食品腐败中细菌群体感应现象的研究进展

食品腐败中细菌群体感应现象的研究进展

李学鹏;陈桂芳;仪淑敏;朱军莉;李婷婷;李春;励建荣

【摘要】微生物作用是引起食品腐败变质的主要因素之一.研究表明,细菌群体感应在该过程中起着重要作用.文中介绍了群体感应现象的产生机制与研究前沿,重点以牛奶和奶制品、肉和肉制品、水产品和果蔬4类食品体系为例分析了细菌群体感应现象在食品腐败中的作用,最后对开发以群体感应抑制剂为新型防腐剂的食品保藏新策略进行了论述,以期在为从群体感应角度研究食品腐败机制及保鲜方法提供理论依据.%Microbial activities is one of the major factors of food deterioration.The studies showed that bacterial quorum sensing plays an important role on food spoilage.This article summarized the mechanism for generation of quorum sensing system and its related researches.In particularly,the effect of bacterial quorum sensing on spoilage of foods,such as milk and milk products,meat and meat products,aquatic products,fruits and vegetables,was analyzed.Furthermore,the new strategy for food preservation based on quorum sensing inhibitors was briefly discussed.This paper will provide the theoretical basis for the study of food deterioration mechanism and the development of preservation methods derived from quorum sensing.

【期刊名称】《食品与发酵工业》

【年(卷),期】2015(041)008

【总页数】7页(P244-250)

【关键词】群体感应;信号分子;食品腐败机制;保鲜策略

【作者】李学鹏;陈桂芳;仪淑敏;朱军莉;李婷婷;李春;励建荣

【作者单位】渤海大学食品科学研究院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦

州,121013;渤海大学食品科学研究院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦

州,121013;渤海大学食品科学研究院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦

州,121013;浙江工商大学食品与生物工程学院,浙江杭州,310012;大连民族学院生

命科学学院,辽宁大连,116600;渤海大学数理学院,辽宁锦州,121013;渤海大学食品

科学研究院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦州,121013

【正文语种】中文

食品腐败是一个复杂的过程，其中微生物作用是引起食品腐败变质的主要因素之一。微生物通过分解蛋白质、脂质及糖类等营养物质进行生长繁殖，进而导致食品腐败，从而导致巨大的经济损失和严重的公共卫生问题［1］。近年来，腐败食品中群体感应(quorum sensing，QS)系统的发现为研究食品腐败机理提供了新的方向。QS通过产生信号分子即自体诱导物(autoinducers，AI)介导细菌间的交流［2］，细菌通过QS机制以细胞密度变化为依据表达特定基因。QS参与调控微生物的多种生活习性以及各种生理过程，如生物发光、抗生素的合成、生物膜的形成、质粒的接合转移、生物群游现象以及根瘤菌与植物的共生等［3］。现有研究表明QS

参与食品腐败过程，调控与食品腐败相关的蛋白质、脂肪、果胶、壳多糖等分解酶活性，并在不同的腐败食品中检测出了不同类型的QS信号分子［2］。但目前

QS系统在食品腐败中的调控研究尚处于起步阶段，人们对QS引起的食品腐败机制的认识仍十分有限。本文主要介绍了细菌QS产生机制、信号分子及检测方法、

QS研究前沿，重点综析了QS与食品腐败的关系，展望了群体感应抑制剂的开发前景，旨在为深层次揭示微生物引起的食品腐败机制，建立以靶向控制细菌QS为基础的食品保鲜新技术提供理论依据。

1 群体感应现象及其发生机制

细菌在生长环境中，能够感知周围环境中细菌的密度进而调控自身行为的现象称为群体感应现象。这一现象只有在细菌数量达到一定阈值时才会发生，因此又称其为细菌密度依赖型基因表达调控［3］。目前研究表明，QS在细菌繁殖中主要参与

毒力的调节，感受态的形成，接合质粒的转移，抗生素的产生调控以及生物膜的形成等［4］。细菌利用群体感应监控自身群体密度的变化，在繁殖过程中会分泌一些特定的QS信号分子，信号分子从胞内扩散到胞外，当信号分子达到一定阈值时，会与受体蛋白结合，导致受体蛋白构象发生改变，从而激活某些特定基因的表达。不同的细菌所用的QS信号分子类型不同，信号转导机制也不同。目前研究较为深入的QS信号分子主要有N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactone，AHL)、寡肽类物质(autoinducing peptides，AIPs)、呋喃酰硼酸二酯(autoinducer-2，AI-2)等［5］。

1.1 AHLs介导的群体感应系统

革兰氏阴性菌中最普遍的QS信号分子是N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)，它由一个

不变的高度保守的内酯环和一个可变的酰基侧链组成［6］，酰基侧链的长短、饱和度及3位碳上的取代基都是导致AHL结构不同的因素。但是不同AHL介导的

群体感应系统的调控机制都是通过LuxI/R系统(图1a)，即LuxI蛋白负责信号分子AHL的合成，LuxI酶催化产生AHL排出细胞外，在胞外积累到一定程度时，AHL 扩散到胞内与LuxR蛋白结合，形成AI/LuxR复合体，并结合到DNA上，启动相关基因的表达。

1.2 AIP介导的双组分感应系统