探索噬菌体鸡尾酒在减轻海鲜生产链中弧菌污染的效果:一种可行的微生物风险管理方法
探索噬菌体鸡尾酒在减轻海鲜生产链中弧菌污染的效果:一种可行的微生物风险管理方法
噬菌体鸡尾酒应对海鲜供应链弧菌污染的潜力
水产品是全球重要蛋白质来源,需求增长推动水产养殖业扩张,但也带来细菌污染问题。弧菌广泛存在于海洋环境,是主要食源性致病菌,可引发多种疾病,在高消费地区致疫情频发,威胁公众健康与产业发展。传统控制方法有引发耐药性等弊端,多重耐药菌出现加剧挑战。噬菌体因特性成潜在生物干预手段,已有应用案例,故该研究旨在开发了一种针对海鲜供应链弧菌污染的噬菌体鸡尾酒并评估其商业潜力。
噬菌体鸡尾酒成分的形态和生物学特性:
三株噬菌体(vB_Vp_ZX1002-2、vB_Vp_ZX1030-2、vB_Va_ZX2013-3)形态各异,分别为长尾、短尾和收缩尾噬菌体,噬菌斑大小不同。一步生长曲线显示潜伏期 5-20 分钟,裂解期 65-80 分钟,爆发量 400-121.7 PFU/cell。最佳感染复数有所差异,vB_Vp_ZX1002-2 在 MOI=1 时滴度最高,另两株在 MOI=10 时滴度最高。
噬菌体鸡尾酒成分的环境耐受性:
随氯仿浓度升高,噬菌体滴度下降;vB_Vp_ZX1030-2 在 pH 4-10 时滴度稳定,三株在 pH≤2 或≥12 时活性显著降低;vB_Vp_ZX1002-2 和 vB_Vp_ZX1030-2 在 4-40℃稳定,vB_Va_ZX2013-3 在 40℃时滴度下降,50℃时三株滴度显著降低,60℃时几乎检测不到。紫外线照射 5 分钟后滴度显著下降,10-20 分钟后无感染性噬菌体。
噬菌体鸡尾酒成分的基因组特征和比较基因组分析:
三株噬菌体均为线性双链 DNA,大小 42,775-145,437 bp,GC 含量 43.8%-49.2%,分别含 104、48、198 个 ORF,部分 ORF 注释为功能蛋白,仅 vB_Va_ZX2013-3 含 tRNA 序列。未检测到抗生素抗性或毒力因子基因,分别属于 Mardecavirus、Maculvirus、Vapseptimavirus 属,系统发育分析显示它们亲缘关系较远。
噬菌体鸡尾酒及其成分的宿主范围:
vB_Vp_ZX1002-2、vB_Vp_ZX1030-2、vB_Va_ZX2013-3 对 77 株弧菌的裂解率分别为 25.97%、32.47%、44.16%,均能交叉裂解副溶血性弧菌和溶藻弧菌,vB_Vp_ZX1002-2 还能裂解创伤弧菌和鳗弧菌。三者按 1:1:1 混合成的鸡尾酒裂解率达 64.93%。
噬菌体鸡尾酒及其成分在浮游培养中的感染动力学:
噬菌体鸡尾酒以 MOI=1 感染 16 株弧菌,前 7 小时 OD₆₀₀值低于 0.2,7-12 小时部分菌株略有增长,但仍低于对照组。对混合菌株,在不同 MOI 下前 7 小时均能抑制生长,MOI=0.01 时也能有效抑制达 12 小时。
噬菌体鸡尾酒在海鲜表面治疗多菌株弧菌污染的效果:
在 4℃时,MOI=100 或 10 的噬菌体鸡尾酒能使三文鱼、鲍鱼、冷冻小龙虾尾中的弧菌数量减少 1.10-2.67 log CFU/mL,且效果持续 24 小时;MOI=1 或 0.1 时也有一定减少。在 25℃时,弧菌数量随时间增加,但 MOI=100 或 10 的处理能减少污染,24 小时时各海鲜中弧菌数量均有不同程度降低。
噬菌体鸡尾酒作为海鲜生产链中食品接触表面生物防治剂的可行性:
在 4℃下,2 小时内噬菌体鸡尾酒能显著减少不锈钢、竹、聚丙烯砧板及乳胶、聚乙烯手套上的弧菌数量,MOI=100 时减少效果明显。在 25℃时,也能显著减少这些表面的弧菌数量,仅 MOI=0.1 时不锈钢砧板上的减少无统计学意义。
噬菌体鸡尾酒的体内和体外安全性评估:
体外实验中,不同浓度的噬菌体鸡尾酒对 HeLa 和 RAW 264.7 细胞生长无显著影响。体内实验中,蜡螟幼虫在高、中剂量噬菌体处理后 72 小时存活率 100%,而感染弧菌的幼虫死亡率高;小鼠经不同剂量噬菌体处理后,脾细胞中炎症因子表达与对照组无显著差异。
研究结论
本研究成功分离出三株广谱弧菌噬菌体,并基于噬菌体形态、基因组分类、宿主范围、感染效率和裂解活性等原则将其配制成噬菌体鸡尾酒。该鸡尾酒能有效减少海鲜生产链中食品和食品接触表面的弧菌污染,且安全性良好,是一种极具前景的生物防治剂,在食品工业中具有商业潜力,可作为传统化学防腐剂的理想替代品。
参考文献:
Zhang J, Zhan C, Sun Y, et al. Exploring the Efficacy of Bacteriophage Cocktails for Mitigating Vibrio Contamination within the Seafood Production Chain: A Feasible Approach to Microbial Risk Management[J]. Food Control, 2025: 111424.
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