光动力处理对食源性金黄色葡萄球菌的抑制效应及机理研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:trittt
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目的:食品安全是受到全世界关注的重要问题。现今每年有上亿人因食用受污染的食品患上疾病,超过数十万的人因此死亡。由于广泛的滥用,针对食源性致病菌传统上有效的抗生素处理也逐渐失去效果,并导致越来越多耐药性菌株的出现。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,SA)是最常见的食源性致病菌之一,且多个菌株可针对几乎所有临床可用的抗生素产生耐药性。因此,开发能有效灭活金黄色葡萄球菌的新除菌技术即成为亟待解决的科学问题。由于光动力杀菌(aPDI)是一种控制食源性细菌生长的新方法,本文旨在探究基于光敏剂的光动力杀菌技术对于金黄色葡萄球菌的灭活效应及机理。在实验中设置四个组别:空白对照组(S-L-)、阴性对照组(S-L+、S+L-)和实验组(S+L+)。在叶绿素、姜黄素、竹红菌素三种潜在光敏剂中筛选出效果最佳者,并测定其在aPDI过程中的细胞分子变化,揭示其杀菌机理。通过对目标基因的过表达处理获得新的菌株,确定变化基因对aPDI的影响,从中找出可介导金黄色葡萄球菌在所述氧化压力下发生胁迫响应的关键分子。结果:1.光敏剂叶绿素衍生物、姜黄素和竹红菌素均可介导aPDI产生针对金黄色葡萄球菌的灭活的效果作用。其中,竹红菌素的灭活杀菌效果最佳。在100 n M,5 J/cm~2的条件下就可以降低细菌存活率2-3个数量级。竹红菌素的光动力处理效果体现出显著的浓度和光照强度特异性。2.竹红菌素介导的aPDI可破坏细菌细胞膜完整性,导致细胞形态改变、细胞内物质泄漏、细胞内胞质的酶(SOD、CAT)活性变化,最重要的是可以减少已形成的细菌被膜和阻碍生物膜形成。3.在光动力处理条件下,细菌多途径的基因表达发生了转录组水平的改变和重构,体现出特异的压力应激模式。4.LrgA基因的过表达会提高金黄色葡萄球菌受到aPDI处理的存活率,增加生物膜的生成,表明该基因及其相关的细胞壁代谢调控过程是介导光动力灭活效应的关键路径。5.加入亚致死剂量的姜黄素可增强竹红菌素介导的光动力效应,体现出二者的协同作用模式。该协同作用具有显著的条件特异性,即仅在100 n M和9 J/cm~2条件下可激发该作用。协同作用的机制可能与增加I/II型ROS的比例有关。6.aPDI可以在保持其品质的同时减少苹果切片的微生物污染情况,同时保持其品质,因此在食品储藏方面具有广泛的应用潜力。本研究证明,基于竹红菌素的aPDI对金黄色葡萄球菌具有强灭活作用,且该杀菌技术针对双光敏剂系统有协同性,可有效控制食源性细菌的生长。由此,本研究首次对光动力技术在典型食源性致病菌的控制方面进行了功能验证和机理探讨,有利于将该新技术运用于更广泛的食品储藏情境中,从而实现有效维护食品安全的目的。
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