牛奶介质中混合菌生物被膜形成特性及其抑制的研究

【摘要】在食品加工过程中,由于生物被膜的存在让细菌更难清除而引发大量的食品腐败以及食品污染等安全问题。很多学者深入研究单一菌生物被膜,证实群体感应系统在生物被膜的形成中发挥非常重要的作用。然而很少有人研究混合菌生物被膜中菌群结构以及菌体间相互影响的关系,种间群体感应信号分子在混合菌生物被膜中的作用的研究更为罕见。本研究以牛奶中混合菌形成的生物膜为研究对象,探讨不同条件下该生物被膜形成能力以及比较混合菌生物被膜中菌体间的相互影响。初步探讨群体感应信号分子AI-2在混合菌生物被膜中的作用,以及部分天然产物抑制混合菌生物被膜形成的特征。本课题通过设置不同牛奶保存条件,研究食源性细菌(铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及沙门氏菌)混合菌生物被膜形成能力,生物被膜中各菌株活菌组成以及混合菌形成AI-2活力之间的关系。利用菌体上清液以及三种不同天然产物(茶多酚、柠檬醛以及肉桂醛)影响生物被膜形成能力分析AI-2对生物被膜形成的影响。最后通过水果提取物探讨食品加工中新型生物被膜抑制剂的可能。主要研究结果如下：1、利用微孔板法测定四种单菌生物被膜及其混合菌生物被膜形成能力,发现菌体的粘附率大小关系是：混合菌>金黄色葡萄球菌>铜绿假单胞菌>大肠杆菌>沙门氏菌。通过模拟牛奶腐败条件,证实混合菌生物被膜形成的最佳培养时间为3天,最佳培养温度是30℃,四种混合菌最佳接种比例是1：1：1：1。2、通过对生物被膜进行活菌计数发现不同培养时间下,对同一种菌株来讲,单一培养形成的生物被膜和混合培养形成的生物被膜中该菌的活菌数目变化趋势不同,混合菌生物被膜中优势细菌也在随时间改变,存在菌群更替的现象。利用V.harveyiBB170生物发光实验测定不同时间下混合菌产生AI-2活力,发现混合菌AI-2相对活力在第2天时最小,仅为第1天的0.17倍。在第3天时最大,为第1天的2.28倍。SPSS软件分析证实不同时间下混合菌生物被膜形成能力、活菌总数以及AI-2活力三者具有相关性。3、通过在单一菌株培养中加入菌株无菌培养上清液,证实所有上清液都具有增加生物被膜形成能力的效果。其中加入金黄色葡萄球菌上清液后大肠杆菌生物被膜形成能力变为原来的2倍。三种天然产物对混合菌生物被膜形成以及AI-2活力的影响结果表明,茶多酚、柠檬醛、肉桂醛对于三种细菌及其混合菌的生物被膜形成能力均有抑制作用。茶多酚对金黄色葡萄球菌抑制效果最好,肉桂醛对大肠杆菌和沙门氏菌的抑制效果最好,而柠檬醛对细菌AI-2活力抑制效果最好。4、研究呋喃酮对混合菌生物被膜形成的影响,发现梯度浓度的呋喃酮可以抑制生物被膜中细菌浓度,而对浮游菌的生长无影响。并且,不同水果(苹果、木瓜、葡萄、橙子和菠萝)提取物均可抑制混合菌生物被膜形成能力以及AI-2活力,其中木瓜提取物的抑制效果最好,抑制37%生物被膜形成以及抑制32%AI-2活力。橙子提取物的抑制效果最差,仅抑制16%生物被膜形成以及抑制23%AI-2活力。
【作者】周文渊；
【导师】张宏梅；
【作者基本信息】广东工业大学，生物化工，2014，硕士
【关键词】混合菌生物被膜；AI-2；腐败牛奶；天然产物；水果提取物；

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