蓝光对沙门氏菌的杀菌作用及pagL表达对杀菌效率影响

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沙门氏菌(Salmonella)是全球范围内的重要食源性致病菌,如禽蛋中肠炎沙门氏菌(S.enteritidis)污染爆发对人体健康造成严峻挑战,因此亟待开发有效的杀菌技术。蓝光是近年来发展的一种新兴的杀菌技术,在杀菌的同时几乎不会影响食品品质,而蓝光对禽蛋中S.enteritidis的杀菌研究尚无报道,因此本论文首次将蓝光应用于禽蛋中S.enteritidis的杀菌保鲜,对杀菌效率、禽蛋品质进行了系统研究。此外,蓝光的杀菌机制刚刚起步,细菌的哪些结构大分子及相关基因影响了蓝光敏感性有待探索,本实验前期研究发现细菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)修饰对蓝光杀菌效率影响较大,因此本论文还研究了pag L(LPS类脂A上脂肪酸链修饰基因)过表达后蓝光敏感性的变化,并对其机制进行了探究。通过在鸡蛋表面接种S.enteritidis,然后对接种的鸡蛋进行蓝光照射,从而达到对鸡蛋表面S.enteritidis的杀菌,并将灭活后的鸡蛋进行储存,每隔7天取一次样,对鸡蛋外壳进行菌落计数并测定鸡蛋的指标,进而观察蓝光对鸡蛋的保鲜效果;另一方面,研究pag L表达后S.typhimurium对蓝光敏感性的改变,及野生型和重组菌细胞膜的渗透性和脂质变化。结果如下:(1)蓝光对S.enteritidis有较好的灭活效果。首先针对菌悬液,蓝光照射剂量为0-20 J·cm-2,菌体量没有明显的变化,超过20 J·cm-2时菌量开始减少,照射剂量为240 J·cm-2时,菌体量减少超过2 log10 CFU·m L-1,致死率达到99%。照射剂量达到360 J·cm-2时,S.enteritidis菌体量迅速下降,减少了5.19 log10 CFU·m L-1。蓝光对鸡蛋S.enteritidis也具有较好杀菌效率。54.6 J·cm-2的蓝光照射剂量导致蛋壳表面的菌落数减少3.73 log10 CFU/鸡蛋,使鸡蛋储存期延长到5周以上。(2)与对照组相比,蓝光照射在杀菌同时对鸡蛋品质影响包括:1)减少失重,在第5周,蓝光处理的鸡蛋失重为3.09±0.23%,而对照为3.88±0.13%,比蓝光处理的鸡蛋显著提高25.6%;2)蛋黄更加新鲜,两组鸡蛋的蛋黄指数在前4周的变化趋势一致,5周后,蓝光处理的鸡蛋蛋黄完整,而对照组的蛋黄散开;3)减缓哈夫单位降低;蓝光组由初始的86.27±5.89下降到45.66±2.64,而对照组下降到0;4)鸡蛋的蛋白p H值变化差别不大,呈现先升高后降低趋势,但始终高于初始值。5)鸡蛋表面斑块较少,且斑点较小,对照组鸡蛋表面斑块较大而且较多;6)减缓鸡蛋的氨基酸水平降低速率,蓝光组从84.58±0.35 g·(100 g)-1下降到76.4±0.32 g·(100 g)-1,对照组下降至72.9±0.27 g·(100 g)-1。上述结果说明蓝光有助于改善鸡蛋品质。(3)LPS类脂A的质谱结果显示野生型菌株S.typhimurium SL1344的m/z值为1955,而S.typhimurium SL1344/p WSK29-pag L其m/z值包括1728和1955,前者显示Pag L催化脱去3位的C14脂肪酸链,后者显示部分类脂A未受到Pag L作用。和SL1344相比,SL1344/p WSK29-pag L对蓝光的敏感性提高。剂量为120 J·cm-2时,菌体量减少了2.107 log10 CFU·m L-1,致死率大于99%,而S.typhimurium SL1344减少的菌体量减少了1.679 log10 CFU·m L-1,致死率为97.9%。重组菌SL1344/p WSK29-pag L的疏水性比野生型高4倍,外膜渗透性比野生型高1.39倍。脂质组数据表明重组菌SL1344/p WSK29-pag L的心磷脂(cardiolipin,CL)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidyl ethanolamines,PE)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl serines,PS)、单酰甘油(monoacylglycerol,MG)、神经酰胺(ceramide,Cer)和单半乳糖二酰甘油(monogalactosyl diglyceride,MGDG)的含量较高,野生型菌株SL1344不含双半乳糖二酰甘油(digalactosy diglycerids,DGDG),显示脂质组的改变很可能是蓝光敏感性升高的关键原因之一。
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