噬菌體在食品應(yīng)用中的安全性

叢聰，袁玉玉，王麗麗,2,4，李曉宇,2,4，李淑英，徐永平,,*

(1 大連理工大學(xué)生物工程學(xué)院, 遼寧大連 116024;2 動(dòng)物性食品安全保障技術(shù)教育部工程研究中心, 遼寧大連 116600;3 大連賽姆生物工程技術(shù)公司, 遼寧大連 116620;4 遼寧省大連賽姆噬菌體應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，遼寧大連 116600)

1 前言

近幾年來，每每發(fā)生由食源性病原菌引起的各種疾病，尤其是食物中毒和腸道傳染病。由于全球性食品貿(mào)易的快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致了飲食習(xí)慣、食品加工方式的變化，食源性致病菌不斷出現(xiàn)以及細(xì)菌耐藥等一系列問題，這些均成為人類必須面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。食品安全問題備受關(guān)注，由于食品生產(chǎn)技術(shù)中不可能完全殺滅食物中的病原菌，因此國(guó)內(nèi)外一直在研究并完善殺滅食源性致病菌的話題[2]。人們逐漸開始接受將噬菌體(Bacteriophage，簡(jiǎn)稱phage)應(yīng)用于食品工業(yè)中控制食源性致病菌，這不僅能保障食品的安全性、延長(zhǎng)食品保質(zhì)期，同時(shí)也促進(jìn)了人們對(duì)噬菌體自身安全性領(lǐng)域的研究。

通常在食品生產(chǎn)中用于控制食源性致病菌的方法包括物理(蒸汽、干熱和紫外線照射)和化學(xué)(殺菌劑、防腐劑)兩種處理方法，采用這兩種方法處理的食品感官品質(zhì)會(huì)受到影響，且因不屬于綠色食品而使消費(fèi)者產(chǎn)生排斥心理[3]。熱殺滅技術(shù)屬于傳統(tǒng)的物理殺菌方法，但因加熱溫度過高，食品的色澤、風(fēng)味會(huì)發(fā)生明顯變化，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也大幅降低；冷殺菌技術(shù)在包裝打開以后，又有再次染菌而腐敗的可能[4]。另外，某些抑制食源性致病菌的手段不能直接應(yīng)用于新鮮水果蔬菜和即食食品中。目前常見的食源性致病菌包括沙門菌(Salmonella)、大腸埃希菌(Escherichia coli) O157:H7、單增李斯特菌(Listeria monocytogenes)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和彎曲桿菌(Campylobacter)等。

因此人們開始使用噬菌體作為食品中的天然抗菌劑來殺滅或抑制食源性致病菌，從而保證食品安全[5-7]。本文旨在探討噬菌體安全性的問題、運(yùn)用噬菌體控制食品中致病菌的理論依據(jù)，以及對(duì)致病菌進(jìn)行控制的研究現(xiàn)狀。

2 噬菌體概述

噬菌體是一種能夠感染細(xì)菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒。它不具有感染哺乳動(dòng)物細(xì)胞的能力，僅能特異性地侵染其宿主菌。因其具有嚴(yán)格的宿主特異性特點(diǎn)，一種噬菌體往往只能感染和裂解某種細(xì)菌，甚至只裂解種內(nèi)的某些菌株[5]。噬菌體只寄居在易感的細(xì)胞宿主內(nèi)，它可以在脫離寄主細(xì)胞的狀態(tài)下維持一段時(shí)間的活性，若一旦脫離了宿主細(xì)胞，既不能生長(zhǎng)也不能復(fù)制[8]。噬菌體主要有兩種類型——裂解性噬菌體(virulent phage)和溶原性噬菌體(溫和噬菌體，temperate phage)。溶原性噬菌體一般不引起宿主菌的裂解[9]，而應(yīng)用于食品工業(yè)的噬菌體是裂解性噬菌體，它在侵染宿主菌后會(huì)引起宿主菌裂解，同時(shí)釋放子代噬菌體，進(jìn)而達(dá)到殺菌作用。

大量研究和應(yīng)用實(shí)例已經(jīng)表明，利用噬菌體對(duì)食品中的致病菌進(jìn)行控制是一個(gè)可行、高效，且有著廣闊發(fā)展空間的方法[10]。噬菌體作為細(xì)菌的天敵被用于食品上時(shí)，由于其高度特異性而只會(huì)殺滅目標(biāo)宿主菌，不會(huì)對(duì)食品的固有菌群產(chǎn)生影晌，這正是食品抗菌劑所需要的品質(zhì)，它有助于維持食品特別是發(fā)酵食品的產(chǎn)品品質(zhì)[11]。因此，從環(huán)境中篩選出能特異性侵染食物中病原菌的噬菌體，并利用它們對(duì)食品中的致病菌進(jìn)行控制，這對(duì)改善食品的品質(zhì)、提高食品安全性等方面具有重大意義。

3 噬菌體在食品工業(yè)中的應(yīng)用

存在于食品原輔料采集、生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)藏等環(huán)節(jié)的食源性致病菌會(huì)引發(fā)食品污染，造成食品腐敗變質(zhì)并傳播疾病，噬菌體可以通過殺滅食源性致病菌來保證食品安全。

3.1 原料采集時(shí)殺滅病原菌

宰殺動(dòng)物時(shí)，有害細(xì)菌會(huì)隨血液、糞便污染尸體，因而可在屠宰后用噬菌體對(duì)動(dòng)物尸體進(jìn)行消毒；也可在原料采集(擠奶或屠宰)前，通過給動(dòng)物口服噬菌體的方法殺滅其體內(nèi)病原菌。例如，Bach等[12]發(fā)現(xiàn)在人工瘤胃中的噬菌體DC22可有效清除E.coliO157:H7，而得了瘋羔病的羊口服噬菌體制劑后卻不能減少其糞便中細(xì)菌的含量，這可能是因?yàn)闆]有足夠的噬菌體到達(dá)羊腸道所導(dǎo)致。Raya等[13]給羊口服噬菌體CEV1來殺滅E. coliO157:H7，服用2 d后羊腸內(nèi)的E. coliO157:H7的數(shù)量明顯降低。

3.2 生產(chǎn)及加工環(huán)節(jié)的消毒

噬菌體可對(duì)生產(chǎn)環(huán)境(工作表面、地面、墻壁、加工設(shè)備等)進(jìn)行凈化和消毒。例如，布盧維爾等[14]用噬菌體混合物處理被阪崎腸桿菌(Enterobacter Sakazakii)污染的不銹鋼盤表面后，沒有再發(fā)現(xiàn)該菌，而未被處理的對(duì)照組仍有該菌存活甚至可以輕微生長(zhǎng)。Viazis等[15]用噬菌體混合物BEC8處理3種不同材質(zhì)工作表面上的E. coliO157:H7，室溫1 h后噬菌體能起到有效的殺菌效果。

在食品生產(chǎn)中可直接將噬菌體與食物混合使用。O'Flynn等[16]用3種不同噬菌體來處理被103CFU/gE. coliO157:H7污染的牛肉，在37 ℃儲(chǔ)存時(shí)，78 %的牛肉未發(fā)現(xiàn)有大腸埃希菌，而剩余的22 %的牛肉中大腸埃希菌的數(shù)量都低于10 CFU/g。Goode等[17]發(fā)現(xiàn)將噬菌體應(yīng)用在食品中可以減少95 %的空腸彎曲桿菌，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了能夠殺滅和抑制沙門菌的噬菌體，并且即使是沙門菌的抗性菌株在高濃度的噬菌體作用下也會(huì)被殺滅，兩個(gè)或兩個(gè)以上的噬菌體可直接殺死被侵染的宿主菌。Higgins等[18]成功用噬菌體殺滅了禽肉產(chǎn)品上的腸炎沙門菌，Humberto等[19]對(duì)雞肉表面也做過類似的實(shí)驗(yàn)。

3.3 原料消毒并延長(zhǎng)食品儲(chǔ)藏期

噬菌體作為天然的抗菌劑和防腐劑可直接對(duì)新鮮的水果蔬菜進(jìn)行消毒。例如沙門菌是引起人類食物中毒的主要致病菌之一，在實(shí)驗(yàn)中用噬菌體混合物對(duì)已感染沙門菌的哈密瓜和蘋果進(jìn)行噬菌體處理后，哈密瓜上的沙門菌明顯減少；然而，蘋果片上的沙門菌似乎未受噬菌體影響，可能由于蘋果片上的pH較低導(dǎo)致噬菌體數(shù)量快速減少造成的[20]。

噬菌體還能延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，例如阪崎腸桿菌能引起新生兒腦膜炎，主要通過嬰兒配方奶粉進(jìn)行感染。由于目前生產(chǎn)奶粉時(shí)不能做到完全無菌，所以當(dāng)奶粉在室溫存放沒有被及時(shí)食用時(shí)，少量致病菌大量繁殖，最終會(huì)對(duì)嬰幼兒健康構(gòu)成潛在危險(xiǎn)。為了可以安全儲(chǔ)存嬰兒配方奶粉，雀巢技術(shù)公司分離出了對(duì)阪崎腸桿菌具有強(qiáng)裂解力的無毒噬菌體ESP 732-1，用以防止阪崎腸桿菌污染，這種T4噬菌體能在24 ℃～37 ℃有效抑制該菌的生長(zhǎng)，其濃度與抑菌效果成正比，當(dāng)濃度達(dá)到109PFU/mL時(shí)能夠完全殺滅阪崎腸桿菌[14]。Whichard等[21]用宿主譜廣的沙門菌噬菌體Felix-O1對(duì)香腸中的鼠傷寒沙門菌(Salmonella typhimurium)進(jìn)行侵染，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門菌的數(shù)量明顯減少。另有研究發(fā)現(xiàn)，在干酪生產(chǎn)的發(fā)酵液中人為地加入沙門菌及其噬菌體SJ2，儲(chǔ)存數(shù)月后，沙門菌依然不能生長(zhǎng)[22]。

3.4 檢測(cè)食源性致病菌

噬菌體的宿主特異性在食品工業(yè)中可用于檢測(cè)食源性致病菌，如噬菌體擴(kuò)增法檢測(cè)技術(shù)：在待檢測(cè)食品中加入某種噬菌體，若其宿主菌存在于食品內(nèi)則會(huì)被噬菌體迅速侵染，隨后用特異性高的殺病毒劑清除所有未侵染的噬菌體，已侵染的噬菌體則繼續(xù)擴(kuò)增，進(jìn)而裂解細(xì)胞，釋放子代噬菌體繼續(xù)侵染周邊宿主細(xì)胞，最終在培養(yǎng)皿中展現(xiàn)出噬菌斑，此種方法可證明食品中存在食源性致病菌。其他檢測(cè)食源性致病菌的方法還有熒光染料標(biāo)記法、檢測(cè)報(bào)告基因法等[23]。

4 已開發(fā)的食品級(jí)噬菌體制劑產(chǎn)品

在國(guó)外，很多生物技術(shù)公司對(duì)噬菌體的研發(fā)非常重視，目前已有多家公司參與研制并生產(chǎn)噬菌體成品制劑，部分公司信息詳見表1。噬菌體在食品上用來對(duì)食源性致病菌進(jìn)行生物防控的研究取得了很大進(jìn)展，市場(chǎng)上已有一些噬菌體的產(chǎn)品被商業(yè)使用，并已通過美國(guó)食品藥品管理局(Food and Drug Administration, FDA)認(rèn)證后上市，有9種已通過GRAS (Generally Regarded As Safe，公認(rèn)安全)認(rèn)證級(jí)別，還有2種待批準(zhǔn)為GRAS產(chǎn)品。

2006年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)李斯特菌噬菌體制劑Listex?P100在即食食品和禽類產(chǎn)品中使用，它由荷蘭EBI食品安全公司(EBI Food Safety)研發(fā)，可有效避免肉類及奶酪類產(chǎn)品中李斯特菌的污染，并且對(duì)人體無害，這是世界上第一個(gè)通過FDA認(rèn)證的用于食品工業(yè)的產(chǎn)品[24]。這個(gè)產(chǎn)品標(biāo)志著FDA首次將噬菌體視為了GRAS級(jí)添加劑，隨后獲得了歐洲、澳大利亞和新西蘭的批準(zhǔn)應(yīng)用于食品中[25]，之后不斷有針對(duì)不同致病菌的噬菌體產(chǎn)品通過FDA GRAS的認(rèn)證并獲得應(yīng)用批準(zhǔn)，所有GRAS級(jí)噬菌體制劑詳見表2，部分抑制食源性致病菌的噬菌體研究詳見表3。

在食品工業(yè)中，噬菌體自身的抗微生物性質(zhì)可減少人們對(duì)抗生素的依賴和利用，并能顯著降低制藥公司開發(fā)新藥的數(shù)量，降低開發(fā)總成本，更容易滿足消費(fèi)者對(duì)不含病原體和合成化學(xué)品食物的需求。另外，由OmniLytics公司生產(chǎn)的噬菌體制劑Agriphage?是第一個(gè)由美國(guó)環(huán)保署(US EPA)正式批準(zhǔn)用于農(nóng)業(yè)的噬菌體產(chǎn)品，主要用來治療農(nóng)作物的番茄細(xì)菌斑病[51]。

5 噬菌體的特征

5.1 宿主特異性

噬菌體的宿主特異性可以保證其在裂解宿主菌的同時(shí)不殺死食品生產(chǎn)中的發(fā)酵菌株，因此在使用噬菌體對(duì)生產(chǎn)設(shè)備等進(jìn)行消毒時(shí)，不用擔(dān)心噬菌體會(huì)影響發(fā)酵生產(chǎn)。此外，噬菌體僅能侵染并裂解細(xì)菌細(xì)胞，而不會(huì)侵入或殺死哺乳動(dòng)物的細(xì)胞，因此對(duì)人體無害。

5.2 增殖能力強(qiáng)

一個(gè)適當(dāng)條件的裂解周期內(nèi)，每個(gè)噬菌體可產(chǎn)生約200個(gè)子代噬菌體，這表明它可以以200n的速度進(jìn)行增殖。經(jīng)過不斷地復(fù)制和增殖，進(jìn)而裂解大量的宿主細(xì)胞，因此可快速地抑制并殺滅食源性致病菌。

表1 部分噬菌體制劑研發(fā)公司

表2 所有FDA批準(zhǔn)的GRAS級(jí)噬菌體制劑

表3 部分食品級(jí)研究所用噬菌體

5.3 安全無毒副作用

5.3.1 自然界中廣泛存在

自然環(huán)境中含有高豐度的噬菌體，數(shù)量大、種類多。干凈的水中噬菌體含量為109PFU/mL，表層海水含量為107PFU/mL，陸生系統(tǒng)也含有大量的噬菌體[52]。同樣地，食物中也有大量的噬菌體。研究人員從泡菜中分離出了26種不同的噬菌體[53]。每克新鮮的肉類、果蔬以及熟食中含有104個(gè)E. coli噬菌體[54]。很明顯，我們每天通過飲食、飲水甚至呼吸都會(huì)攝入大量的噬菌體。

5.3.2 對(duì)腸道菌群無害

噬菌體僅專一性地尋找對(duì)應(yīng)的宿主菌，而對(duì)腸道內(nèi)其他的細(xì)菌無害，因此不會(huì)干擾體內(nèi)正常的菌群及代謝，并且生物機(jī)體自身也能通過免疫系統(tǒng)清除體內(nèi)的噬菌體。研究人員用E. coli噬菌體做了安全性研究，給小鼠及人類志愿者直接喂食大劑量的E. coli噬菌體，這些噬菌體能夠在體外感染E. coli菌株，結(jié)果顯示該噬菌體無論對(duì)小鼠還是人類的機(jī)體都沒有明顯影響[55,56]，且對(duì)消化道內(nèi)的微生物菌群也沒有影響，可能是由于E. coli菌群生活在噬菌體不容易到達(dá)的位置，也可能是機(jī)體的免疫系統(tǒng)清除了體內(nèi)的噬菌體，使之減少到不能殺滅細(xì)菌的水平[57]。

噬菌體本身是由核酸和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其成分對(duì)人體不具有毒害作用，而且也不會(huì)改變食物的顏色、結(jié)構(gòu)和味道[58]?；钚允删w被機(jī)體攝入后通過消化分解，產(chǎn)生出核酸和蛋白質(zhì)，若再進(jìn)一步可分解為磷酸、堿基、氨基酸等，均是無毒的代謝產(chǎn)物。因此，有活性的噬菌體僅侵染宿主菌，失去活性的噬菌體也不會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生任何毒害作用。

5.3.3 有長(zhǎng)期使用的歷史

自從1919年Felix d'Herelle第一次采用噬菌體完成了對(duì)痢疾的治療后，東歐和前蘇聯(lián)就一直研究和生產(chǎn)用于治療疾病的噬菌體制劑[59]。噬菌體的給藥途徑大部分是口服和表面擦藥，也有肌肉注射、靜脈注射甚至是頸動(dòng)脈注射[60]，但并沒有關(guān)于噬菌體對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良影響的報(bào)道。

García等[61]以金黃色葡萄球菌的溫和噬菌體ΦH5和ΦA(chǔ)72為試驗(yàn)材料，通過DNA隨機(jī)缺失法得到與兩株溫和噬菌體ΦH5和ΦA(chǔ)72相對(duì)應(yīng)的烈性噬菌體，并將這兩株烈性噬菌體用于干酪的制作中，有效地抑制了干酪中的金黃色葡萄球菌。Edita等[62]用兩種噬菌體混合物來滅活新鮮和硬型奶酪中的金黃色葡萄球菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)噬菌體的加入使宿主菌顯著減少，并且沒有影響發(fā)酵劑菌群結(jié)構(gòu)，同時(shí)也維持了奶酪預(yù)期的物理化學(xué)特性。Pasternack和Sulakvelidze[63]申請(qǐng)了6個(gè)單增李斯特菌噬菌體的專利，這些噬菌體能夠有效控制由單增李斯特菌引起的食物污染。美國(guó)Omnilytics公司銷售的噬菌體混合制劑用在溫室和田間已有10多年的歷史，已證明該產(chǎn)品對(duì)細(xì)菌斑點(diǎn)感染病的治療是安全及有效的，已被美國(guó)EPA批準(zhǔn)使用。在歐洲，EBI食品安全委員會(huì)授權(quán)認(rèn)同芬蘭一家公司生產(chǎn)的噬菌體產(chǎn)品LISTEX?是安全的[64]。

所以通過以上的證據(jù)我們可以得知，吃到以噬菌體作為食品添加劑的食物是不需要擔(dān)驚受怕的，因?yàn)槭删w是“可以被吃的”。

6 噬菌體對(duì)食源性致病菌的裂解機(jī)制

已有文獻(xiàn)報(bào)道過噬菌體侵染及裂解宿主菌的機(jī)制，使用噬菌體控制目標(biāo)菌主要有兩種方式：

(1)直接用分離出的噬菌體控制目標(biāo)菌，如Carlton等[24]研究了單增李斯特菌的噬菌體P100，全基因組測(cè)序后給小鼠服用大劑量的噬菌體P100，口服獨(dú)立性試驗(yàn)驗(yàn)證應(yīng)用噬菌體P100是安全可靠的，小鼠沒有表現(xiàn)出副作用；同時(shí)，他發(fā)現(xiàn)用噬菌體P100能夠完全清除軟干酪中的李斯特菌屬，并且在食物中P100和A511都能殺滅李斯特菌，因此他認(rèn)為該噬菌體可以安全有效地抑制李斯特菌[24]。Guenther等[65]報(bào)道單增李斯特菌的噬菌體A511在肉制品和乳制品中對(duì)單增李斯特菌有一定的控制作用。Abuladze等[40]將三種噬菌體的混合物作用于污染了大腸埃希菌O157:H7的食品中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)噬菌體能夠顯著降低食品中大腸埃希菌O157:H7的量。Modi等[22]發(fā)現(xiàn)在制作Cheddar干酪之前向原料奶中添加噬菌體SJ2能有效抑制沙門菌屬，在干酪99 d的儲(chǔ)存期內(nèi)能使沙門菌濃度保持在50 CFU/g以下，而不加噬菌體SJ2的干酪在99 d的儲(chǔ)存期內(nèi)沙門菌的濃度為103 CFU/g。Carvalho等[66]成功分離出了43株噬菌體，它們能有效抑制結(jié)腸彎曲桿菌(Campylobacter coli)和空腸彎曲桿菌(Campylobacter jejuni)，從而為保障食品安全提供可能。Bigwood等[43]將噬菌體Cj6接種于污染了空腸彎曲菌的牛肉中，結(jié)果顯示空腸彎曲菌的數(shù)量有一定程度的減少，同時(shí)他將沙門菌噬菌體P7接種于污染了沙門菌的牛肉中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沙門菌數(shù)量顯著降低，當(dāng)噬菌體的侵染數(shù)量越多，沙門菌的減少量越多。

(2)在分離得到目標(biāo)菌的噬菌體后，通過分子生物學(xué)手段獲得噬菌體的裂解酶，利用裂解酶來控制目標(biāo)菌的效果尤為顯著。已發(fā)現(xiàn)噬菌體K能夠抑制葡萄球菌的活性，其內(nèi)溶素Lys K已被克隆并用乳酸乳球菌表達(dá)。人們發(fā)現(xiàn)Lys K可以殺死9種葡萄球菌，其中包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)[67]。Donovan等[68]將金黃色葡萄球菌噬菌體phi11應(yīng)用于牛奶中，其裂解酶對(duì)金黃色葡萄球菌和其他6種凝固酶陰性的葡萄球菌均有裂解作用，這說明該酶可直接用于牛奶中控制致病菌。Celia等[69]將產(chǎn)溶菌素的基因重組到質(zhì)粒上后轉(zhuǎn)入到大腸埃希菌中表達(dá)，純化出溶菌素Ply700后對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定，Ply700對(duì)有乳鏈球菌(Streptococcus uberis)、釀膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes)和停乳鏈球菌(Streptococcus dysgalactiae)均能裂解。Obeso等[70]用大腸埃希菌表達(dá)并純化了金黃色葡萄球菌噬菌體ΦH5的裂解酶LysH5，將其用于巴氏消毒奶中，結(jié)果表明未在樣品中檢測(cè)到金黃色葡萄球菌。Loessner等[71]將單增李斯特菌噬菌體A118編碼的噬菌體內(nèi)溶素Ply118用于提取DNA、RNA和破碎單增李斯特菌的細(xì)胞壁上；乳酸乳球菌中的乳球菌素啟動(dòng)子啟動(dòng)并表達(dá)出克隆的Ply118和Ply511，它們可以有效抑制單增李斯特菌的活性。Hu等[72]對(duì)銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)噬菌體PaP3的裂解酶進(jìn)行了鑒定分析，結(jié)果表明噬菌體PaP3的裂解酶對(duì)金黃色葡萄球菌具有顯著的抑制作用，但對(duì)銅綠假單胞菌和大腸埃希菌無抑制作用。

7 噬菌體的潛在風(fēng)險(xiǎn)

以噬菌體為基礎(chǔ)的生物防控手段在提高食品微生物安全方面的應(yīng)用具有很大的潛力，因?yàn)樗鼈儼踩褂玫臍v史悠久、操作處理相對(duì)簡(jiǎn)單，并且其抗菌活性具有高度特異性。噬菌體的安全使用主要體現(xiàn)在：噬菌體在自然界中無處不在，能在動(dòng)物和人體中自然共生，包括在食品生態(tài)系統(tǒng)(Food Ecosystems)中也是，而且在東歐地區(qū)臨床上已被廣泛應(yīng)用。噬菌體的高特異性表現(xiàn)在：對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞無害，對(duì)腸道菌群沒有不利的影響，是其它高效抗菌劑的來源。但不可否認(rèn)的是，任何事物都有其弊端，噬菌體也具有相應(yīng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

7.1 噬菌體的溶原現(xiàn)象

不是所有的噬菌體都適于殺滅細(xì)菌病原體。溶原性噬菌體不會(huì)殺死宿主菌，而是將其基因組整合到宿主染色體上(溶原現(xiàn)象)，并能使宿主菌抵抗其它噬菌體的溶菌作用[9]；另外，整合的基因組可以改變宿主的表型，甚至能夠增強(qiáng)宿主菌的致病性或毒力。例如霍亂弧菌(Vibrio cholerae)的霍亂毒素CTX是由整合的噬菌體CTX的ctxA和ctxB兩個(gè)基因所編碼的[73]；又如由E. coli的志賀樣毒素是由其整合基因組中的溶原性噬菌體基因stx1和stx2編碼的[74]。

7.2 噬菌體的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用

轉(zhuǎn)導(dǎo)是以噬菌體為媒介，把供體菌的小片段DNA攜帶到受體菌中，經(jīng)過交換及整合使受體菌獲得供體菌的部分遺傳性狀的現(xiàn)象，這個(gè)過程很有可能會(huì)把新的基因傳遞給受體菌[75]。如果噬菌體在致病菌(供體菌)中增殖后攜帶了致病基因，則很有可能把受體菌也轉(zhuǎn)變成有致病性的致病菌[76]。因此，若不得已使用致病性宿主來增殖噬菌體，則應(yīng)選用不具有轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的噬菌體。研究發(fā)現(xiàn)，在李斯特菌和梭狀芽孢桿菌(Clostridium Prazmowski)的噬菌體中，有明確固定基因組末端的噬菌體是不具有轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的，而含有末端冗余并有環(huán)狀排列基因次序的噬菌體是能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的[77,78]。

7.3 出現(xiàn)抗噬菌體菌株

細(xì)菌可自發(fā)突變產(chǎn)生抗噬菌體的菌株(抗性菌)。例如Park等[79]研究變形假單胞菌(Pseudomonas plecoglossicida)時(shí)發(fā)現(xiàn)了抗噬菌體的菌株。大部分細(xì)菌的突變率為10?6，一般不會(huì)產(chǎn)生大量的抗噬菌體菌株，因此對(duì)噬菌體的殺菌效果不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。但若長(zhǎng)期多次使用該噬菌體，在自然選擇的影響下，只有抗性菌菌株能夠存活下來并不斷增殖，這時(shí)該種噬菌體就很難對(duì)抗性菌進(jìn)行殺滅，只能尋找方法與細(xì)菌共進(jìn)化產(chǎn)生能殺滅抗性菌的噬菌體。

8 總結(jié)

人們最早用噬菌體來治療細(xì)菌性疾病，后來逐漸將其應(yīng)用在食品工業(yè)上，目前已篩選出可用來抑制阪崎腸桿菌、E. coliO157:H7、傷寒沙門菌等食源性致病菌的噬菌體。噬菌體制劑Listex? P100是世界上第一個(gè)通過FDA的GRAS級(jí)認(rèn)證產(chǎn)品，并被批準(zhǔn)作為食品生產(chǎn)中的加工助劑使用。利用噬菌體對(duì)食品中的致病菌進(jìn)行控制是一種高效、快速、發(fā)展前景廣的生物防控手段，在研究和應(yīng)用領(lǐng)域中均值得進(jìn)一步地探索。噬菌體的裂解譜較窄使其應(yīng)用受到了限制，因此我們需要篩選出更多的廣譜噬菌體。另外，噬菌體應(yīng)用的安全性也將是以后持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外頻發(fā)的由食源性致病菌引起的食品安全問題，特異性噬菌體的研究與開發(fā)勢(shì)必成為未來的趨勢(shì)和熱點(diǎn)，這些都預(yù)示著噬菌體在食品安全中的應(yīng)用前景非常廣闊。

但我們還應(yīng)留意噬菌體的溶原現(xiàn)象和轉(zhuǎn)導(dǎo)作用等的潛在風(fēng)險(xiǎn)，它們會(huì)改變宿主菌的表型，具有增強(qiáng)宿主菌的致病性或毒力的可能。因此我們?cè)谘芯考笆褂檬删w時(shí)，應(yīng)避免使用溶原性噬菌體和具有轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的噬菌體。

對(duì)于某些食品，噬菌體不能對(duì)病原菌起到完全地殺滅或抑制作用[20]，另外細(xì)菌若自發(fā)突變可能會(huì)出現(xiàn)抗噬菌體菌株。因此若能將噬菌體制劑與其它保鮮防腐方法結(jié)合使用則可更有效地抑制病原菌，從而保障食品的安全性和穩(wěn)定性。