低水活食品行业的无水抗生物膜策略|新国大苏研院李丹团队发表最新科研成果

近日，新加坡国立大学苏州研究院（以下简称“新国大苏研院”）研究员李丹及团队成员在国际学术期刊《Applied and Environmental Microbiology》上发表研究成果，并被期刊选为亮点工作（spotlight selection）。研究团队首次揭示了沙门氏菌干燥表面生物膜（DSB）的关键特性，并开发出一种适用于低水活食品行业的无水抗生物膜策略，为保障食品安全提供了重要见解。

研究背景

在食品生产中，病原菌生物膜的形成会对食品安全、生产效率、经济效益和消费者信任等方面造成影响。低水活食品（Low Water Activity Food）一般指水分活度低于0.7的食品，如坚果、奶粉、花生酱等。传统观点认为，微生物难以在干燥条件下生长，且形成生物膜的可能性较低，因此低水活食品被认为具有较高的微生物安全性。然而，近年来多次发生的与低水活食品相关的沙门氏菌污染事件以及召回案例，打破了这一传统认知，表明病原菌在干燥环境中仍能顽强存活。

研究结果

李丹助理教授带领团队首次从形态结构、单细胞转录组学以及灭菌策略等方面，对沙门氏菌 DSB 进行了全面分析，并与传统湿表面生物膜（WSB）进行了对比。通过激光共聚焦显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜等技术，沙门氏菌 DSB 展现出独特的特征。首先，它被一层致密的细菌囊膜包裹，这种特殊结构极大地增强了 DSB 对抗菌剂的抵抗能力。其次，从垂直结构来看，DSB 呈现出类似 “三明治夹心” 的形态，完整的细胞处于核心位置，而受损的细胞则分布在外层。

为了深入探究 DSB 的细菌簇多样性，团队采用单细胞转录组技术进行研究。结果显示，部分细菌簇仍具有活跃的抗氧化和致病性，这为低水活食品的安全性带来了潜在隐患。为应对这一挑战，团队创新性地开发了一种无水抗生物膜策略，将黄酮类化合物莫林与70%异丙醇结合，提供了一种无需用水即可高效清洁消毒的解决方案。

▲沙门氏菌 WSB 和 DSB 的代表性扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM) 图像

▲单细胞转录组学的整体流程示意图。此工作流程包括微生物单细胞测序、单细胞转录组注释以及功能簇的识别和解释

应用前景

该研究成果为低水活食品行业的生物膜防控提供了重要的科学依据和创新技术。通过深入解析 DSB 的特性，研究团队开发的无水抗生物膜策略能够有效应对低水活食品加工环境中的生物膜污染问题。该策略具有广阔的应用潜力，能够帮助企业增强市场竞争力，同时保护消费者健康，增强消费者对食品安全的信心。