超高压诱导牛肉中Escherichia coli O157:H7亚致死损伤及其修复研究

High hydrostatic pressure (HHP) has become an effective technique for the control of Escherichia coli O157:H7 on beef. However, the sublethal injury will be induced by HHP treatment which will be underestimate or ignored in the detection because of their lack of normal characteristics. It will bring potential risk to food safety and shelf-life. Researchers mainly focused on the stress response of E. coli to HHP, and the literatures of recovery of sublethal injury were limited. Inview of the above concern, we attempt to do research on the sublethal injury and recovery of E. coli O157:H7 on beef induced by HHP. Evaluation of cell structure changes, analysis of physiological characteristics, and analysis of transcriptomics, would be contributed to reveal the mechanisms of sublethal injury and recovery process of E. coli O157:H7 on beef induced by HHP. Meanwhile, to explore the conditions of recovery of sublethal injury E. coli O157:H7 on beef after high pressure processing would be developed which would direct the scientific application of HHP in the manufacture and process of food and provide the risk assessment technique for effective storage of food after HHP treatment.

超高压技术已成为控制牛肉中Escherichia coli O157:H7的有效手段。然而，HHP处理后可诱导细菌产生亚致死损伤，因其菌体特性改变在常规检测中被低估或忽视，给食品的安全性及货架期带来隐患。前人主要关注HHP处理后的应激反应，而对损伤后的修复研究较少。基于此问题，本项目拟对HHP诱导牛肉中E. coli O157:H7损伤及损伤后的修复进行研究。拟从细胞形态结构变化、生理特征分析及转录组学研究，来阐明HHP对E. coli O157:H7亚致死损伤及损伤后修复过程的内在机制。同时探究HHP诱导牛肉中E. coli O157:H7亚致死损伤的修复条件，为实际生产加工中HHP的科学合理使用提供依据，为HHP处理后的安全贮藏提供危险度评估手段。

本项目以超高压诱导大肠杆菌O157:H7（以下简称O157）损伤及损伤后的修复为着手点，从细胞形态结构变化、生理特征分析及组学研究，来阐明超高压对O157亚致死损伤及损伤后修复过程的内在机制。对照原定研究计划，部分研究内容作了调整（详见报告正文）。经一年研究共完成五大部分实验工作，具体包括：.（1）选择性培养基筛选：应用多重PCR对4株O157进行毒力基因检测，发现牛肉分离菌1株eae（+），另1株Stx1、Stx2、eae均阴性。为后续实验对损伤性O157准确计数，应用不同选择性培养基比较，结果表明可选用SMAC或mEMB，CT-SMAC对正常菌即有较大抑制不适合用于本实验计数；冰箱暂存时间应尽量短，否则会发生细菌损伤甚至死亡。.（2）超高压诱导O157损伤研究：对4株O157超高压处理，结果各菌抗压性有差异。不同超高压条件各菌产生程度不同的死亡及损伤，但致死效应与致伤效应并不一致。超高压抑制牛肉中O157和非O157实验显示，不同血清型压力敏感性不同；90:10牛肉比80:20超高压后各菌菌数下降要多，而各菌损伤率80:20牛肉却较高，可能与脂肪保护效应有关。.（3）损伤机理研究：超高压处理O157，流式细胞仪检测表明随着压强增加酯酶活性没有明显变化，而膜受损的菌体显著增多。扫描电镜、透射电镜、差示量热扫描仪分析发现，超高压对O157整体外观形态、大小、内在结构均产生了显著影响，压力越大表观焓越小。随着压力增加，膜通透性增大，K+、Mg2+、Ca2+离子外泄越多，而Na+外泄情况在0-500 MPa并非压力越大外泄越多。超高压后Na+K+-ATP酶和Ca2+Mg2+-ATP酶活性均降低。膜饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例随压力增大来而降低。.（4）损伤后的修复研究：以PBS为修复基质研究O157超高压致伤后的修复情况，发现不同温度下修复情况有差异，25°C下修复最快。透射电镜发现超高压所致的菌体结构变化在修复过程中逐渐恢复。随着修复时间的延长，Na+外泄量均逐渐降低，而Mg2+外泄量均逐渐增加。超高压诱导牛肉中O157损伤后的修复研究，表明在10°C第6天损伤菌基本修复。.（5）基于组学方法研究损伤及修复：提取总RNA时出现问题，转录组学实验仍在进行。蛋白质组分析的实验工作已经结束，后期生物信息学分析尚未完成，课题组现只得到原始数据。.本项目已发表SCI论文1篇。