噬菌体生物防控：不同栽培基质下微型蔬菜沙门氏菌消减效果与菌群响应研究

研究背景

微型蔬菜凭借营养丰富、生长周期短、风味独特等优势，成为可控环境农业（CEA）中的主流品类，广泛应用于生鲜餐饮与膳食升级领域。但其培育环境温暖潮湿，且多为生食食用模式，极易滋生沙门氏菌、李斯特菌等食源性致病菌，欧美多国已多次出现因微型蔬菜致病菌污染引发的产品召回事件，食品安全风险突出。同时，种子、灌溉水、栽培基质、人员操作等全流程均可能引入致病菌，传统采后清洗易损伤脆弱的幼苗组织，加速腐败，因此开发安全有效的采前生物防控技术成为行业迫切需求。

栽培基质是影响微型蔬菜致病菌存活与微生物群落构成的核心因素，土壤、生物毡、黄麻纤维等不同基质的理化性质、原生微生物群落差异较大，进而改变致病菌的定植与繁殖能力。噬菌体作为天然专一性杀菌病毒，仅靶向侵染致病菌，不会破坏食品感官、营养与风味，已在果蔬、畜禽等食品的致病菌防控中展现潜力。但目前学界尚不明确噬菌体与不同栽培基质的协同作用效果，以及噬菌体喷施是否会干扰微型蔬菜原生有益微生物群落，这一知识缺口制约了噬菌体在微型蔬菜规模化种植中的落地应用。

研究内容

本研究以洋葱、卷心菜微型蔬菜为试验对象，选用新港沙门氏菌、斯坦利沙门氏菌两大致病菌株，设置土壤、生物毡、黄麻纤维三种主流栽培基质，采用商业噬菌体产品 PhageGuard S 开展试验。试验划分三组处理：空白对照组（不喷施噬菌体）、T1 组（遮光结束后第 7 天喷施）、T2 组（采收前 24 小时喷施）；通过菌落计数法检测沙门氏菌丰度，结合鸟枪法宏基因组测序分析微生物群落结构，同时开展体外噬菌体抑菌试验，系统评估噬菌体的抑菌效能、适用场景及对微生物多样性的影响。

图1 液体培养体系中噬菌体对两种沙门氏菌的生长抑制曲线

体外抑菌试验结果证实，该噬菌体对两种目标沙门氏菌具备良好裂解活性，抑菌效果与细菌初始浓度密切相关。当沙门氏菌初始浓度处于 10³~10⁵ CFU/mL 区间时，噬菌体可完全抑制新港沙门氏菌生长；仅在细菌浓度低至 10³ CFU/mL 时，才能彻底抑制斯坦利沙门氏菌。若沙门氏菌浓度≥10⁶ CFU/mL，噬菌体仅能延缓细菌增殖，无法阻止其后续复苏生长，体现出噬菌体抑菌存在剂量依赖性与菌株特异性，也证明试验所用沙门氏菌菌株可作为噬菌体的有效宿主。

图2 不同基质、不同喷施时间下微型蔬菜可食用部分的沙门氏菌含量

田间栽培试验显示，噬菌体的沙门氏菌消减效果由栽培基质、喷施时间、蔬菜品种共同决定。整体来看，采收前 24 小时喷施（T2 组）效果最优，遮光后早期喷施（T1 组）效果微弱。在洋葱微型蔬菜中，生物毡与黄麻纤维基质上，T2 组沙门氏菌载量显著下降约 1.6 log CFU/g（p<0.05），但土壤基质中噬菌体未表现出明显抑菌效果；在卷心菜微型蔬菜中，仅黄麻纤维基质的 T2 组实现沙门氏菌显著降低，土壤与生物毡基质无明显变化。究其原因，土壤拥有复杂的原生微生物群落，菌群竞争削弱了噬菌体与沙门氏菌的接触概率，而生物毡、黄麻纤维这类无土基质微生物结构简单，更利于噬菌体发挥作用。整体试验中，噬菌体可实现 0.5~1.6 log CFU/g 的沙门氏菌消减，但无法彻底清除致病菌。

除致病菌防控外，基于 Bray-Curtis 距离的主坐标分析（PCoA）与物种丰度热图结果表明，蔬菜品种是塑造微型蔬菜微生物群落结构的首要因素，洋葱与卷心菜的菌群组成存在明显分化；而无论何时喷施噬菌体，样品菌群均未出现定向偏移，群落整体结构保持稳定，说明该沙门氏菌专一性噬菌体不会破坏植株原生微生物体系，对有益菌、共生菌无明显负面影响。试验同时发现，土壤基质中假单胞菌丰度最高，黄麻纤维基质则富集毛霉、根霉等真菌，基质特性也会定向筛选特定微生物类群。

总结与展望

该研究明确了商业噬菌体产品在微型蔬菜沙门氏菌防控中的应用价值与局限性：采收前 24 小时喷施噬菌体，可在生物毡、黄麻纤维两类无土基质中有效降低沙门氏菌污染，且该干预手段具备高生物安全性，不会扰乱微型蔬菜原生微生物群落；但土壤基质会大幅削弱噬菌体效能，且单一噬菌体处理无法彻底根除沙门氏菌。后续可围绕三大方向开展深化研究：一是开展中试及商业化大棚试验，验证实验室结论在实际生产环境中的稳定性；二是优化噬菌体喷施浓度、频次与复配方案，结合种子消毒、环境消杀、水肥管控等措施构建 “多重屏障” 食品安全体系；三是探究基质改良方式，通过调节无土基质理化特性进一步提升噬菌体存活率与抑菌效率。

来源：Bacteriophage application to reduce Salmonella and its effect on microbial diversity in microgreen production, https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2026.112188.