综述:群体感应淬灭作为一种新兴的食品污染控制管理工具
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时间:2025年10月04日
来源:Critical Reviews in Food Science and Nutrition 8.8
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本综述系统阐释了群体感应淬灭(QQ)作为替代抗生素和合成防腐剂的新型生物防控策略,通过干扰细菌群体感应(QS)通路抑制生物膜形成与毒力表达,在食品污染控制领域具有降低耐药性发展的巨大潜力,为农业食品系统提供了从基础机制到实际应用的跨学科视角。
主要食源性病原菌通过群体感应(QS)系统协调群体行为,其调控架构依赖于自诱导剂(AIs)信号分子的合成、释放与识别。革兰氏阴性菌通常使用酰基高丝氨酸内酯(AHLs)作为信号分子,而革兰氏阳性菌则依赖寡肽类自诱导剂(AIPs)。这些系统通过转录调控因子(如LuxR/LuxI同源蛋白)激活靶基因表达,促进生物膜形成、毒素分泌和侵袭性酶合成。在单核细胞增生李斯特菌、沙门氏菌和致病性大肠杆菌中,QS系统直接调控生物被膜的物理结构与耐药表型,增强其在食品加工环境中的存活率与致病性。
QQ通过三种核心机制中断QS通路:一是抑制信号分子合成酶(如AHL合酶)的活性;二是通过酶促降解破坏信号分子(如乳酸菌产生的AHL内酯酶水解AHL内酯环);三是竞争性阻断信号受体结合位点(如QS抑制类似物)。酶法淬灭中,氧化还原酶、水解酶和裂合酶可特异性降解AHL、AIP或AI-2型信号分子。非酶法策略则利用天然或合成拮抗剂(如呋喃酮衍生物)模拟信号分子结构,干扰受体二聚化与DNA结合活性。
QQ技术在环境生物修复(如降解水产养殖系统AHL)、农业(抑制植物病原菌)及食品工业(乳制品、肉类保鲜)中均有成功案例。将其整合至食品包装材料(如含QQ酶的智能薄膜)可实时抑制表面细菌定植。然而,QQ剂的大规模生产成本、食品安全认证(如GRAS status)以及在复杂食品基质中的稳定性仍是产业化瓶颈。未来需结合人工智能驱动的递送系统优化淬灭剂的时空释放精度。
通过融合纳米载体靶向递送、生物传感器实时监测QS信号强度,QQ技术可发展为动态响应型生物控制系统。基因工程菌株表达定制QQ酶、仿生信号拮抗剂设计以及多组学驱动的QS网络解析,将进一步提升其在预防食源性疾病和保障公共卫生安全中的应用价值。
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