摸清生物膜形成的“套路” 减少水产品腐败变质

3月18日《上海市水产品质量安全监督管理办法》正式公布，其中明确禁止经营腐败变质、霉变、滋生的水产品。水产品作为优质动物蛋白的重要来源，因其脂肪含量低、蛋白质含量高而备受消费者青睐。

但由于水产品中水分、不饱和脂肪酸和可溶性蛋白质含量高，在贮藏过程中容易变质，其中微生物的活动是其变质的主要原因。一些优势腐败菌容易附着在食品和容器表面，在表面形成生物膜。生物膜可以增强腐败菌的抗逆性，大大加速食物腐败，造成大量浪费。据统计，我国每年因腐败变质造成的水产品损失约占总产量的三分之一。

生物膜形成增加了食品腐败风险

生物膜是细菌等微生物附着在生物或非生物表面，分泌胞外多糖、蛋白质、脂类、胞外DNA等化合物，并将自身包裹在其中而形成的膜。生物膜是微生物为了适应自然环境和利于自身生存而存在的主要形式。生物膜不仅可以提高微生物对不良环境的耐受性，还可以作为内部微生物生长的营养。

目前细菌在水产品上形成生物膜的过程大致分为四步：第一步是细菌的初始附着。腐败菌可以通过自身的鞭毛聚集在一起，吸附在水产品和食品加工设备的表面，而一些无鞭毛的细菌通过沉降附着在水产品和加工设备的表面。第二步是细胞增殖以形成小菌落。在初始粘附后，这些细胞快速增殖并形成小菌落。此时腐败菌开始产生胞外多糖、蛋白质和胞外DNA，这是一个短暂的过程，其形成的成功与否是关系到生物膜成熟的重要因素。第三阶段是生物膜的成熟，——，形成蘑菇状的三维结构和细胞外基质。此时生物膜内部大部分是水、蛋白质和胞外多糖，作为生物膜的骨架结构，胞外DNA作为填充物填充其中。生物膜的成熟也使得细菌与外界的物质交换变慢，此时细菌接触细菌的有害物质的机会也会减少。最后一个阶段是生物膜的溶解。生物膜中的糖和蛋白质裂解酶降解生物膜，然后细菌重新回到漂浮状态。

生物膜形成后，其分泌的胞外物质使致病菌和腐败菌更容易附着，也使细菌对环境压力有更强的耐受力。与漂浮细胞相比，生物膜中的细菌细胞具有更好的抵抗力，生物膜中蛋白酶的活性高于漂浮细胞，增加了食品腐败的风险和安全性。

这些方法可以清除腐败菌生物膜

近年来，生物膜已成为食品质量安全领域的研究热点。对其形成机制的深入研究将有助于寻找微生物生物膜防治的新方法，为延长水产品的货架期提供理论依据。

科学家发现，细菌通过形成一些信号分子来控制生物膜的形成，细菌还可以感知外界环境来调节生物膜的形成量；此外，腐败菌生物膜的形成还与表面材料的性质有关。

预防和控制水产品腐败最重要的方法是去除腐败细菌的生物膜，通常包括物理、化学和生物方法。物理方法主要有机械清洗、超高压清洗、超声波清洗和紫外线照射。化学方法包括使用一些化学试剂(如醛、酚、臭氧、过氧化氢和重金属离子等。)和天然抗菌剂(植物精油、茶多酚、壳聚糖等动植物提取物)。生物方法包括使用噬菌体、乳酸菌细菌素和酶。另外，鉴于腐败微生物容易附着在加工设备表面的特点

目前，去除水产品中腐败菌生物膜的新方法有噬菌体、精油和信号分子抑制剂等。这些方法可能会成为主流方法。此外，还有许多新方法已应用于其他菌株，也可作为水产腐败菌生物膜控制的新思路。