微生物群体感应系统及其在现代食品工业中应用的研究进展

群体感应系统是一种广泛存在于多种微生物中的基因表达调控系统,能够借由对特定信号分子的密度感知实现对相关基因的靶向调控,从而使微生物展现出与低密度条件时截然不同的群体行为以及特性,以此来应对环境的变化。由于群体感应调控存在明显的生物广泛性、机制独特性以及作用高效性,使其成为近年来微生物领域中的研究热点。微生物作为食品工业中的重要研究对象,在食品保鲜,益生菌生产,食品发酵,绿色生物合成,微生物防腐剂及风味剂生产等研究领域中均发挥着至关重要的作用。明悉群体感应系统在上述领域中的作用,有助于推动微生物在食品生产中的进一步应用。着重介绍了群体感应的主要类型及其相关调控机制,并对其在食品腐败中的重要作用以及在未来食品工业中的潜在应用进行了概述;对未来群体感应在食品研究领域的发展进行了展望,旨在为以群体感应为基础的新型食品相关技术的发展提供理论依据。     

基于细菌群体感应淬灭机制的食品保鲜应用研究进展

群体感应是细菌细胞与细胞之间的一种通讯机制,通过信号分子的不断积累,从而实现其特定基因的表达.群体感应淬灭可通过对信号分子的干扰和抑制,阻碍细菌群体感应进程,从而减缓特定食品的腐败速度,延长其货架期.因此,群体感应淬灭在食品保藏中的作用尤为重要.本文介绍了不同类型的群体感应系统及群体感应淬灭的机制,揭示了淬灭技术在食品...     

气单胞菌群体感应及其抑制剂研究进展

细菌群体感应（quorum sensing,QS）是细菌通过信号分子的产生、释放、积累和感应进行化学交流的过程,这种信号分子又称之为自诱导物（autoinducers,AI）。气单胞菌（Aeromonas）是水产品中常见腐败菌,也是动物和人类的环境条件致病菌。近年来研究报道气单胞菌的致病性和腐败行为可能与QS有关,提示可以通过抑制气单胞菌QS对其进行防控。气单胞菌QS系统按照信号分子种类的不同可以分3类：以N-酰基高丝氨酸内酯类化合物（N-acyl homoserine lactone,AHLs）作为信号分子的AI-1系统、以4,5-二羟基-2,3-戊二酮（4,5-dihydroxy2,3-pentanedione,DPD）衍生物为信号分子的AI-2系统和QseBC双组分调控的AI-3系统。本文介绍这3类QS系统及其调控机制,概述植物来源、微生物和动物来源、化学合成类气单胞菌QS抑制剂（quorum sensing inhibitors,QSI）的研究进展,探讨气单胞菌QSI在水产品腐败和水产病害预防中的应用和前景,以期为气单胞菌QSI在水产品安全方面的应用提供参考。     

细菌群体感应系统调控及淬灭机制研究进展

细菌利用群体感应系统实现种内和种间信息的交流,调控菌体的生理特性,如生物膜的形成、菌体的运动、毒素的分泌、细菌素及抗生素的产生,群体感应系统贯穿细菌生长繁殖的整个过程,并对细菌群体的稳定性具有重要作用.近年来,越来越多的群体感应系统被发现和深入研究,其调控机制也逐渐清晰,这为群体感应系统更加广泛地应用于实际奠定了基础....     

钝顶螺旋藻提取物对细菌群体感应的抑制作用

以mini-Tn5突变株Chromobacterium violaceum CV026为报告菌检测系统,研究钝顶螺旋藻甲醇提取物的群体感应抑制活性及对大菱鲆腐败菌Shewanella putrefacens生物膜形成的影响。结果表明:螺旋藻75%甲醇提取物(0.125～1.000g/100mL)不仅能显著降低Chromobacterium violaceum CV026细菌紫色菌素的产生,而且能显著抑制外源信号分子N-已酰化高丝氨酸内酯(10μmol/L C6-HSL)诱导的报告菌紫色菌素的增加。当螺旋藻提取物添加质量浓度为1.000g/100mL时,对报告菌紫色菌素的抑制率达87.67%,对Shewanella putrefacens生物膜的形成抑制率达77.05%,与对照差异均达显著水平(P<0.05)。抑菌实验表明,在给定的质量浓度范围内,螺旋藻提取物对报告菌的生长无显著影响;螺旋藻提取物抑制紫色色素的产生与生物膜的形成不是通过抑制细菌的生长来实现的,而与抑制信号分子诱导的群体感应现象有关;螺旋藻提取物具有较强的细菌群体感应抑制活性,可作为细菌群体感应抑制剂用于新鲜食品及其制品的贮藏与保鲜。     

细菌多糖及其在食品工业中的应用

多糖是许多加工食品中的关键成分,主要用作增稠剂、悬浮剂或胶凝剂。这些多糖主要取自高等植物、海藻及大型真菌。近年来,由于细菌发酵多糖具有结构与功能稳定、价格便宜和用量低等优点而日益受到人们的广泛关注。本文综述了几种细菌多糖的开发现状及其在食品工业中的应用前景,系统介绍了其结构、功能及生物合成途径,着重列举了这几种细菌多糖在食品行业中的应用,并对细菌多糖的发展趋势进行了展望。     

细菌纤维素及其在食品工业中应用

该文简要介绍产细菌纤维素的微生物、细菌纤维素的独特性质、生化合成途径,重点介绍细菌纤维素在食品工业中应用。     

食源性细菌的群体感应效应

群体感应效应（Quorumsensing）是指微生物细胞内通过相应的感应系统感应细胞外的小分子自诱导剂的浓度从而感知菌群密度的大小,当菌群密度达到一定的阀值时激活一系列的目的基因并表达相应的特性的方式。本研究阐述了各类细菌的感应调节系统,白诱导剂的种类及相应的表型,概述群体感应效应对防止食品腐败,抑制腐败菌的生长,以及其对微生物风险评估的应用指导意义。     

Quorum Sensing Inhibitory and Anti-Biofilm Activity of Essential Oils and Their in vivo Efficacy in Food Systems

The present study investigated the effect of the essential oils of Cuminium cymium, Murraya koenigii, Curcuma longa, Zingiber officinale, Myristica fragrans (mace and nutmeg), Trigonella foenum graceum, and Elettaria cardamomum on AHL-mediated quorum sensing and biofilm formation. Inhibition of quorum sensing (QS) regulated phenotypes by the essential oils at subinhibitory concentrations was investigated using the biosensor bacteria Chromobacterium violaceum (C. violaceum 12472 and C. violaceum CV026) and Pseudomonas aeruginosa PA01. Sub-MIC of essential oils was screened for inhibition of quorum-sensing regulated pigment production, motility and biofilm formation in the biosensors. The essential oil of M. koenigii showed the most promising QS inhibitory and anti-biofilm activity at a concentration of 0.02% v/v and hence was used for further studies. Anti-biofilm activity against food spoilage Pseudomonas species was studied by crystal-violet MTP method and fluorescence microscopy. The essential oil of M. koenigii at sub-MICs inhibited biofilm formation in the pseudomonads by inhibiting cell attachment, reducing metabolic activity and EPS production, and preventing biofilm maturation. Further, it was capable of delaying spoilage by psychrotrophic P. psychrophila PSPF19 in refrigerated milk. The major components present in M. koenigii essential oil were caryophyllene, caryophyllene oxide, cinnamaldehyde, α-, and β-phellandrene and eugenol. Application of M. koenigii essential oil and its constituents based on the quorum-sensing inhibitory and anti-biofilm activity would be a novel intervention strategy to enhance shelf life and food safety.     

群体感应与水产品保藏新策略

简要介绍了群体感应系统,分析了水产品腐败与群体感应之间的关系,阐述了以水产品腐败菌QS现象为靶点的水产品保藏新策略,为水产品防腐保鲜提供了新方向。     

细菌纤维素生物合成调控及在食品领域的应用研究进展

细菌纤维素具有低能量、高机械强度、高持水性、低固形物含量、高胶体强度、超细纤维网状结构和良好的口感等优良的食品特性,现已被广泛应用于食品工业领域。本文综述了细菌纤维素的生物合成途径,生物合成调控方式、分泌、组装和结晶过程以及其在食品中作为原料、食品添加剂和包装材料应用的研究进展。     

降解嗜水气单胞菌群体感应AHLs信号分子的乳酸菌筛选及淬灭作用

AHLs是一类介导革兰氏阴性菌群体感应的氮酰基高丝氨酸内酯类信号分子,从自然界中寻找对AHLs具有降解活性的乳酸菌,探究应用乳酸菌群体感应抑制剂控制致病菌的新途径。采用96孔板法从传统发酵食品和海水鱼肠道中分离的156株乳酸菌中初筛到56株对嗜水气单胞菌群体感应AHLs具有降解作用的菌株,初筛率为35.90%。采用琼脂扩散法对初筛菌株复筛得到12株降解活性较强的乳酸菌,其中来源于牙鲆肠道的菌株YP 4-1-1降解活性接近100%。GC-MS分析表明:菌株YP 4-1-1对嗜水气单胞菌C4-HSL和C6-HSL信号分子的降解活性分别为98.31%和81.81%。经生理生化和16S rRNA序列分析确定菌株YP 4-1-1为清酒乳杆菌。菌株YP 4-1-1酶解AHLs的活性来源于其粗细胞提取物的可溶性部分,可能是一种AHLs-酰基转移酶或氧化还原酶。YP 4-1-1粗提物对紫色杆菌CV026和嗜水气单胞菌的MIC分别为2.0 mg/mL和4.0 mg/mL,3个不同亚MIC(0.25 MIC,0.50 MIC,0.75 MIC)对紫色杆菌素的降解作用具有剂量依赖性。在体外共培养试验中,菌株YP 4-1-1可减弱嗜水气单胞菌溶血性、蛋白酶、DNA酶和嗜铁素等毒力因子的表达,并对其群体感应的群集和泳动行为具有抑制活性。本文从自然生态环境中获得对革兰氏阴性菌AHLs具有降解活性的乳酸菌,为研发乳酸菌生物制剂控制革兰氏阴性菌导致的水产动物疾病奠定理论和应用基础。     

Quorum Sensing Regulation and Inhibition of Exoenzyme Production and Biofilm Formation in the Food Spoilage Bacteria Pseudomonas psychrophila PSPF19

Gram-negative bacteria use the mechanism of acylated homoserine lactone (AHL) mediated quorum-sensing to regulate gene expression in response to population density. The present work aimed to detect signal molecule production and its influence on the production of food spoilage phenotypes such as exoenzyme (lipases and proteases) synthesis and biofilm formation in Pseudomonas psychrophila PSPF19, isolated from freshwater fish stored in refrigerated conditions. The C4-HSL signaling molecule produced by the isolate induced exoenzyme production by twofold and increased attachment and biofilm formation. Further, studies on the effect of a synthetic quorum sensing inhibitor, furanone C-30 on protease and lipase production and biofilm formation, revealed that it inhibited exoenzyme production and bacterial attachment. This study adds to our understanding that quorum sensing plays a role in the low temperature spoilage of foods by psychrotrophic Pseudomonads and quorum sensing inhibitors such as furanones can be developed as new intervention techniques and food preservatives.     

群体感应系统对发酵食品的影响

发酵是食品保鲜的重要策略。发酵食品是种类各异的微生物共同作用的结果,赋予产品特殊的风味。群体感应系统是一种针对性强、普遍存在的微生物调控机制。其以种群密度为基础,通过感知信号分子浓度的方式,调控多种基因表达的行为。根据不同类型的信号分子,将群体感应系统划分为三大类。本文概述发酵食品、三大类群体感应系统,阐述群体感应系统对微生物共培养的积极作用、防治有害微生物及对发酵食品品质的影响。从群体感应的角度出发,拓宽微生物在发酵食品中的研究思路,为进一步提高微生物在食品生产中的应用提供参考。     

群体感应调控下的乳酸菌细菌素合成

细菌素是一种在新陈代谢过程中由核糖体合成的具有抑菌作用的抗菌肽,因此被作为天然、无毒抗菌剂并广泛应用到食品行业中。群体感应是细菌细胞间通过对自诱导物浓度的感知,从而对基因表达进行调控的行为,现已证明乳酸菌的群体感应是细菌素合成的关键调控机制。作者主要综述了目前乳酸菌细菌素的研究现状、细菌素的系统分类、群体感应信号的转导机制及其对乳酸菌细菌素合成的调节,以促进对细菌素的研究及应用。     

植物源细菌群体感应抑制剂的研究进展

细菌耐药性的出现已经成为全球公共卫生关注的问题之一,而传统处理耐药性的方法正逐渐失效,寻找新的作用靶点来开发新型抗菌药物至关重要。研究表明,靶向微生物群体感应(Quorum sensing,QS)是一种较好的替代传统抗生素的方法。从自然界中寻找群体感应系统抑制剂(Quorum sensing inhibitor,QSI),尤其是植物源QSI,被认为是解决微生物致病性和食品腐败的有效方法。本文在现有的理论和研究基础上,对植物源细菌群体感应抑制剂的研究现状进行综述,展望了群体感应抑制剂的研发前景,以期为细菌群体感应在微生物耐药性和开发新型防腐剂中的应用提供参考。     

戊糖乳杆菌群体感应信号肽AIP的纯化及鉴定

目的:对戊糖乳杆菌31-1的群体感应信号肽进行提取、纯化和鉴定。方法:经硫酸铵盐析、超滤、疏水层析、凝胶层析和RP-HPLC步骤纯化戊糖乳杆菌31-1的群体感应信号肽。用MALDI-TOF质谱测定纯化后的小肽AIP的分子质量,并用EDMAN降解法对其N端氨基酸测序。用组氨酸蛋白激酶抑制剂——氯氰碘柳胺验证其群体感应信号肽分子功能。结果:纯化的信号肽AIP的比活力达160 000 IU/m L,纯度提高了800倍。该小肽的分子质量为2 985.16 u。其N端前15个氨基酸序列为NH2-KSSAYSLQMGATAIK。氯氰碘柳胺所造成的戊糖乳杆菌31-1细菌素合成功能的缺失,不能通过添加小肽AIP而得以恢复,证实了小肽AIP的群体感应信号肽分子功能。结论:群体感应信号肽AIP的获得为戊糖乳杆菌31-1细菌素的发酵调控奠定了基础。     

一种检测革兰氏阴性菌群体感应抑制剂的简便方法

许多革兰氏阴性菌通过产生N- 酰基- 高丝氨酸内酯类(AHLs)化合物介导的群体感应(QS)现象来调控特定生理性状的表达。而AHL 类似物作为群体感应抑制剂(QSI)可使由QS 所调控的生理特性不表达或表达水平下降。本研究的目的是建立检测AHL 类似物方法。基于QS 抑制原理,建立了平板法及TLC 方法从微生物中筛选AHL 类似物。该方法简便有效,费用低廉,为筛选群体感应抑制剂提供了一种新方法。     

冷却肉特定腐败菌群体感应的研究进展

微生物引起的腐败变质是影响肉品质量安全的重要因素。研究表明,细菌群体感应（quorum sensing,QS）与肉类腐败变质密切相关。群体感应抑制剂（quorum sensing inhibitor,QSI）通过阻断QS信号的合成或传递,降低细菌致腐性,成为肉品保鲜技术领域极具应用前景的新靶点。本文概述了微生物的QS现象、QS对肉品腐败变质的影响以及QSI的来源、特性和作用机制,并提出利用QS调控肉品腐败变质存在的问题和应用前景。