冷卻肉特定腐敗菌群體感應(yīng)的研究進(jìn)展肉類富含水分、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分，在加工、貯藏、和銷售過程中易受微生物污染，發(fā)生腐敗。其中特定腐敗菌〔specificspoilageorganism，SSO〕的大量繁殖產(chǎn)生異臭味和有毒有害物質(zhì)是引起肉類腐敗的關(guān)鍵因素[1]。近年來，大量研究表明，群體感應(yīng)〔quorumsensing，QS〕現(xiàn)象在各類食品變質(zhì)過程中被發(fā)現(xiàn)，食品腐敗菌的致腐性受QS系統(tǒng)的調(diào)控[2]，這一發(fā)現(xiàn)為食品貯藏保鮮提供了新的思路。對肉中的SSO的QS進(jìn)行調(diào)控可以控制其腐敗進(jìn)程，因此，研究肉中SSO的QS系統(tǒng)是探究肉品腐敗變質(zhì)影響因素的關(guān)鍵，對于靶向抑菌及保障肉品質(zhì)量安全具有重要意義。本文圍繞微生物導(dǎo)致的肉類腐敗問題，介紹細(xì)菌QS系統(tǒng)，分析QS對冷卻肉腐敗的調(diào)控作用，探討群體感應(yīng)抑制劑〔quorumsensinginhibitor，QSI〕的研究進(jìn)展，以期為肉類新型保鮮技術(shù)提供指導(dǎo)。1肉類腐敗與SSO冷卻肉在生產(chǎn)和流通過程中，一直處于0～4℃低溫下，大部分微生物，特別是致病菌和嗜溫菌的生長受到抑制，但仍會受到一些嗜冷菌污染，這些微生物的大量生長繁殖最終導(dǎo)致冷卻肉腐敗變質(zhì)，生成胺類、硫化物、醛、酮、酯和有機酸等，產(chǎn)生不良?xì)馕?。肉類腐敗主要由分解蛋白質(zhì)、脂肪的腐敗菌引起，肉中SSO的構(gòu)成除了受到冷卻肉初始污染菌種類和數(shù)量影響外，還與其加工、貯藏和包裝方式有關(guān)，在有氧冷藏條件下，肉的SSO主要為嗜冷性革蘭氏陰性菌，如假單胞菌〔Pseudomonas〕和腸桿菌〔Enterobacteriaceae〕。除此之外，不動桿菌屬〔Acinetobacter〕、莫拉氏菌屬〔Moraxella〕也是造成冷卻肉腐敗的主要微生物[3]。低氧條件抑制了需氧菌的增殖，氣調(diào)和真空包裝冷卻肉的SSO主要包括腐化不動桿菌〔A.putrefaciens〕、熱殺索絲菌〔Brochothrixthermosphacta〕、腸桿菌〔Enterobacteriaceae〕和乳酸菌〔Lactobacillus〕等[4]。2QS現(xiàn)象與QS系統(tǒng)QS現(xiàn)象是1970年由Nealson等[5]在一種海洋發(fā)光細(xì)菌費氏弧菌〔Vibriofischeri〕中發(fā)現(xiàn)的，并由Fuqua等[6]在1994年最早提出QS的概念?，F(xiàn)已證明，QS普遍存在于微生物中，是微生物之間密度依賴性的信息交流傳遞機制[7]，這種機制由細(xì)菌自行分泌的小分子信息素，即自誘導(dǎo)物〔autoinducer，AIs〕調(diào)控。當(dāng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到一定密度時，能夠自發(fā)地產(chǎn)生并釋放AIs，菌體自身能夠感知這種物質(zhì)濃度的變化，并控制基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)微生物的群體行為[8]。AIs是一類特殊、微小、可擴散的化學(xué)分子，又被稱為信號分子。在某一特定的環(huán)境中，若細(xì)菌的數(shù)目迅速增多，其分泌的AIs濃度也會隨之增高，因此AIs的濃度通常反映了細(xì)菌細(xì)胞的密度。當(dāng)AIs的濃度達(dá)到一定閾值時，菌體中相關(guān)基因的表達(dá)啟動，從而調(diào)控一些生物行為，如被膜產(chǎn)生、毒素分泌、生物熒光和抗生素合成等[9]，表明該微生物群體已具備了足夠的能力進(jìn)行集體“作戰(zhàn)〞，QS系統(tǒng)不僅能指導(dǎo)某一群體的生命活動，還可以調(diào)節(jié)某些微生物與其他微生物之間的關(guān)系，這也是該系統(tǒng)備受關(guān)注的原因之一。QS系統(tǒng)不是一套單一的系統(tǒng)，其包括多種不同的類型。不同菌體的QS系統(tǒng)不同，調(diào)控基因表達(dá)的自體誘導(dǎo)物也不同，且具有較高的特異性。依據(jù)其利用的自體誘導(dǎo)物的不同可分為以下幾種類型：1〕以?；呓z氨酸內(nèi)酯〔acylhomoserinelactone，AHLs〕介導(dǎo)的革蘭氏陰性菌QS系統(tǒng)，革蘭氏陰性菌主要以AHLs為信號分子〔AI-1〕[9];2〕寡肽類〔autoinducingpeptides，AIPs〕介導(dǎo)的革蘭氏陽性菌QS系統(tǒng)，革蘭氏陽性菌一般通過AIPs進(jìn)行信息交流[2];3〕呋喃硼酸二酯〔furanosylboratediester，AI-2〕介導(dǎo)的種間QS系統(tǒng)，在革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌中均存在，通過其細(xì)菌可感知其他細(xì)菌的數(shù)量進(jìn)而調(diào)控自身行為，是不同種類細(xì)菌間進(jìn)行“交流〞的媒介[10];4〕其他類信號分子介導(dǎo)的QS系統(tǒng)，這些信號分子主要包括喹諾酮信號〔pseudomonasquinotonesignal，PQS〕分子、擴散信號因子〔diffusiblesignalfactor，DSF〕、羥基-棕櫚酸甲酯〔hydroxypalmiticacidmethylester，PAME〕等。由于冷卻肉的SSO多為革蘭氏陰性菌，因此與之密切相關(guān)的是AHLs介導(dǎo)的QS系統(tǒng)。該系統(tǒng)由合成AHLs的LuxI蛋白和轉(zhuǎn)錄因子LuxR蛋白兩部分構(gòu)成。該系統(tǒng)產(chǎn)生的信號分子AHLs可自由穿透細(xì)胞壁與細(xì)胞膜，并在環(huán)境中累積，當(dāng)AHLs濃度達(dá)到臨界值時，與轉(zhuǎn)錄因子LuxR蛋白結(jié)合，生成的復(fù)合物L(fēng)uxR-AHLs能激活目的基因轉(zhuǎn)錄，從而引起細(xì)菌產(chǎn)生各種生理反應(yīng)[11]。當(dāng)前，已在70多種革蘭氏陰性菌中發(fā)現(xiàn)LuxI/LuxR系統(tǒng)模式。AHLs是一類小分子水溶性化合物，由一個高絲氨酸內(nèi)酯〔homoserinelactone，HSL〕環(huán)和一個酰胺側(cè)鏈組成，其區(qū)別主要在于酰胺鏈的長度不同〔碳原子數(shù)為4～18個〕以及第3位上取代基〔氫、羥基、羰基〕不同[12]。不同種類細(xì)菌產(chǎn)生的AHLs分子不同，而同一種細(xì)菌可能產(chǎn)生多種AHLs分子。3QS對冷卻肉腐敗的調(diào)控研究表明，QS對冷卻肉SSO的調(diào)控主要在胞外蛋白酶、生物膜等致腐因子的形成中起作用[13]。胞外蛋白酶是肉類SSO主要的代謝產(chǎn)物之一，也被認(rèn)為是肉類重要致腐因子，微生物對肉類腐敗變質(zhì)的作用很大程度上是由于蛋白質(zhì)不斷被微生物降解利用而引起的。腐敗菌蛋白酶的分泌受QS系統(tǒng)的調(diào)控，如產(chǎn)氣單胞菌〔Aeromonas〕分泌的AHLs可以與AhyR蛋白結(jié)合，調(diào)控胞外蛋白酶的生成[14]。微生物形成生物膜，黏附于物體表面且難以清除，可以抵抗逆性環(huán)境，增強自身對抗生素、環(huán)境及宿主免疫系統(tǒng)的耐受能力，是導(dǎo)致腐敗菌持續(xù)污染肉品的重要因素之一。Fazli等[15]發(fā)現(xiàn)，銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕、蜂房哈夫尼亞菌〔Hafniaalvei〕等多種微生物的成膜過程受QS系統(tǒng)的調(diào)控。研究者從冷藏牛肉、豬肉、雞肉等的腐敗變質(zhì)過程中檢測出AIs。Mellor等[16]從雞肉中分離出的熒光假單胞菌〔P.fluorescens〕能夠產(chǎn)生生物表面活性劑，有助于腐敗菌更好地利用高脂肪肉中的營養(yǎng)成分。Jay等[13]研究表明，在5～7℃條件下有氧貯藏的鮮牛肉中SSO為假單胞菌屬〔Pseudomonas〕，且腐敗變質(zhì)過程中發(fā)現(xiàn)了QS現(xiàn)象。Bruhn等[17]從真空包裝腐敗肉中提取出AHLs，證明蜂房哈夫尼亞菌〔H.alvei〕能夠分泌C6-HSL，并通過QS系統(tǒng)調(diào)控同一環(huán)境中其他菌種的生長代謝，進(jìn)而影響肉的腐敗。Liu等[18]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)假單胞菌〔Pseudomonas〕數(shù)量達(dá)到8～9〔lg〔CFU/g〕〕、腸桿菌〔Enterobacteriaceae〕達(dá)到3～4〔lg〔CFU/g〕〕時，牛肉和雞肉中可檢出C4-HSL、C6-HSL、C6-3-oxo-HSL、C8-HSL、C12-HSL等信號分子，且AHLs的活性與假單胞菌〔Pseudomonas〕蛋白酶的活性之間沒有明顯的相關(guān)性。Blana等[19]從牛肉、雞肉和火雞肉中均測到AI-2活性，氣調(diào)包裝牛肉源乳酸菌〔Lactobacillus〕可用自身分泌的AI-2調(diào)控氣調(diào)包裝牛肉中的SSO。Gram等[20]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肉制品中腸桿菌〔Enterobacteriaceae〕達(dá)到一定數(shù)量時，AHLs分子可以促使腸桿菌酶的產(chǎn)生，從而加速肉制品品質(zhì)劣變。Skandamis等[21]發(fā)現(xiàn)，肉源莓實假單胞菌〔P.fragi〕能分泌AI-2，但不能產(chǎn)生AHLs。4肉類腐敗菌QS的抑制QSI是指能夠抑制微生物QS現(xiàn)象，而不干擾細(xì)菌正常生理活動的生物活性物質(zhì)。通過干擾腐敗菌的QS系統(tǒng)阻斷細(xì)菌細(xì)胞的信息交流，使之所調(diào)控的腐敗基因不表達(dá)，從而在不造成生長壓力的情況下降低腐敗菌的致腐能力，從而達(dá)到防腐保鮮的目的[22]，這種基于QS抑制的策略為食品保鮮技術(shù)研究開辟了一條新的思路。4.1QSI的作用機制QSI主要有以下3種作用途徑[23]：1〕抑制AIs的合成。通過抑制AIs前體物合成或抑制合成酶活性來阻斷AIs的生成，如二氯苯氧氯酚被證實可以限制AHLs類分子脂酰-ACP的生物合成而干擾AHLs的組裝[24];姜油酮可抑制銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕AHLs合成酶的活性，進(jìn)而阻礙生物被膜的形成[25];2〕促進(jìn)AIs的降解。利用酶類對AIs進(jìn)行降解或淬滅，已在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)許多能夠降解AHLs的淬滅酶，如AHL-內(nèi)酯酶能破壞AHLs的高絲氨酸內(nèi)酯環(huán)使之失活，AHL-乙酰轉(zhuǎn)移酶使AHLs上N-酰基碳鏈上的酰胺鍵水解，氧化還原酶類降解AHLs側(cè)鏈基團(tuán)從而使AIs失活[26];3〕抑制AIs與受體蛋白的結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)，吡哆醛乳酰腙可與LasR的多個活性位點結(jié)合，從而干擾銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕中QS相關(guān)毒力因子的表達(dá)[27]。4.2QSI的;及其QSI按照;不同可分為天然QSI和人工合成QSI，天然QSI又分為微生物源QSI、植物源QSI及海洋生物源QSI等，人工合成QSI主要有呋喃酮類、取代HSL類、內(nèi)酯類和其他類型化合物。天然QSI無毒副作用，是當(dāng)下的研究熱點。4.2.1微生物源QSIAHL-內(nèi)酯酶、AHL-?；D(zhuǎn)移酶、脫氨酶及脫羧酶等降解AHLs的酶主要;于原核生物。QS淬滅酶是從芽孢桿菌〔Bacillus〕240b1中篩選得到的N-?；呓z氨酸內(nèi)酯酶〔N-acylhomoserinelactonase，AiiA〕，它可以有效減弱胡蘿卜軟腐歐文氏菌〔E.carafavoratear〕的致病性。對氧磷酶-2可水解3-oxo-C12-HSL信號分子，以抑制銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕的QS系統(tǒng)[28]。真菌類產(chǎn)生的抗生素也具有QS抑制作用，青霉菌能夠產(chǎn)生棒曲霉素和青霉酸。黑木耳產(chǎn)生的天然染料能夠抑制紫色色桿菌〔Chromobacteriumviolaceum〕紫色桿菌素的生成[29]。4.2.2海洋生物源QSI多樣化的海洋生物是篩選QSI的豐富;，研究者已從軟珊瑚、海綿、海藻、柳珊瑚、硬珊瑚、苔蘚蟲以及海鞘中發(fā)現(xiàn)了QSI。從海洋紅藻中提取鹵代呋喃酮是最早發(fā)現(xiàn)的海洋生物產(chǎn)生的QSI，它能通過減弱轉(zhuǎn)錄過程中LuxR蛋白中DNA的結(jié)合能力抑制哈維氏弧菌〔Vibrioharveyi〕的AI-2活性，并且通過競爭性結(jié)合AHLs受體阻斷QS系統(tǒng)，抑制生物發(fā)光[30]。紫杉狀海門冬藻產(chǎn)生的十二酸磺酰乙酯可降低AIs的活性，抑制細(xì)菌毒力[31]。從巨大鞘絲藻中分離出的鞘絲藻內(nèi)酯干擾紫色色桿菌〔Chromobacteriumviolaceum〕和銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕的QS系統(tǒng)，鞘絲藻酸可以影響銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕毒力因子的產(chǎn)生[32]。4.2.3植物源QSI多種蔬菜、水果、香草及香辛料提取物在亞抑菌濃度下均有抗QS活性，當(dāng)前在冠花、大豆、大蒜、睡蓮、番茄、豆苗、豆芽、甘菊、香草和中藥材等植物中已提取出QSI，其主要成分為酚、醌、皂苷、單寧、香豆素、萜與生物堿類等[33]。例如，丁香酚具有良好的抗銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕的las群體感應(yīng)系統(tǒng)與抗紫色色桿菌〔Chromobacteriumviolaceum〕QS活性[34]。肉桂醛及其衍生物可干擾大腸桿菌〔Escherichiacoli〕生物膜的形成，并抑制不同弧菌屬中AI-2介導(dǎo)的QS[35]。百里香精油能明顯抑制熒光假單胞菌〔P.fluorescens〕KM121的運動性及生物膜形成能力[36]。茶多酚在3.125mg/mL條件下對紫色色桿菌〔Chromobacteriumviolaceum〕、銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕表現(xiàn)出QS抑制作用[37]。Vasavi等[38]研究發(fā)現(xiàn)，用白藜蘆醇處理過的銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕PAO1菌株的生物被膜對抗生素的敏感性增強。Vikram等[39]通過實驗發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物，如柚皮素、山奈酚和槲皮素能抑制哈維氏弧菌〔Vibrioharveyi〕BB886菌株生物發(fā)光。槲皮素和柚皮素還能抑制哈維氏弧菌〔Vibrioharveyi〕BB120和大腸桿菌〔Escherichiacoli〕O157：H7菌株生物被膜的產(chǎn)生。香芹酚可干擾銅綠假單胞菌〔P.aeruginosa〕生物被膜的形成和綠膿菌素的產(chǎn)生，3.9mmol/L的香芹酚對綠膿菌素的抑制率為60%[40]。其中，植物源QSI因其具有;廣泛、安全無毒等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。但植物源QSI與化學(xué)保鮮劑相比價格高、穩(wěn)定性差，且有效成分尚不明確，因此當(dāng)前QSI僅限于實驗研究，并未真正于實際生產(chǎn)。研究者通常將植物源QSI與氣調(diào)包裝、紫外殺菌、輻射保鮮等其他保鮮技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮不同保鮮技術(shù)之間的協(xié)同效用，并與現(xiàn)代冷鏈物流技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到較好的保鮮效果。除此之外，由于肉類SSO、貨架期及貨架期內(nèi)品質(zhì)與初始微生物種類、數(shù)量等密切相關(guān)，因此應(yīng)加強原料肉生產(chǎn)加工衛(wèi)生，并結(jié)合多種保鮮技術(shù)，才能保障肉品質(zhì)量安全。5結(jié)束語由微生物引起的腐敗變質(zhì)是影響冷卻肉質(zhì)量安全的重要因素，減緩冷卻肉腐敗變質(zhì)、延長貨架期是肉類的迫切需求。對肉類腐敗菌的QS機理進(jìn)行深入探究，通過各種信號干擾阻斷QS信息的傳導(dǎo)，實現(xiàn)對微生物致腐現(xiàn)象的靶向抑制，