食源性致病菌生長延滯期的生理標記
生長延滯期的生理標記
致病菌長期處于各種環(huán)境條件下，在此期間需對不斷變化的外界環(huán)境作出響應。特別是在不利的環(huán)境條件下，這種響應對細菌細胞存活、生長和繁殖尤為重要。致病菌對不利環(huán)境條件的響應措施包括肽聚糖層的增厚、DNA分子的濃縮、核糖體的活性降低及細胞質(zhì)體積的減小等，而細胞內(nèi)物質(zhì)的氧化損傷也會累積。為了使細胞再次分裂，致病菌在重新分裂前的延滯期過程中需恢復DNA結(jié)構(gòu)、細胞形態(tài)、總體代謝水平并修復胞內(nèi)物質(zhì)的氧化損傷等。因此，在此階段存在的相關胞內(nèi)活動可作為生長延滯期的重要生理標記，這有助于從機理出發(fā)進一步準確地描述生長延滯期。以Biesta-Peters等的研究為例，該團隊系統(tǒng)地研究不同pH值下蠟樣芽孢桿菌生長延滯期中相關生理、生化指標的變化，發(fā)現(xiàn)部分生理指標的變化趨勢在不同環(huán)境pH值下均保持一致，同時部分生理指標的變化趨勢存在差異。其中，胞內(nèi)ATP濃度、酯酶活性及電子傳遞鏈的活性在生長延滯期期間均保持恒定，而當細胞進入指數(shù)期時，以上3種指標水平均顯著提高。實驗通過比濁法首先建立OD生長曲線確定生長延滯期，并在延滯期期間采用流式細胞儀觀察細胞直徑逐漸增大至2.5μm后隨即進入第一次分裂的過程。此外，在不同環(huán)境pH值條件下細胞的膜電位在延滯期過程中均呈現(xiàn)線性下降的趨勢。碘化丙啶染色實驗也表明生長延滯期初期20%的蠟樣芽孢桿菌具有損傷的細胞膜，此比例在生長延滯期期間具有逐漸下降的趨勢，表明蠟樣芽孢桿菌在生長延滯期期間可以完全修復損傷的細胞膜。盡管此研究的胞外環(huán)境條件只涉及pH值，但如果相關生理指標具有恒定的變化趨勢且與胞外環(huán)境條件無關，即有可能成為生長延滯期的生理標記，今后的研究中關于多種環(huán)境條件對以上生理指標參數(shù)的影響值得深入探討。
經(jīng)過食品加工等環(huán)節(jié)后，亞致死損傷菌與正常細胞相比呈現(xiàn)更長的生長延滯期，研究修復過程中細胞形態(tài)、生理等變化有利于更加準確地了解損傷菌的延滯期過程。Ma Jingjing等采用掃描及透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，高壓致?lián)p傷的大腸桿菌在修復過程中細胞形態(tài)及結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，主要表現(xiàn)在已破壞的細胞壁、細胞膜及胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的修復。此外，K+、Na+及Mg2+等金屬離子的滲漏水平、胞內(nèi)相關ATP酶的活性及膜脂肪酸含量均恢復至與正常細胞無顯著性差異的水平。此外，胞內(nèi)活性氧含量的增加可能是多種物理或化學殺菌方式的共同作用機制之一，會對細胞造成額外的氧化損傷。而Marcén等采用細胞熒光染色法發(fā)現(xiàn)，熱損傷大腸桿菌在修復過程中活性氧恢復至正常細胞內(nèi)的水平，類似結(jié)論也見于Shi Hui等研究的乳酸損傷大腸桿菌修復過程。
傳統(tǒng)的預測微生物學研究中，食源性致病菌的生長延滯期被普遍接受的定義為微生物群體適應新環(huán)境的時間，而對在此過程中胞內(nèi)物質(zhì)含量及相關代謝活動等的變化趨勢研究鮮少。故生長延滯期胞內(nèi)發(fā)生何種變化以及如何利用這種變化趨勢（包括從基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、代謝組學等角度）來從機理角度更加準確地描述生長延滯期是未來研究的焦點之一。
準確預測食源性致病菌在食品中的生長延滯期對降低食品安全風險、保障消費者生命健康具有重要意義。在準確測定與通過建模進行預測之前，需明確食源性致病菌生長延滯期的定義并全面了解其影響因素，探索生長延滯期過程中涉及的相關分子機理。
今后生長延滯期的相關研究可從以下3個方面開展：
1）改進生長延滯期的檢測方法，基于群體細胞水平可采用將更多的微生物定量新型技術與傳統(tǒng)的活菌計數(shù)法相結(jié)合的方式，達到快速檢測、容易控制、提高精度的要求，同時在單細胞觀測方法上進行創(chuàng)新從而獲取大量且有效的生長數(shù)據(jù)；
2）引入更多的影響因素，將不同的歷史條件（歷史生長條件、亞致死損傷等）及實際生長條件（食品基質(zhì)中不同營養(yǎng)成分、多種微生物共存等）結(jié)合不同初始污染水平并研究其對生長延滯期的交互效應；
3）由于延滯期受多種因素影響以及研究單細胞分裂過程的困難性，根據(jù)幾何定義來計算生長延滯期是普遍適用的方法。
然而生長延滯期的代謝本質(zhì)上是一個復雜的過程，研究其中涉及的胞內(nèi)物質(zhì)及相關生理、生化過程的變化，尋找更多能作為生長延滯期生理標記的胞內(nèi)活動有助于從機理角度準確地定義生長延滯期，對這一階段更完整的理解也有利于評估模型預測結(jié)果的有效性，提高食源性致病菌風險評估的準確性。
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