茶皂素对抗蜡样芽孢杆菌生物膜：一项突破性研究

　　蜡样芽孢杆菌是一种常见的食源性病原体，它能在食品用具和加工设备表面形成难以去除的生物膜，给食品安全带来严重威胁。近期，一项发表在《Food Control》杂志上的研究，揭示了茶皂素(Camellia Saponins, CS)在抑制蜡样芽孢杆菌生物膜形成方面的显著效果，为开发新型天然抗菌剂提供了重要参考。

　　茶皂素的抑制效果显著

　　研究中选用的蜡样芽孢杆菌 ATCC 10987 和 ATCC 14579 作为模型菌株，结果显示茶皂素对这两种菌株的生物膜形成具有良好的抑制作用。其最小生物膜抑制浓度(MBIC)和最小生物膜根除浓度(MBEC)均为 64 mg/mL 和 128 mg/mL。在 1/2MBIC 浓度下，茶皂素就能有效抑制蜡样芽孢杆菌生物膜的形成，显著降低了生物膜的厚度和胞外多糖、eDNA 的分泌量，从而破坏了生物膜的结构，抑制了生物膜内单个细菌的早期粘附和代谢。

　　显微镜下的直观变化

　　通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察，未经茶皂素处理的蜡样芽孢杆菌 ATCC 10987 和 ATCC 14579 形成的生物膜厚实且分布不均，厚度分别约为 20.99 μm 和 16.01 μm。而经 1/2 MBIC 茶皂素处理后，ATCC 10987 形成的生物膜变得薄而分散，最大厚度仅约 7.5 μm;ATCC 14579 的生物膜也变得稀疏，最大厚度约为 10.97 μm。此外，茶皂素处理后的生物膜中 eDNA 和胞外多糖含量明显减少，生物膜结构变得松散，细菌的排列也从紧密的短链变为稀疏的长链，这些变化直观地展示了茶皂素对生物膜结构的破坏作用。

　　对细菌代谢和粘附的影响

　　茶皂素不仅影响了生物膜的结构，还显著降低了细菌在生物膜中的代谢活性。实验数据显示，与对照组相比，经 MBIC 浓度茶皂素处理的 ATCC 10987 和 ATCC 14579 的代谢活性分别下降了 73.96% 和 92.87%;而经 2MBIC 浓度茶皂素处理的两菌株代谢活性更是分别下降了 91.57% 和 97.53%。这表明茶皂素对细菌代谢的抑制作用与其浓度成正比。同时，茶皂素还减少了蜡样芽孢杆菌的初始粘附能力，经不同浓度茶皂素处理后，两菌株的聚集能力下降，细菌变得相对分散，无法有效粘附在生物或非生物表面，从而破坏了生物膜的形成过程。

　　基因表达层面的调控

　　研究进一步探讨了茶皂素对蜡样芽孢杆菌生物膜形成相关基因表达的影响。qRT-PCR 结果显示，茶皂素可下调九个与生物膜形成相关的基因表达，包括 spo0A、codY、rpoN、comER、sinR、plcR、papR、nprR 和 LuxS。这些基因的表达下调，直接或间接影响了生物膜的形成。例如，PlcR 是控制生物膜形成和多个肠毒素编码基因表达的关键转录因子，茶皂素通过抑制 PapR 的表达，阻止 PlcR 的完全激活，从而抑制了生物膜的形成。此外，LuxS 基因的表达下调减少了 AI-2 信号分子的产生，进而影响了 LuxS/AI-2 和 PlcR-PapR 系统介导的群体感应，这也是茶皂素抑制生物膜形成的重要机制之一。

　　在不同食品接触表面的应用效果

　　茶皂素在不锈钢、陶瓷和玻璃三种常见食品接触表面上的应用研究显示，陶瓷表面的生物膜抑制效果最为显著。在 9 小时的培养时间下，茶皂素对 ATCC 10987 在陶瓷表面的生物膜抑制效果优于玻璃和不锈钢表面，而对 ATCC 14579 的生物膜抑制效果在三种材料表面均较为显著。随着接触时间的增加，茶皂素在三种材料表面的抗菌效果均有所增强，这表明茶皂素在实际食品加工和储存环境中具有广阔的应用前景。

　　结论与展望

　　这项研究深入探讨了茶皂素对蜡样芽孢杆菌生物膜形成的抑制机制，并在不同食品接触表面上验证了其应用效果。结果表明，茶皂素通过多种途径抑制生物膜的形成，包括破坏生物膜结构、降低细菌代谢活性、减少初始粘附以及调控相关基因表达等。其在陶瓷表面的优异表现，为食品加工行业提供了一种潜在的天然抗菌解决方案，有助于减少蜡样芽孢杆菌在食品生产过程中的污染风险，保障食品安全。未来，随着对茶皂素抗菌机制的进一步研究和应用开发，有望将其广泛应用于食品包装、加工设备表面处理等领域，为食品行业的微生物控制提供新的策略和方法。

　　全文链接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956713524006200