趋势[2]。还可与其他致病菌产生相互促进作用,如在口腔中与卟啉单胞菌形成混合生物膜,使牙周围组织遭到明显的破坏[3]。目前抑制白念珠菌的药物库资源有限.

基于免疫蛋白质组学的单增李斯特菌强免疫原性蛋白挖掘

该研究采用高毒力持留基因型单增李斯特菌819-2菌株全菌蛋白免疫SPF级Balb/C小鼠制备抗血清,利用免疫蛋白质组学对菌株胞外蛋白质组进行分析,旨在挖掘筛选单增李斯特菌强免疫原性蛋白作为特异性抗体制备的候选抗原。超声法提取819-2菌株全菌蛋白免疫SPF级Balb/C小鼠制备抗血清,四次免疫后经间接ELISA测定效价达1:512000。脱氧胆酸钠(DOC)-10%(m/V)TCA沉淀法提取单增李斯特菌819-2菌株胞外蛋白,利用免疫蛋白质组学和LC-MS/MS技术挖掘并鉴定具有强免疫反应的蛋白点,结果表明双向电泳图谱成功获得85个蛋白点,并成功鉴定了P60、InlC、MltG、Enolase和假定蛋白YxeA family protein等5个强免疫原性蛋白,研究结果为基于强免疫原性蛋白制备特异性抗体用于食品及其加工环境中单增李斯特菌富集及快速检测技术研制提供了数据基础。

高效噬菌体防控食品源单增李斯特菌的研究进展

单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,简称单增李斯特菌)是一种重要的食源性致病菌,因其具有耐高盐度、宽pH值和宽温度等特点,对食品安全构成了重大威胁。近年来,由于细菌的耐药进化速度惊人,检测与控制食品中的单增李斯特菌是食品行业和公共卫生部门面临的一项重要挑战。而噬菌体(Bacteriophage,Phage)因其特异性强、安全性好、繁殖速度快等特点,在食品有害微生物防控应用中显示出巨大的潜力。大量的研究报道表明噬菌体作为一种天然、绿色的杀菌剂,在不同种类食品致病微生物防控中具有很好的前景。尽管噬菌体生物防治仍存在宿主谱窄及宿主易产生抗性菌等挑战,但其作为一种安全有效的方法,将在防控食品中的单增李斯特菌发挥重要作用。本文综述了食品中单增李斯特菌噬菌体分离、快速检测与高效防控方面的研究现状,为开发基于噬菌体的高效防控新技术提供参考。

基于响应面分析的高抗原活性猪链球菌2型疫苗培养基的研制与效果评价研究

试验旨在研制具有高抗原活性的猪链球菌2型(Streptococcus suis type 2,SS2)疫苗培养基。研究以SS2 CVCC60615株为试验对象,通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面分析得到SS2疫苗培养基。培养基发酵验证结果显示,SS2疫苗培养基菌液最大活菌数为1.09×10^(9) CFU/mL,是TSB培养基最大活菌数的2.41倍。测定SS2不同时间点的抗原活性发现,在SS2发酵培养过程中当活菌数达到最大值后的1~3 h内细菌的抗原活性最高。小鼠感染试验表明,SS2抗原活性最高时制备的灭活疫苗与商品化灭活疫苗相比具有更高的免疫球蛋白G(IgG)抗体效价和疫苗保护率。研究表明,采用研制得到的高抗原活性SS2疫苗培养基制备的灭活疫苗具有IgG抗体效价高、免疫保护力强的优点。

一株新现食源性多重耐药非典型肠致病大肠杆菌特征分析

探究一株新现食源性多重耐药非典型肠致病大肠杆菌(aEPEC)表型、生化及遗传特征。从市售食品中分离到一株产ESBL且携带质粒介导多粘菌耐药基因mcr-1的aEPEC菌株E2892A1,利用API 20E对其生化特征进行了分析,采用微量肉汤稀释法测定了常见抗生素MICs,通过基因组测序分析了遗传特征(耐药基因、质粒类型、毒力基因),并基于cgSNP对其遗传进化关系进行了探究。结果表明,该菌株对多种常用抗生素如头孢他定,头孢曲松,四环素、氨苄西林等耐药,且属于ESBL菌株。测序结果显示,该菌株为aEPEC,其携带17种耐药基因和EPEC特征毒力基因eae,具有4种复制子类型。这是国内外首次发现多种耐药基因(特别是CTX-123和mcr-1)共存于同一株多重耐药aEPEC ST752菌株中。接合实验证实mcr-1基因可水平传播至大肠杆菌C600。这类菌株存在于食品中对人体健康构成了重要威胁,需特别关注其扩散情况。该研究为食品中高毒力多重耐药菌风险监测提供了重要基础数据,可为畜牧养殖中抗生素合理使用和食源性疾病用药方案制定提供数据参考。

食药用菌蛋白质研究现状及应用

食药用菌是优质的蛋白质来源,介绍食药用菌蛋白质的提取、含量测定方法,探讨食药用菌蛋白质的氨基酸组成、营养评价及其来源、种类、功能,总结食药用菌蛋白质在医药、食品及生物防治方面的应用,并对食药用菌蛋白质的发展前景进行展望。

贝类水产品星状病毒高效NanoPCR检测方法的建立及初步应用

人星状病毒(Human astrovirus,HAstV)是导致全球腹泻的主要病原体之一,主要存在于贝类水产品中.消费者通过加工、烹饪贝类水产品等过程感染HAstV,并伴有腹泻、呕吐等临床症状.因此,为及时发现贝类水产品中的HAstV和保障消费者食品安全,本研究将纳米材料融入到PCR检测方法中,建立一种操作简便、灵敏度高和特异性强的HAstV检测方法.针对具有保守HAstVORF2基因序列设计特异性引物,通过优化纳米金颗粒含量、引物浓度及退火温度,建立HAstV纳米PCR(Nanomaterial-assisted PCR,NanoPCR)检测方法.研究发现HAstVNanoPCR检测方法具有较高的敏感性和特异性,其最低病毒检测限为2.0×10^(0)copies/μL,灵敏度是传统PCR的1000倍,与贝类水产品中其他常见的病毒无交叉反应;HAstV NanoPCR方法检测贝类水产品HAstV检出率为7.5%,而传统PCR检出率为5.35%.研究表明建立的HAstV NanoPCR检测方法适用于筛选贝类水产品中的HAstV,后续可应用于检测水产品中HAstV流行情况,为保障消费者食品安全提供技术保障.

富硒蛹虫草多糖的结构表征及体外免疫调节活性

为探究富硒蛹虫草多糖的结构特性和生物活性,本研究以富硒蛹虫草子实体为研究材料,通过水提醇沉法,结合阴离子交换层析柱分离纯化,获得均一性好的多糖组分(SeCMP0.2),采用高效渗透凝胶色谱仪、高效液相色谱、核磁共振波谱、原子力显微镜等方法表征SeCMP0.2的结构特性,利用小鼠单核巨噬细胞RAW264.7评价其免疫调节活性。结果表明,SeCMP0.2的重均分子质量为440.7 kDa,硒含量为49.1μg/g,具有三螺旋结构,在水溶液中会发生聚集现象,同时含有α和β构型糖苷键,是一种以半乳糖(53.1%)、葡萄糖(8.2%)、甘露糖(37.1%)为主的杂多糖,主要包含T-Galp-(1→(16.6%)、→2)-Galp-(1→(29.4%)、→6)-Manp-(1→(26.9%)等残基。体外免疫调节结果显示,SeCMP0.2可通过激活丝裂原活化蛋白激酶、核因子-κB信号通路,上调诱导型一氧化氮合成酶、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、白细胞介素-1βmRNA表达,发挥免疫调节作用。本研究可为富硒蛹虫草资源的进一步开发利用奠定研究基础。

我国贝类中人源诺如病毒检出状况的荟萃分析

人源诺如病毒(Human Noroviruses,HuNoVs)是引发食品安全事件的重要病原微生物。贝类为滤食性动物,是HuNoVs污染传播的重要媒介。本研究搜集了我国贝类污染调查的横断面研究文献,综合评价了贝类中HuNoVs的污染现状。通过检索中国知网、维普、万方、中国生物医学文献数据库、PubMed和EMbase数据库,从所获得的600篇关于贝类污染HuNoVs相关文献中筛选纳入37篇。采用Stata 14.0软件进行荟萃分析,结果显示,我国贝类中不同基因型HuNoVs的混合检出率达15%(95%CI:11%~18%)。亚组分析显示,GⅡ基因群检出率(11%)高于GⅠ基因群(4%);地理位置对贝类中病毒污染水平影响显著(P<0.01),华南地区、华北地区、华东地区的检出率分别达到19%、17%和11%,而东北和西北地区则分别为4%和9%;此外,季节差异明显,其中,冬季的病毒检出率最高(25%),而夏季仅为10%,春季、秋季则分别为16%和12%;不同品种贝类的病毒污染同样存在差异,其中,牡蛎(Ostreidae)(16%)、贻贝(Mytilusedulis)(10%)和蛤(Mactridae)(9%)中病毒检出率居前三。综上所述,我国贝类中HuNoVs污染较为普遍,地区、季节、贝类品种等因素均对病毒污染存在显著影响。本研究结果有助于综合掌握我国贝类中食源性病毒污染现状,为精准防控食源性HuNoVs传播提供研判依据,促进贝类产业的高质量发展。

功能益生菌对代谢综合征的治疗作用及其机制研究进展

代谢综合征是一种慢性全身性代谢障碍疾病,患病人数逐年增加,其患病率受年龄、性别、饮食习惯等影响。研究指出代谢综合征与胰岛素抵抗、肥胖、氧化应激、炎症等密切相关。近年来,通过宏基因组、扩增子测序等组学手段发现肠道菌群与代谢综合征密切相关,而益生菌作为调节肠道微生态平衡的一种手段,通过调节肠道菌群及其代谢产物改善氧化应激、降低促炎因子分泌、调节糖脂代谢,进而可改善代谢综合征。本文系统归纳了代谢综合征的病理机制和肠道菌群与代谢综合征之间的关联性,详细阐述了益生菌改善代谢综合征的关键分子靶点和具体作用通路,旨在为益生菌作为代谢综合征治疗新策略和靶向挖掘具有改善代谢综合征的健康功能微生物提供理论参考。

人体微生物“暗物质”:勘探、培养及应用

微生物广泛存在于自然界,其代谢活动对环境和人类健康有重要影响。定植于人体表面和内部的微生物无论从细胞还是基因数量上都远超人体,而90%以上的微生物是未培养的,这严重限制了对人体共生微生物功能的研究。因此,鉴定和分离未知或以前无法培养的微生物的必要性是显而易见的。随着各种技术的进步,可培养的微生物数量不断增加,但仍存在不足。本文论述了利用基因组测序探索微生物"暗物质"的效果,以及分离培养未培养微生物和对其进行开发利用的重要性;综述了当前有效的微生物鉴定和培养技术,如基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)、基因组信息抗体工程等;阐述了微生物与人体健康的相互作用,揭示了人体微生物"暗物质"的潜力,对人体微生物"暗物质"未来的研究和发展进行了讨论。

CRISPR/Cas系统在食源性致病菌快速检测新技术中的研究进展

食源性致病菌的早期筛查与快速检测对食品安全和临床诊断至关重要。然而,传统检测方法操作繁琐、费时费力,难以满足快速检测需求。成簇、规则间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)和关联蛋白(CRISPR-associated protein,Cas)组成的CRISPR/Cas是广泛存在于细菌和古细菌中的一种免疫系统,其高效特异序列识别及切割活性的特性,为食源性致病菌高灵敏、快速检测提供了一种新的途径。本文介绍了CRISPR/Cas系统的原理、机制及发展,总结了近年来基于CRISPR/Cas系统结合不同结果报告方式用于食源性致病菌快速检测的最新进展,并对其优势、局限性和未来发展方向进行了讨论。