近日，新加坡國立大學蘇州研究院（以下簡稱“新國大蘇研院”）研究員李丹及團隊成員在國際學術期刊《Applied and Environmental Microbiology》上發(fā)表研究成果，并被期刊選為亮點工作（spotlight selection）。研究團隊首次揭示了沙門氏菌干燥表面生物膜（DSB）的關鍵特性，并開發(fā)出一種適用于低水活食品行業(yè)的無水抗生物膜策略，為保障食品安全提供了重要見解。

研究背景

在食品生產中，病原菌生物膜的形成會對食品安全、生產效率、經濟效益和消費者信任等方面造成影響。低水活食品（Low Water Activity Food）一般指水分活度低于0.7的食品，如堅果、奶粉、花生醬等。傳統(tǒng)觀點認為，微生物難以在干燥條件下生長，且形成生物膜的可能性較低，因此低水活食品被認為具有較高的微生物安全性。然而，近年來多次發(fā)生的與低水活食品相關的沙門氏菌污染事件以及召回案例，打破了這一傳統(tǒng)認知，表明病原菌在干燥環(huán)境中仍能頑強存活。

研究結果

李丹助理教授帶領團隊首次從形態(tài)結構、單細胞轉錄組學以及滅菌策略等方面，對沙門氏菌 DSB 進行了全面分析，并與傳統(tǒng)濕表面生物膜（WSB）進行了對比。通過激光共聚焦顯微鏡、透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡等技術，沙門氏菌 DSB 展現(xiàn)出獨特的特征。首先，它被一層致密的細菌囊膜包裹，這種特殊結構極大地增強了 DSB 對抗菌劑的抵抗能力。其次，從垂直結構來看，DSB 呈現(xiàn)出類似 “三明治夾心” 的形態(tài)，完整的細胞處于核心位置，而受損的細胞則分布在外層。

為了深入探究 DSB 的細菌簇多樣性，團隊采用單細胞轉錄組技術進行研究。結果顯示，部分細菌簇仍具有活躍的抗氧化和致病性，這為低水活食品的安全性帶來了潛在隱患。為應對這一挑戰(zhàn)，團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了一種無水抗生物膜策略，將黃酮類化合物莫林與70%異丙醇結合，提供了一種無需用水即可高效清潔消毒的解決方案。

▲沙門氏菌 WSB 和 DSB 的代表性掃描電子顯微鏡 (SEM) 和透射電子顯微鏡 (TEM) 圖像

▲單細胞轉錄組學的整體流程示意圖。此工作流程包括微生物單細胞測序、單細胞轉錄組注釋以及功能簇的識別和解釋

應用前景

該研究成果為低水活食品行業(yè)的生物膜防控提供了重要的科學依據和創(chuàng)新技術。通過深入解析 DSB 的特性，研究團隊開發(fā)的無水抗生物膜策略能夠有效應對低水活食品加工環(huán)境中的生物膜污染問題。該策略具有廣闊的應用潛力，能夠幫助企業(yè)增強市場競爭力，同時保護消費者健康，增強消費者對食品安全的信心。