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凯闻动态

基于细胞膜损伤的蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌的作用机制

金黄色葡萄球菌是造成人类食物中毒的常见致病菌之一。因其广泛存在于自然环境及人和动物体表,极易造成食品污染。金黄色葡萄球菌污染食品并大量繁殖后能够产生致病性肠毒素,从而引起消费者发生食物中毒。糖酯是一种非离子型表面活性剂,具有无毒、易生物降解等特性,在食品和医药领域均有广泛的应用。细胞膜是细胞结构的重要组成部分之一,具有维持细胞完整性与外界屏障功能、物质运输、受体和信息传递等作用,一旦细胞膜受到破坏,菌体细胞的正常代谢、生理功能就会受到影响。因此,在抑菌机理研究中细胞膜通常作为最主要的抑菌作用靶位来研究。

来自河北科技大学生物科学与工程学院的宁亚维、杨坤、何建卓和北京工商大学食品学院的贾英民*等人以食源性致病菌黄色葡萄球菌为指示菌,从细胞膜损伤(包括膜渗透性与完整性、跨膜电势、菌体超微结构等方面)角度考察了蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌的作用机制,以期为多功能糖酯抑菌产品的开发提供科学依据。

1、蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌膜电势的影响

经蔗糖月桂酸酯作用的金黄色葡萄球菌与对照组相比,DiSC3(5)探针的荧光强度呈现剂量依赖性增大,且荧光强度增加较快,仅在4 min内即达到峰值,表明蔗糖月桂酸酯会导致金黄色葡萄球菌细胞膜电势去极化,且对膜电势的影响较大。

2、蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌细胞膜渗透性的影响

未经蔗糖月桂酸酯处理的金黄色葡萄球菌细胞为绿色荧光;经1/2 MIC蔗糖月桂酸酯处理的菌体大多数呈现黄色荧光;经MIC蔗糖月桂酸酯处理的菌体发出橙色荧光,表明随着蔗糖月桂酸酯质量浓度的增加,细胞膜的损伤程度增大。

3、蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌细胞膜渗透性的影响

未经蔗糖月桂酸酯处理的金黄色葡萄球菌细胞为绿色荧光;经1/2 MIC蔗糖月桂酸酯处理的菌体大多数呈现黄色荧光;经MIC蔗糖月桂酸酯处理的菌体发出橙色荧光,表明随着蔗糖月桂酸酯质量浓度的增加,细胞膜的损伤程度增大。未经蔗糖月桂酸酯作用的菌体基本未被PI沾染,1/2 MIC和MIC蔗糖月桂酸酯作用于金黄色葡萄球菌30 min后,PI探针对菌体细胞的沾染率分别为84.7%和94.1%。结果表明蔗糖月桂酸酯导致金黄色葡萄球菌细胞膜渗透性受到损伤,且损伤程度与蔗糖月桂酸酯的质量浓度呈正相关。

4、蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌细胞膜完整性的影响

与对照组相比,金黄色葡萄球菌经不同质量浓度的蔗糖月桂酸酯处理后,260 nm波长处的吸光度随着作用时间的延长逐渐增强,然而各质量浓度的最高值仅在0.02左右,表明蔗糖月桂酸酯会造成金黄色葡萄球菌完整性受到轻微破坏,导致胞内核酸等生物大分子出现微量泄漏。

5、蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌钾离子泄漏的影响

蔗糖月桂酸酯会导致金黄色葡萄球菌细胞钾离子泄漏,且泄漏量与添加的蔗糖月桂酸酯质量浓度呈正相关。因此,推测蔗糖月桂酸酯会破坏金黄色葡萄球菌细胞膜的渗透性。

6、蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌超微结构的影响

未经蔗糖月桂酸酯处理的金黄色葡萄球菌表面光滑且呈边缘清晰的球形,细胞质分布均匀;经MIC蔗糖月桂酸酯作用1 h后,菌体表面变粗糙,边缘模糊;经2 MIC蔗糖月桂酸酯作用1 h后,细胞发生严重形变,菌体细胞膜开始皱缩,胞内物质密度显著降低。根据上述结果推测,蔗糖月桂酸酯作用于金黄色葡萄球菌细胞壁,使其变得疏松粗糙,但并不会使其破裂;其作用于细胞膜,破坏细胞渗透性,导致细胞质固缩,胞内物质轻微泄漏。

结 论

蔗糖月桂酸酯对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)为0.3125 mg/mL;经蔗糖月桂酸酯作用的金黄色葡萄球菌与对照组相比,DiSC3(5)探针的荧光强度呈现剂量依赖性增大;PI探针对菌体的沾染率增加,MIC处理30 min菌体PI沾染率达到84.7%;260 nm波长处的吸光度随作用时间的延长逐渐增大,但增大量较小;蔗糖月桂酸酯会导致金黄色葡萄球菌细胞钾离子泄漏,且泄漏量与添加的蔗糖月桂酸酯质量浓度呈正相关;经MIC蔗糖月桂酸酯作用1 h后,金黄色葡萄球菌体表面变粗糙,边缘模糊。结论:蔗糖月桂酸酯可以通过破坏细胞膜渗透性消散细胞膜电势,从而导致胞内物质发生轻微泄漏,最终达到抑菌作用,本研究可为多功能性糖酯抑菌产品的开发提供理论依据。


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