多组学诠释食源性致病菌小菌落变种形成分子机制研究进展

摘 要:食源性致病菌在环境胁迫下可形成小菌落变种(small colony variants, SCVs), 被认为是其抗逆存活的重要调控方式之一。SCVs的形成及防治对于食品安全领域具有重要挑战 , 这是因为与正常细胞相比, SCVs通常具有较强的耐药性, 而且能够抵抗宿主细胞的清除并存活数十年。当条件适宜时，SCVs细胞甚至能够在保持耐药性的同时，重新转变为快速生长细胞。随着生物技术的高速发展, 多组学方法应用到微生物抗逆分子机制研究领域越来越常见。通过基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和联合组学大大增加研究者对细胞中基因调控及蛋白质表达关键途径的理解。本文就近年来食源性致病菌SCVs诱导途径以及多组学诠释SCVs分子机制研究进展进行综述, 以期为建立针对性的安全控制技术, 抑制食品加工中食源性致病菌SCVs形成提供参考。     

食源性金黄色葡萄球菌生物膜形成调控与生物防控策略研究进展

生物膜是很多食源性致病菌应对各种极端环境、杀菌理化因子以及维持菌体内环境稳定的重要基质屏障。数据显示,有超过80%的细菌感染由生物膜引起,尤以金黄色葡萄球菌感染多见。食源性金黄色葡萄球菌是引发细菌性食物中毒和食品安全事故的重要风险源, 特别是多重耐药菌株。金黄色葡萄球菌的耐药性、致病性和免疫逃逸与生物膜复杂的三维结构有重大关系。由于生物膜结构基因和调控因子结构相对保守, 现已成为金黄色葡萄球菌生物防控新的重要的效应靶点。本文从多糖细胞间黏附素、胞外DNA和生物膜形成相关蛋白等角度阐明了生物膜形成机制,从群体感应系统（如Agr系统和LuxS/AI-2群体感应系统）、全局性调控因子（如附属调节因子Sar和转录因子SigB）以及双组分信号转导系统（如SrrAB系统、SaeRS系统、ArlSR系统、LytRS系统和WalKR系统）等角度系统阐述了生物膜形成调控机制。最后,从抗菌肽（蛋白）、植物源化合物、生物酶、抗菌药物等角度提出新的防控策略, 以期为食源性金黄色葡萄球菌的生物防控提供指导。     

代谢组学在食品质量安全领域的应用进展

食品质量安全是保障现代经济社会和谐稳定发展的基础与前提，目前，食源性致病微生物、兽药残留、转基因食品及掺假等问题均会造成或可能造成食品安全隐患。代谢组学作为新兴技术不断发展，通过研究生物体受外界干扰前后小分子代谢产物的变化，进而探究机体内代谢机制，适用于食品安全多种微量危害因子的鉴别和监测。此外，危害因子在食品分解过程中产生的代谢物可成为特定的潜在生物标志物，为致病菌作用机制和品质安全控制的研究提供参考。本文阐述靶向代谢组学和非靶向代谢组学，介绍代谢组学技术常用的数据采集和数理统计方法，总结代谢组学技术在食源性致病菌、兽药残留、转基因食品、生鲜食品品质和肉制品掺假等食品品质和安全领域的研究进展，并对多组学联用技术提出展望，以期推动该技术在食品质量安全领域更广泛的应用。     

食源性致病菌生物被膜的形成及危害研究进展

在食品加工过程中,食源性致病菌常常以生物被膜（Biofilm,BF）的生长形态存活在食品或加工器械表面,使其具有更强的致病性、感染性和耐药性,从而引发潜在的食品安全问题,威胁人类健康。本文系统阐述了食源性致病菌BF形成的3个阶段,即黏附阶段（包括可逆黏附和不可逆黏附）、成熟阶段、解体与传播阶段。此外,本文总结了食源性致病菌BF对食品的危害,旨在为食源性致病菌BF的相关研究提供一定的理论参考,对食品工业的安全发展具有重要的意义。     

免疫层析试纸条技术及其在食源性致病菌检测中应用的研究进展

食源性致病菌是引起食物中毒的最主要原因之一,全球每年由其引发的食物中毒事件达上亿例。免疫层析试纸条法是一种简便、快速且价格低廉的检测方法,广泛应用于国内基层单位对食源性致病菌现场快速检测及诊断。本文就其在食源性致病菌检测方面的研究现状及发展方向进行综述。     

食源性致病菌快速检测技术研究进展

食源性致病菌是引发食源性疾病的主要因素,如何有效地检测出食源性致病菌的存在是食源性疾病预防与控制的关键环节。本文较为系统地介绍了利用免疫学、代谢学、分子生物学和生物传感器等技术手段快速检测食源性致病菌的方法,其中免疫学技术由于快速简便和低操作要求等特点便于目前的普及,而分子生物学方法则是致病菌检测的主要发展方向。     

DNA酶生物传感器在食源性致病菌检测中的研究进展

食源性致病菌是可以引起食物中毒或以食品为传播媒介的致病性细菌,其广泛存在于各类食品基质中,在食品加工运输过程中可以存活较长时间。人们摄入受污染食品会引发各种疾病,严重威胁人体健康。近年来,基于功能核酸的DNA酶生物传感器凭借其高稳定性、易于合成修饰、成本低廉等技术优势,其在致病菌检测领域得到广泛应用,并产生基于比色、荧光、电化学等致病菌检测技术。该文基于DNA酶生物传感器在食源性致病菌检测中的发展近况,对2种DNAzyme检测机制进行综述,并从分类及应用范围进行介绍,为食源性致病菌检测提供参考。     

单核细胞增生李斯特菌营养胁迫表型特征及调控机制

单核细胞增生李斯特菌(单增李斯特菌)能引发侵袭性李斯特菌病，是一类可导致严重后果的食源性致病菌。单增李斯特菌广泛分布于环境复杂多变的食品供应链各环节中，其通过调整自身生理状态以应对营养缺乏等胁迫条件带来的生存挑战，继而对食品安全造成威胁。本文重点介绍营养胁迫条件下单增李斯特菌表型特征和可能的调控机制，包括生物膜形成能力、抗性和毒性，以及σB、(p)ppGpp和sRNA等相关调控因子，以便了解单增李斯特菌营养胁迫下的抗逆生存机制，为进一步开展相关精准防控工作提供参考。     

食源性致病菌鉴定技术的研究进展

食源性致病菌是影响食品安全的重要因素之一, 近年来食源性致病菌污染带来的食品安全事故不断被报道, 因此建立食源性致病菌的快速检测方法对食源性疾病控制至关重要。食源性致病菌的传统检测方法周期较长、检测步骤繁琐, 不适用于快速检测, 因而快速、简便、特异的检测方法成为研究的热点。本文主要从生化鉴定技术、分子生物学技术、免疫技术、代谢技术以及噬菌体鉴定技术等方面介绍目前国内外用于食品致病菌检测的技术, 并对这些技术进行分析和总结, 以期为今后进一步研究和开发新的检测技术提供参考。     

沙门氏菌生物菌膜形成的分子调控研究进展

沙门氏菌是全球范围内危害公众健康的主要食源性致病菌，每年造成千万人食物中毒。黏附于食品加工接触面的生物菌膜是沙门氏菌交叉污染的源头，其对消毒剂具有极强的耐受抵抗作用，可引发大规模食物中毒并导致食品召回。本文在论述细菌黏附辅助体（菌毛和鞭毛）和胞外多聚物对生物菌膜的具体作用及其在mRNA转录层面调控效应的基础上，重点阐述了转录后层面上的非编码小RNA（non-coding small RNA，sRNA）及其对移动性、胞外多聚物等核心mRNA通路的调控机制，并归纳出sRNA调控生物菌膜的4 种作用模式，最后对该领域的研究前景进行了前瞻性展望，以期为拓展研究思路、完善生物菌膜的科学理论和研发针对性控制技术提供参考。     

免疫磁分离技术在食源性致病菌快速检测中的研究进展

建立食源性致病菌快速高效的检测新方法和策略对控制食源性疾病的爆发至关重要。样品前处理是快速筛选病原体的关键步骤。常规食源性致病菌检测技术通常需要前增菌和选择性分离等预处理过程才能达到提高目标细菌浓度的目的,耗时长且灵敏度低。免疫磁分离技术（immunomagnetic separation,IMS）是一种能够在较短时间内从复杂食品样品中分离和浓缩目标病原菌的技术,已被应用于多种食源性致病菌的检测。本文综述了IMS在食源性致病菌检测中的应用,重点阐述了IMS作用原理、影响IMS效果的因素以及结合其他检测技术在食源性致病菌快速检测中的最新应用研究,以期为该技术更深层次的应用研究和我国食品安全快速检测技术的发展提供理论支持。     

Phages and their lysins: Toolkits in the battle against foodborne pathogens in the postantibiotic era

Worldwide, foods waste caused by putrefactive organisms and diseases caused by foodborne pathogens persist as public health problems even with a plethora of modern antimicrobials. Our over reliance on antimicrobials use in agriculture, medicine, and other fields will lead to a postantibiotic era where bacterial genotypic resistance, phenotypic adaptation, and other bacterial evolutionary strategies cause antimicrobial resistance (AMR). This AMR is evidenced by the emergence of multiple drug-resistant (MDR) bacteria and pan-resistant (PDR) bacteria, which produces cross-contamination in multiple fields and poses a more serious threat to food safety. A “red queen premise” surmises that the coevolution of phages and bacteria results in an evolutionary arms race that compels phages to adapt and survive bacterial antiphage strategies. Phages and their lysins are therefore useful toolkits in the design of novel antimicrobials in food protection and foodborne pathogens control, and the modality of using phages as a targeted vector against foodborne pathogens is gaining momentum based on many encouraging research outcomes. In this review, we discuss the rationale of using phages and their lysins as weapons against spoilage organisms and foodborne pathogens, and outline the targeted conquest or dodge mechanism of phages and the development of novel phage prospects. We also highlight the implementation of phages and their lysins to control foodborne pathogens in a farm–table–hospital domain in the postantibiotic era.     

下一代测序技术在食源性致病菌研究中的应用

下一代测序技术是DNA测序的一项革命性创新技术,其特点是方便快速、高效准确、信息容量大,可实现物种基因组或转录组的深入研究。现阶段,食源性致病微生物导致的全球食品安全问题不断发生,下一代测序技术可在信息缺乏或多种微生物存在的情况下对食源性致病微生物进行检测判定,可在基因序列的背景下更科学地认识食源性致病菌的遗传特性、代谢能力、致病机制等,为食源性微生物疾病预防和控制提供重要的依据。本文主要介绍了在第一代测序技术的基础上发展起来的下一代测序技术,包括第二代测序技术和第三代测序技术的原理、发展历程及优劣势,着重概述了下一代测序技术在食源性致病菌检测鉴定中的应用,并展望该技术在食源性致病菌检测应用中的发展趋势。     

Current and emerging molecular diagnostic technologies applicable to bacterial food safety

There is an increasing need for rapid test methods to certify the quality and safety of food products. Current tests applied for the microbiological assessment of food products are based on standard approved culture-based isolation methods and can take several days to yield results. Nucleic acid diagnostic (NAD) tests for the identification of bacterial foodborne pathogens employing in vitro amplification technologies are capable of sensitive and specific detection of single or multiple pathogens in foods in a shorter timeframe than traditional methods. New developments in molecular biosensors have the potential to provide at-line bioanalysis, whereas microarray-based technologies may in the future be the NAD platforms of choice for multiple pathogen detection and identification. This article reviews current and emerging NAD platforms for foodborne bacterial pathogens that have the potential to impact food safety.     

食源性致病微生物检测技术研究进展

食源性致病微生物是引起食品安全问题的重要因素。针对食源性致病微生物,快速而准确的检测是保障食品安全的关键举措。随着微生物学、分子生物学技术的发展,基于新型基因组编辑技术和先进的生物传感器的检测技术不断涌现,食源性致病微生物的检测技术展现出多样性和综合性的特点,并得到了广泛的应用和商业化的发展。本文从食源性致病微生物分类出发,深入总结和探讨了传统培养分离法、免疫学检测技术、核酸检测技术和生物传感器检测技术的优缺点,并重点介绍了近年来开发的基于核酸等温扩增技术和CRISPR基因编辑技术的核酸检测新方法。通过对最新的针对食源性致病微生物检测方法综述,为研究者开辟食源性致病微生物检测新方法提供重要的理论参考。     

金纳米粒子在食源性病原体检测中的应用研究进展

近年来,由食源性病原体污染食物导致中毒或死亡事件在全球频发,食源性病原体引起的疾病已成为危害人类健康的头号杀手,亟需开发快速、准确且灵敏的食源性病原体检测方法用于日常的食源疫情监测和预防食源性疾病暴发。金纳米粒子凭借其小尺寸、表面积大、高反应活性及易于与其他传统检测方法相结合等优势成为食品安全检测领域的研究热点。本文在总结了金纳米粒子的理化性质、制备的基础上,重点综述了基于金纳米粒子的免疫标记技术在食源性病原体检测方面的应用,主要涉及免疫层析技术、比色法、生物传感器的制备和探针技术等的最新研究进展,并对未来研究方向进行了展望,以期为临床样本或食物中的食源性病原体检测快速化、准确化提供理论依据。     

多重PCR在调味品致病菌检测中的应用前景分析

食源性疾病是最为重要的食品安全问题之一,加强食源性疾病监测和食品污染物检验是面对这一问题的迫切需要。传统分离培养加生化鉴定检测食源性致病菌的方法,往往操作步骤繁琐耗时,精确度较低、很难满足目前高通量、时间短的要求。尤其是各种调味料品种繁杂,微生物很难扩增,传统方法对致病菌的检出率低。多重PCR技术特异性强、灵敏度高、程序简便易行,自诞生以来,就迅速被广泛地应用于生命科学研究的各个领域,基于该技术的病原菌检测方法已经在国内外广泛开展。文章对近年来基于多重PCR技术的病原菌检测的研究前沿进行了综述,分析了多重PCR方法在调味品致病菌检测中应用优势。内容涉及目标基因、生物芯片技术以及色谱技术和多重PCR的结合、灵敏度提高的方法,同时文章对多重PCR技术在调味品检测中的未来应用的局限、解决方案和前景进行了分析。     

SIMULTANEOUS DETECTION OF LISTERIA MONOCYTOGENES, STAPHYLOCOCCUS AUREUS, SALMONELLA ENTERICA AND ESCHERICHIA COLI O157:H7 IN FOOD SAMPLES USING MULTIPLEX PCR METHOD

In this study, one multiplex polymerase chain reaction (MPCR) assay was developed for simultaneous detection of four foodborne pathogens, i.e., Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella enterica and Escherichia coli O157:H7. Five specific primer pairs were designed based on the nucleotide sequences of hemolysin gene (hly) of Listeria monocytogenes, thermostable nuclease gene (nuc) of Staphylococcus aureus, invasion gene (invA) of Salmonella enterica, shiga-like toxin gene (stx) and intimin gene (eae) of Escherichia coli O157:H7 in this assay. The specificity and sensitivity of the MPCR method were validated, and the limit of detection (LOD) of this method was about 10 copies. One cfu/mL each of these foodborne pathogens spiked in practical food samples, i.e., ground meat, beef, pork, fish, shrimp, cheese, canola leaf and cabbage, could be detected simultaneously after 24 h enrichment at a rate of 87.5%, indicating that the established MPCR detection method was effective and suitable for practical use.

PRACTICAL APPLICATIONS

This study presents a quick and effective identification method to simultaneous monitor four foodborne pathogens in food samples. The specificity and sensitivity of this method can be used to unambiguously identify these four foodborne pathogens in practical food samples based on the species-specific genes. Therefore, this detection method is applicable for surveillance measures of these four foodborne pathogens in the food production chain.     

等温扩增技术在食源性致病菌检测中的研究进展

食源性致病菌污染是影响食品质量安全的重要因素之一,加强食源性致病菌的检测力度对于保证食品安全以及预防食源性疾病至关重要。基于核酸的分子检测技术较传统的培养方法相比,更加快速、灵敏、高效。等温扩增技术以反应条件简单等优点逐渐替代变温扩增技术。该文简述了环介导等温扩增、链替代等温扩增、单引物等温扩增、滚环等温扩增以及跨越式滚环等温扩增5种技术的研究进展及其在食源性致病菌快速检测方面的应用,指出了等温扩增反应存在的共性问题,并提出解决措施。此外,还对这5种等温扩增技术进行比较分析,为食源性致病菌的现场快速检测与筛查提供参考依据。     

食源性致病菌快速检测技术研究进展

食源性致病菌是影响食品安全的主要问题之一.建立快速的食源性致病菌检测方法对控制农产品和食品从生产、加工、运输、仓储、口岸通关到销售和消费各个环节的生物性风险至关重要.由于传统病原微生物检测耗时长且操作较繁琐,不能及时检测出食品中的病原菌.近年来随着生物技术的快速发展以及对食品安全监测要求的提高,食源性致病菌快速检测方法...