来自冷藏生牛奶的嗜冷不动杆菌属菌株:生物膜形成特性、抗菌敏感性以及脂肪分解和蛋白质分解活性的研究

时间:2026年2月6日
来源:International Dairy Journal

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本研究分离了31株伊朗生奶中的心理温菌属阿米巴菌,发现其具有显著的proteolytic(蛋白酶)和lipolytic(脂解)活性,并在冷藏条件下形成强生物膜,同时74.2%的菌株呈现多重抗生素耐药性,包括碳青霉烯类抗生素。这些发现揭示了该菌属在奶制品腐败和耐药基因传播中的潜在风险。

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Mehdi Zarei、Mina Rahiminejad、Dariush Gharibi、Hooriyeh Mohammadpour、Amin Yousefvand
伊朗阿瓦兹沙希德·查姆兰大学兽医学院食品卫生系

摘要

原始牛奶中的嗜冷细菌是乳制品变质的主要原因,因为它们的耐热酶在巴氏杀菌后仍然存在。其中,不动杆菌属细菌经常被报道,但其在冷链中的具体变质潜力和相关风险尚未完全阐明。本研究对从原始牛奶中分离出的31株嗜冷不动杆菌进行了鉴定,确定了10个物种——其中A. johnsoniiA. lwoffiiA. guillouiae最为常见——突显了该属的适应性。所有分离株在7°C下均表现出蛋白酶和/或脂肪酶活性,超过一半(58.1%)的分离株同时产生这两种变质酶,对产品质量构成了显著风险。此外,这些分离株在冷藏温度下能够在聚苯乙烯和不锈钢表面形成强固的生物膜,表明它们在乳制品加工环境中具有很高的持续存在潜力。令人担忧的是,抗菌敏感性测试显示多重耐药性非常普遍(74.2%),包括对最后手段抗生素(如多粘菌素)的耐药性(19.4%)。变质酶的产生、持续的生物膜形成以及广泛的多重耐药性共同构成了一个多方面的威胁。这些发现表明,嗜冷不动杆菌不仅是强效的变质因子,还可能作为食品链中移动耐药基因的储存库,对公共卫生构成潜在威胁。

引言

原始牛奶既可直接饮用,也可用于生产各种乳制品,它构成了一个支持多种微生物群落的复杂生态系统。虽然人们通常关注病原体,但导致变质的微生物群落,尤其是嗜冷细菌,对乳制品行业来说是一个重要的经济和技术挑战(Quigley等人,2013年;Yuan等人,2019年)。嗜冷菌是能够在冷藏温度下生长的微生物,而这种温度通常用于抑制中温菌的生长并延长牛奶的保质期。然而,现代供应链中常见的延长冷藏时间反而有利于这些耐寒细菌的繁殖,这些细菌通常来源于水、土壤和挤奶设备等环境(Fricker等人,2011年;Júnior等人,2018年;Yuan等人,2017年)。
由于嗜冷细菌在原始牛奶冷藏过程中产生的水解酶,乳制品行业面临重大技术挑战。虽然巴氏杀菌或超高温(UHT)处理可以杀死细菌本身,但它们的耐热脂肪酶和蛋白酶仍然存在。这些残留酶是导致变质的主要原因,会降低产品质量(Machado等人,2017年;Stoeckel等人,2016年)。脂肪酶会分解牛奶中的甘油三酯,导致脂肪酶引起的酸败和类似肥皂或丁酸的异味(Bekker等人,2016年)。蛋白酶会分解酪蛋白,产生苦味并导致凝胶化(Zarei、Mohammadpour等人,2020年)。因此,了解嗜冷细菌的多样性和变质潜力对于确保乳制品的质量和安全至关重要(Yuan等人,2019年)。
在原始牛奶中的多种嗜冷菌属中,不动杆菌属经常被识别为一种主导且代谢多样的成分。该属细菌为革兰氏阴性、非发酵的球杆菌,以其广泛的分布和利用多种底物的能力而闻名(Carvalheira等人,2021年;Doughari等人,2011年;Gurung等人,2013年)。不动杆菌通过两种主要机制影响乳制品行业:产生胞外水解酶(如脂肪酶和蛋白酶)以及形成持久的生物膜(Baur等人,2015年;Cherif-Antar等人,2016年;von Neubeck等人,2015年;Zou & Liu,2018年)。这些生物膜会在管道、储罐和其他乳制品设备上形成,成为持续污染的来源。它们不断将变质微生物引入产品中,可能破坏清洁程序,从而构成严重的、反复出现的卫生风险(Anand等人,2014年;Brooks & Flint,2008年;Galié等人,2018年;Marchand等人,2012年)。该属的公共卫生意义重大。虽然主要在医疗环境中被视为机会性病原体,不动杆菌表现出对临床相关抗菌药物的强大耐药性发展能力,这是一个严重的问题。这一显著特性,特别是在临床菌株中,突显了该属的遗传适应性,强调了在包括食品链在内的所有储存库中进行密切监测的必要性(Jain & Danziger,2004年;Zarrilli等人,2013年)。
尽管嗜冷不动杆菌普遍存在,但它们在原始牛奶变质中的具体作用仍不充分了解。详细了解它们在冷藏温度下的蛋白酶和脂肪酶活性,以及它们在寒冷条件下形成生物膜的能力——这是它们在乳制品环境中持续存在的关键因素——是其生态学中一个关键但研究不足的方面。因此,本研究旨在系统地调查从冷藏原始牛奶中分离出的嗜冷不动杆菌的变质相关特性。具体来说,它研究了它们的生物膜形成潜力、冷藏条件下的蛋白酶/脂肪酶活性,并评估了它们的抗菌敏感性,以全面确定其对产品质量和公共卫生的风险。

研究片段

细菌分离株及其初步鉴定

本研究使用了448株从冷藏原始牛奶中分离并储存在-70°C的嗜冷革兰氏阴性细菌分离株。这些分离株来自伊朗西南部胡齐斯坦省120个牛奶供应中心收集的样本。这些中心位于该省主要的乳制品生产区域,直接从当地农场收集和供应冷却牛奶,确保了样本的广泛性和代表性。

嗜冷不动杆菌的生态位和多样性

从最初的448株嗜冷革兰氏阴性分离株中,有31株(6.92%)被确认属于不动杆菌属。这一确认基于多相方法,首先初步筛选出球杆菌、氧化酶阴性和过氧化氢酶阳性的分离株。通过recA基因的PCR扩增实现了属水平的确认。根据Vithanage等人(2016年)的研究,可培养的嗜冷微生物群落

结论

总之,本研究表明,原始牛奶中的嗜冷不动杆菌不仅仅是普通的变质因子,而是具有三大威胁性特征的显著存在:高效的变质酶产生、强健的低温生物膜形成以及对多种抗生素(包括最后手段抗生素)的高耐药性。这些细菌在冷链中的生态成功使它们成为乳制品质量问题的持续因素。

CRediT作者贡献声明

Mehdi Zarei:撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、资源提供、方法学设计、数据分析、概念化。Mina Rahiminejad:初稿撰写、调查、数据分析。Dariush Gharibi:监督、方法学设计、数据管理、概念化。Hooriyeh Mohammadpour:方法学设计、调查、数据管理、概念化。Amin Yousefvand:初稿撰写、方法学设计、调查、概念化。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了沙希德·查姆兰大学提供的研究资助。作者对此表示衷心的感谢。

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