水產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)腐敗菌及其群體感應(yīng)系統(tǒng)研究進(jìn)展

勵(lì)建榮，楊 兵，李婷婷

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 錦州 121013；2.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116600）

水產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)腐敗菌及其群體感應(yīng)系統(tǒng)研究進(jìn)展

勵(lì)建榮1，楊 兵1，李婷婷2

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 錦州 121013；2.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116600）

細(xì)菌群體感應(yīng)是細(xì)菌利用胞外信號(hào)分子感知外界環(huán)境變化，并啟動(dòng)相關(guān)基因表達(dá)來(lái) 適應(yīng)環(huán)境變化的一種調(diào)控系統(tǒng)。群體感應(yīng)系統(tǒng)參與調(diào)控微生物的多種生活習(xí)性以及各種生理過(guò)程，已經(jīng)成為生命科學(xué) 相關(guān)領(lǐng)域的熱門(mén)研究課題之一。本文主要對(duì)群體感應(yīng)及信號(hào)分子類(lèi)型作了闡述，并概述了水產(chǎn)品貯藏過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)腐敗菌及其群體感應(yīng)對(duì)水產(chǎn)品腐敗的影響，旨在為水產(chǎn)品貯藏保鮮基礎(chǔ)理論研究提供一定借鑒。

群體感應(yīng)；水產(chǎn)品；優(yōu)勢(shì)腐敗菌

新鮮水產(chǎn)品含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分，肌肉組織脆弱，可溶性蛋白含量高，pH值接近中性，捕撈后不經(jīng)有效保鮮 處理的水產(chǎn)品在其貯藏加工過(guò)程中容易受到微生物污染而導(dǎo)致腐敗變質(zhì)，而且研究表明只有微生物達(dá)到一定密度后才能使水產(chǎn)品腐敗[1]。隨著對(duì)這一現(xiàn)象的深入認(rèn)識(shí)，人們發(fā)現(xiàn)細(xì)菌不僅是以個(gè)體的形式存在于環(huán)境中，還通過(guò)自身產(chǎn)生一些 低分子質(zhì)量的信號(hào)分子，以及能夠感知環(huán)境中與其共存的細(xì)菌產(chǎn)生的信號(hào)分子，當(dāng)信號(hào)分子的量達(dá)到一定閾值時(shí)，啟動(dòng)細(xì)菌中相關(guān)基因調(diào)節(jié)細(xì)菌群體行為以及細(xì)胞之間相互交流，以適應(yīng)環(huán)境的改變。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為群體感應(yīng)（quorum sensing，QS）[2]。QS現(xiàn)象首次被發(fā)現(xiàn)于海洋費(fèi)氏弧菌（Vibrio fischeri）和哈維氏弧菌（Vibro harveyi），它們通過(guò)釋放胞外信號(hào)分子來(lái)控制生物發(fā)光[3]。隨著研究的深入，其調(diào)控的更多行為特征被人們發(fā)現(xiàn)：如生物膜的形成、抗生素的合成、色素的合成、毒力因子的表達(dá)、芽孢的產(chǎn)生、質(zhì)粒的結(jié)合轉(zhuǎn)移[4-9]以及根瘤菌與植物的共生[10]等。目前，QS已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)藥、生物防治和食品質(zhì)量安全等方面，而針對(duì)控制水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)等方面的QS機(jī)制仍待深入研究。

1 QS系統(tǒng)機(jī)制

自誘導(dǎo)（autoinducer，AI）分子是細(xì)菌進(jìn)行信息交流和調(diào)節(jié)群居行為的化學(xué)信號(hào)分子。介導(dǎo)微生物QS的信號(hào)分子有多種，不同種類(lèi)的細(xì)菌利用不同結(jié)構(gòu)的信號(hào)分子來(lái)調(diào)控QS系統(tǒng)基因的表達(dá)。常見(jiàn)的QS調(diào)節(jié)信號(hào)分子大致分為四類(lèi)：1）革蘭氏陰性菌（G－菌）中一般是N-酰基-高絲氨酸內(nèi)酯（N-acyl-homoserine lactones，AHLs）類(lèi)信號(hào)分子[11]；2）革蘭氏陽(yáng)性菌（G+菌）中一般是修飾過(guò)的寡肽類(lèi)化合物（autoinducing peptides，AIPs）；3）G+菌與G－菌種間均存在的呋喃酰硼酸二酯（furanosylborate diester），被稱(chēng)為AI-2[12]；4）介導(dǎo)種屬間交流的信號(hào)分子AI-3，由人體腸道內(nèi)正常菌群和病原菌生成[13]。但是，目前對(duì)于AI-3的作用機(jī)制尚不明確。

1.1 革蘭氏陰性菌的QS系統(tǒng)

革蘭氏陰性菌的QS系統(tǒng)主要由信號(hào)分子AHLs、AHLs合成酶LuxI蛋白和AHLs受體LuxR族蛋白組成[14]。雖然AHLs種類(lèi)較多，但所有AHLs都含有一個(gè)保守的高絲氨酸內(nèi)酯環(huán)。不同AHLs調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制是相似的，因此不同種屬的革蘭氏陰性菌的調(diào)控機(jī)制也是相似的[15]。

LuxI/R調(diào)節(jié)系統(tǒng)首次發(fā)現(xiàn)于海洋費(fèi)氏弧菌的生物發(fā)光現(xiàn)象中，大部分G－菌都有與其類(lèi)似的調(diào)控機(jī)制。G－菌的QS調(diào)控系統(tǒng)由LuxI類(lèi)蛋白酶和轉(zhuǎn)錄因子LuxR構(gòu)成，LuxI類(lèi)蛋白酶通過(guò)酰基載體蛋白可以將脂肪酸鏈結(jié)合到S-腺苷甲 硫氨酸上產(chǎn)生并釋放AHL，AHL結(jié)合甲硫腺苷合成AI-1。當(dāng)釋放到環(huán)境中的AI-1密度達(dá)到定值時(shí)，AI-1進(jìn)入細(xì)胞結(jié)合LuxR，然后啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[16-17]。研究發(fā)現(xiàn)除了LuxI類(lèi)蛋白酶可以催化AHL信號(hào)分子的合成外，LuxM/AinS樣蛋白和HtdS樣蛋白也能催化AHL的合成[18-19]。

在G－菌中還存在其他QS系統(tǒng)，如存在于銅綠假單胞菌中的LasI/LasR-RhlI/RhIR調(diào)節(jié)系統(tǒng)。LasI/R調(diào)節(jié)系統(tǒng)與LuxI/R相似，LasI合成酶合成LasR的自體誘導(dǎo)劑血漿纖溶酶原激活物抑制劑-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）；RhlI/R調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)合成RhlI的自體誘導(dǎo)劑高絲氨酸內(nèi)酯類(lèi)自體誘導(dǎo)物PAI-2。而且LasI/R調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠促進(jìn)RhlI/R調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)生，表達(dá)相應(yīng)的特性，如形成生物膜[20]。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)RhlI/R系統(tǒng)合成的信號(hào)分子N-丁酰高絲氨酸內(nèi)酯（N-(butyryl)-homoserine lactone，BHL）濃度低于LasI/R系統(tǒng)信號(hào)分子N-3-氧-十二酰基-高絲氨酸內(nèi)酯（N-(3-oxodode-canoyl)-homoserine lactone，OdDHL）時(shí)，RhlI的表達(dá)因RhIR與OdDHL的結(jié)合而被抑制，造成信號(hào)分子BHL濃度的降低[21]。

1.2 革蘭氏陽(yáng)性菌的QS系統(tǒng)

不同于G－菌的自體誘導(dǎo)物AHL，G+菌的自體誘導(dǎo)物是小分子短肽物質(zhì)AIPs。此系統(tǒng)中細(xì)菌體內(nèi)的AIPs首先借助ATP結(jié)合盒（ATP-binding cassette，ABC）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)釋放到胞外，當(dāng)釋放到環(huán)境中的AIPs的濃度達(dá)到一定閾值時(shí)，雙組分磷酸激酶識(shí)別系統(tǒng)被激活，使激酶的組氨酸殘基（H）磷酸化，進(jìn)而調(diào)節(jié)胞內(nèi)特定受體蛋白的天冬氨酸殘基（D）磷酸化，最后磷酸化的特定受體蛋白與DNA結(jié)合，調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。AIPs有直鏈的也有環(huán)狀的，含有5～26 個(gè)氨基酸殘基[22-23]。導(dǎo)致人類(lèi)呼吸道疾病的肺炎衣原體外膜以及植物乳桿菌素A產(chǎn)生的信號(hào)肽為直鏈信號(hào)肽[22]，金黃色葡萄球菌和腸球菌產(chǎn)生環(huán)狀的信號(hào)肽[24]。不同于乳酸乳球菌、肺炎鏈球菌和植物乳桿菌中的短肽QS系統(tǒng)，金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和糞腸球菌是利用短肽的agr、phr和fsr 信號(hào)系統(tǒng)。如金黃色葡萄球菌中agr A調(diào)節(jié)的相關(guān)基因可以誘導(dǎo)絲氨酸酶、溶血素等毒性因子的表達(dá)[25]。

1.3 革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的種間QS系統(tǒng)

AI-2是在20世紀(jì)90年代于多個(gè)G－菌中發(fā)現(xiàn)的另外一套QS系統(tǒng)的自誘導(dǎo)物，被認(rèn)為是細(xì)菌通用的誘導(dǎo)信號(hào)，迄今發(fā)現(xiàn)其存在于超過(guò)55 種的G+和G－菌中。AI-2介導(dǎo)的QS系統(tǒng)調(diào)控以下幾種表型變化：毒力因子的表達(dá)、鼠傷寒沙門(mén)氏菌的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)速率、牙齦卟啉菌的蛋白酶合成[26]、放線桿菌對(duì)鐵的吸收以及生物發(fā)光等。

AI-2是由兩個(gè)酶促反應(yīng)（PFS酶和LuxS酶）合成的，LuxS酶可以使S-腺苷高半胱氨酸降解為4,5-二羥基-2,3戊二酮（4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione，DPD），調(diào)控過(guò)程是以R或S型的2,4-二氫-2-甲基二氫-3H-呋喃酮（2,4-dihydroxy-2-methyldihydro-3-furanone，DHMF）發(fā)生一個(gè)熱力學(xué)環(huán)化反應(yīng)。S-DHMF先水化形成S-THMF，隨后硼酸化成BAI-2并轉(zhuǎn)移至哈維氏弧菌的信號(hào)受體LuxP位，啟動(dòng)luxCDABE操縱子的定量轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致生物發(fā)光[27]。對(duì)于R-DHMF水化形成的R-THMF則結(jié)合到鼠傷寒沙門(mén)氏菌的LsrB受體蛋白上。通過(guò)添加外源信號(hào)分子AI-2，糞腸球菌V583的生物被膜合成量增加了32%[28]。不合成AI-2信號(hào)分子的嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）luxS突變株與野生型菌株相比，其生物被膜 的合成量下降，其中腸上皮細(xì)胞的黏附性下降了58%[29]。AI-2的合成會(huì)受到溫度和生長(zhǎng)介質(zhì)的影響。大腸桿菌K-12中AI-2的合成會(huì)受到細(xì)胞內(nèi)代 謝和壓力的變化而改變；禽致病性大腸桿菌AI-2信號(hào)分子的合成能夠通過(guò)添加不同碳源或氯化鈉而呈增長(zhǎng)趨勢(shì)[30]，原因可能是足量的葡萄糖和麥芽糖導(dǎo)致糖酵解活躍，合成大量的甘油-3-磷酸脫氫酶，該酶抑制編碼Lsr轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致胞外的AI-2無(wú)法轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)而大量聚集[31]，氯化鈉促進(jìn)AI-2合成可能因?yàn)闈B透壓的影響；呋喃酮可以抑制某些細(xì)菌合成AI-2信號(hào)分子來(lái)調(diào)控細(xì)菌生物被膜的形成[32]。另外，食品添加劑如苯甲酸鈉、乙酸鈉和硝酸鈉都可以影響AI-2的合成。

1.4 其他QS系統(tǒng)

腸出血性大腸桿菌（enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）釋放一種特性不明確的自誘導(dǎo)物AI-3，其不僅參與Ⅲ型分泌系統(tǒng)的毒性蛋白釋放，還參與EHEC黏附力和運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)AI-3和腎上腺素/去甲腎上腺素可以誘導(dǎo)相同毒力因子的表達(dá)，因此推測(cè)AI-3的結(jié)構(gòu)可能和腎上腺素/去甲腎上腺素相似[33]。另外如二酮呱嗪類(lèi)化合物，它不僅能調(diào)控細(xì)菌種內(nèi)的QS系統(tǒng)，而且在細(xì)菌種間的QS系統(tǒng)中也起著重要作用[34]。

2 水產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)腐敗菌

食品在貯藏過(guò)程中，由于加工包裝方式和貯藏條件的不同導(dǎo)致某些微生物會(huì)逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位并產(chǎn)生臭味和異味代謝物，最終導(dǎo)致食品腐敗，這類(lèi)微生物稱(chēng)為食品的優(yōu)勢(shì)腐敗菌。水產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)腐敗菌主要源于水中的細(xì)菌，大部分是好氧性細(xì)菌。水產(chǎn)品腐敗初期菌相主要包括假單胞菌屬、黃桿菌屬、無(wú)色菌屬、活潑性赤球菌、粘質(zhì)沙雷氏菌以及水產(chǎn)捕獲后附著在水產(chǎn)品上的大腸桿菌、變形桿菌、枯草芽孢桿菌等腐敗細(xì)菌[35]。水產(chǎn)品腐敗過(guò)程中的腐敗菌因其生長(zhǎng)環(huán)境的改變而不同，海洋性水產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)腐敗菌是腐敗希瓦氏菌和假單胞菌屬，淡水水產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)腐敗菌是假單胞菌屬，且淡水 水產(chǎn)品中非好鹽細(xì)菌的比例要高于海產(chǎn)品中。

據(jù)報(bào)道，有氧冷藏魚(yú)類(lèi)的優(yōu)勢(shì)腐敗菌主要是：腐敗希瓦氏菌、假單胞菌屬、磷發(fā)光桿菌和氣單胞菌屬等。腸細(xì)菌是來(lái)自污染水域水產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)腐敗菌，未冷藏的鮮魚(yú)優(yōu)勢(shì)腐敗菌是發(fā)酵型G－菌，如弧菌科細(xì)菌等。許振偉等[36-37]報(bào)道了海水魚(yú)（大黃魚(yú)和大菱鲆）以及淡水魚(yú)（鯉魚(yú)和羅非魚(yú)）在有氧冷藏過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)腐敗菌均為假單胞菌屬；曹榮等[38]研究表明南美白對(duì)蝦在貯藏過(guò)程中優(yōu)勢(shì)腐敗菌為假單胞菌屬和氣單胞菌屬，鷹爪蝦的優(yōu)勢(shì)腐敗菌為假單胞菌屬和腐敗希瓦氏菌，同時(shí)發(fā)現(xiàn)太平洋牡蠣在0、5、10 ℃條件下冷藏，假單胞菌屬是其優(yōu)勢(shì)腐敗菌。靳春秋[39]和藍(lán)蔚青[40]等報(bào)道了三文魚(yú)和鯧魚(yú)在冷藏過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)腐敗菌也都是假單胞菌屬。由此可見(jiàn)，不同水域中的魚(yú)、貝類(lèi)和甲殼類(lèi)的優(yōu)勢(shì)腐敗菌多數(shù)是假單胞菌屬和腐敗希瓦氏菌。

為了防止水產(chǎn)品在運(yùn)輸貯藏過(guò)程中的腐敗變質(zhì)，人 們通過(guò)物理或化學(xué)等方法抑制水產(chǎn)品內(nèi)微生物的生長(zhǎng)，但是不同的包裝方式也會(huì)導(dǎo)致不同的優(yōu)勢(shì)微生物分布。真空包裝（vacuum packaging，VP）和氣調(diào)包裝（modified atmosphere packaging，MAP）能夠抑制好需氧細(xì)菌的生長(zhǎng)，使得兼性厭氧菌的生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)，如磷發(fā)光桿菌是VP和MAP中的典型優(yōu)勢(shì)腐敗菌，乳酸菌和熱死環(huán)絲菌是MAP中的優(yōu)勢(shì)腐敗菌。經(jīng)過(guò)氣調(diào)包裝的鱈 魚(yú)，其腐敗變質(zhì)的主要特征是含有較高含量的氧化三甲胺（trimethylamine oxide，TMAO），且不產(chǎn)生H2S。Macé 等[41]發(fā)現(xiàn)氣調(diào)包裝的三文魚(yú)片的優(yōu)勢(shì)腐敗菌為磷發(fā)光桿菌。磷發(fā)光桿菌是G－菌，能夠強(qiáng)烈還原TMAO，且無(wú)硫產(chǎn)生，對(duì)低溫條件敏感。王亮等[42]報(bào)道凡納濱對(duì)蝦有氧包裝的優(yōu)勢(shì)腐敗菌是氣單胞菌屬，而真空和氣調(diào)包裝的優(yōu)勢(shì)腐敗菌為乳酸菌和腸桿菌。

乳酸菌為兼性厭氧菌，其致腐能力弱。在同型乳酸發(fā)酵中，乳酸菌會(huì)產(chǎn)生大量乳酸致使環(huán)境酸值下降，從而抑制其他微生物生長(zhǎng)；在異型乳酸發(fā)酵中，乳酸菌則會(huì)產(chǎn)生CO2，從而抑制需氧菌的生長(zhǎng)。涂宗財(cái)?shù)萚43]表示隨著輻照劑量的增加，真空包裝的草魚(yú)優(yōu)勢(shì)腐敗菌分別為沙雷氏菌、耶爾森菌和熱死環(huán)絲菌，且不同輻照劑量下熱死環(huán)絲菌都有檢出，證明其對(duì)高劑量輻照有較強(qiáng)的抗性；而氣調(diào)包裝的草魚(yú)經(jīng)過(guò)輻照后，其優(yōu)勢(shì)腐敗菌為乳酸菌和 假單胞菌。

3 水產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)腐敗菌QS系統(tǒng)

水產(chǎn)品冷 藏過(guò)程中的腐敗變質(zhì)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，優(yōu)勢(shì)腐敗菌的快速生長(zhǎng)是腐敗的主要原因。優(yōu)勢(shì)腐敗菌一般是單一種或多個(gè)種，其中腐敗希瓦氏菌和假單胞菌屬是冷藏海洋魚(yú)類(lèi)和冷藏淡水魚(yú)的典型優(yōu)勢(shì)腐敗菌。研究發(fā)現(xiàn)，G－菌引起的腐敗食品中可以檢出AHLs，且只有腐敗菌達(dá)到一定密度時(shí)才能被檢出，多數(shù)水產(chǎn)品在腐敗過(guò)程中都可以檢出不同類(lèi)型的AHLs。由于AHLs可以在食品貯藏過(guò)程中積累，并對(duì)腐敗菌的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)產(chǎn)生作用，換言之，腐敗菌能夠通過(guò)AHLs介導(dǎo)的QS來(lái)調(diào)控食品腐敗特性的表達(dá)，因此近年來(lái)QS現(xiàn)象及其機(jī)理的研究成為食品貯藏保鮮理論研究的熱點(diǎn)之一。

國(guó)外研究報(bào)道，真空包裝魚(yú)子醬的優(yōu)勢(shì)腐敗菌腸桿菌科、乳酸菌和肉桿菌在低菌群密度環(huán)境下可以檢出信號(hào)分子。Flodgaard等[44]從鱈魚(yú)片中分離得到兩種優(yōu)勢(shì)腐敗菌發(fā)光細(xì)菌屬和氣單胞菌屬，并發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌中產(chǎn)生的3-OH-C8-HSL可以調(diào)控殼多糖酶活性。因此，可以認(rèn)為基于AHLs的QS系統(tǒng)可能與甲殼類(lèi)動(dòng)物腐 敗變質(zhì)有一定聯(lián)系。Christensen等[45]報(bào)道，蜂房哈夫尼亞菌、假單胞菌屬是虹鱒魚(yú)的優(yōu)勢(shì)腐敗菌，腐敗菌產(chǎn)生的3-oxo-C6-HSL、C6-HSL、C8-HSL和C12-HSL等信號(hào)分子可以調(diào)控虹鱒魚(yú)蛋白水解酶 活性及魚(yú)片的腐敗變質(zhì)。類(lèi)似的調(diào)控機(jī)制也有報(bào)道，如從冷熏鮭魚(yú)中分離得到的變形斑沙雷氏菌（Serratia proteamaculans）B5a能通過(guò)信號(hào)分子調(diào)控蛋白水解酶的活性。

國(guó)內(nèi)研究者對(duì)細(xì)菌QS的報(bào)道也有不少，但是對(duì)QS和水產(chǎn)品貯藏過(guò)程中的品質(zhì)變化相關(guān)性等方面的研究仍鮮見(jiàn)。最早對(duì)魚(yú)源腐敗菌QS現(xiàn)象報(bào)道的是綦國(guó)紅等[46]關(guān)于魚(yú)源假單胞菌屬的研究，其利用AHLs報(bào)告菌對(duì)3 株假單胞菌進(jìn)行檢測(cè)，且有兩株菌株至少產(chǎn)生2 種信號(hào)分子，發(fā)現(xiàn)通過(guò)aiiA蛋白酶對(duì)信號(hào)分子進(jìn)行降解，可以抑制腐敗特性的表達(dá)。Gu Qingqing等[47]報(bào)道，4 ℃冷藏大黃魚(yú)的優(yōu)勢(shì)腐敗菌是腐敗希瓦氏菌，其中波羅的海希瓦氏菌（Shewanella baltica）占47.1%，發(fā)現(xiàn)從S. baltica的胞外代謝物中提取的二酮哌嗪類(lèi)（diketopiperazines，DKPs）可以作為信號(hào)分子調(diào)控QS系統(tǒng)，從而抑制大黃魚(yú)腐敗特性的表達(dá)；通過(guò)添加合成的DKPs可以增強(qiáng)S. baltica對(duì)大黃魚(yú)的腐敗能力，這也是第一次證實(shí)DKPs可以作為信號(hào)分子來(lái)調(diào)控大黃魚(yú)優(yōu)勢(shì)腐敗菌S. baltica的QS系統(tǒng)。郭紅[48]報(bào)道凡納濱對(duì)蝦中的優(yōu)勢(shì)腐敗菌為不動(dòng)桿菌屬（Aci-1和Aci-2），Aci-1和Aci-2產(chǎn)生AHLs的量受到環(huán)境pH值的影響，其生物膜的形成受到AHLs的調(diào)控；凡納濱對(duì)蝦在貯藏中，AHLs產(chǎn)生量在第4天時(shí)達(dá)到最大，此后，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)AHLs含量下降。張彩麗等[49]從腐敗的凡納濱對(duì)蝦中分離得到一株具有QS現(xiàn)象的沙雷氏菌，利用薄層層析-生物傳感器法確定信號(hào)分子類(lèi)型是3-oxo-C6-HSL和C6-HSL，且發(fā)現(xiàn)其比其他粘質(zhì)沙雷氏菌有更強(qiáng)的生存力和信號(hào)分子分泌能力。劉寧等[50]利用兩種QS報(bào)告菌結(jié)合薄層層析-生物傳感器法以及液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜（liquid chromatography-mass spectrometer/mass spectrometer，LC-MS/MS）法確定冷藏鱸魚(yú)分別在第7天和第5天達(dá)到貨架期終點(diǎn)，當(dāng)腐敗菌密度達(dá)到106CFU/g時(shí)，可以檢出AHLs，且LC-MS/MS比薄層層析-生物傳感器法檢測(cè)靈敏度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

水產(chǎn)品源致病菌也是影響水產(chǎn)品質(zhì)量安全的主要因素，因此研究食源性致病菌QS調(diào)控系統(tǒng)的致腐機(jī)制可以有效解決食品安全等問(wèn)題。黃旭鎮(zhèn)等[51]利用LC-MS/MS檢測(cè)幾種水產(chǎn)品源致病菌產(chǎn)生AHLs的類(lèi)型和含量發(fā)現(xiàn)，嗜水氣單胞菌和銅綠假單胞菌產(chǎn)生的信號(hào)分子的量較高，信號(hào)分子類(lèi)型分別是C4-HSL和3-oxo-C12-HSL；沙門(mén)氏菌、大腸桿菌和弧菌產(chǎn)信號(hào)分子AHLs的量很低甚至未檢出AHLs，這是因?yàn)橹虏【赡芾闷渌鸔S系統(tǒng)產(chǎn)生AI-2信號(hào)分子。何夙旭等[52]報(bào)道，斑馬魚(yú)口服高斯氨酸內(nèi)酯酶AI-96可以有效降低因嗜水氣單胞菌引起的魚(yú)類(lèi)死亡。汪映等[53]通過(guò)報(bào)告菌株哈維氏弧菌檢測(cè)羅氏沼蝦中分離的副溶血弧菌，確定其QS系統(tǒng)信號(hào)分子為3-OH-C4-HSL、AI-2和CAI-1，其中AI-2在副溶血弧菌生長(zhǎng)過(guò)程中基因表達(dá)方面起主要作用。曹曉丹[54]報(bào)道溶藻弧菌的毒力因子MviN受到QS系統(tǒng)調(diào)控，發(fā)現(xiàn)肽酶pep是受LuxO調(diào)控的胞外蛋白，且與溶藻弧菌運(yùn)動(dòng)性有關(guān)；費(fèi)氏弧菌中RpoQ基因的大量表達(dá)可以抑制luxICDABEG啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄，調(diào)控費(fèi)氏弧菌的一些重要生物功能。肖婧凡[55]報(bào)道了遲鈍愛(ài)德華氏菌（Edwardsiella tarda）中AI-1介導(dǎo)的QS系統(tǒng)與其致病力之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其抗壓力調(diào)控因子RpoS不是直接調(diào)控E. tarda毒力，而是通過(guò)潛在的毒力因子和系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。基于QS系統(tǒng)研究水產(chǎn)品源致病菌毒力因子的表達(dá)情況，可以有效降低水產(chǎn)品在養(yǎng)殖和貯藏期間發(fā)病率。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前，QS原理被應(yīng)用于許多領(lǐng)域中，在醫(yī)學(xué)和生物防御等方面已經(jīng)取得了顯著成就，同時(shí)，QS抑制劑是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，從QS信號(hào)分子的產(chǎn)生、積累和感應(yīng)位等重要靶點(diǎn)出發(fā)研究QS抑制機(jī)理，通過(guò)提取天然的抑制劑、人工合成自誘導(dǎo)劑類(lèi)似物或者研究信號(hào)分子的降解等途徑來(lái)干擾QS系統(tǒng)，在生物防治方面都取得了顯著的效果。因此食品科學(xué)研究者們應(yīng)該更好地利用QS原理去解決食品貯藏保鮮以及質(zhì)量安全等方面的問(wèn)題，尤其針對(duì)水產(chǎn)品在低溫貯藏過(guò)程中的品質(zhì)變化等方面。但是，由于QS信號(hào)分子類(lèi)型的多樣性和復(fù)雜的調(diào)節(jié)機(jī)制，未來(lái)還有很多基礎(chǔ)理論問(wèn)題亟待科研工作者去解決。隨著生物信息學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)以及轉(zhuǎn)錄組學(xué)等技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，以及QS機(jī)理的深入研究，其成果必將在食品腐敗變質(zhì)的控制過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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Advances in Quorum Sensing of Dominant Spoilage Bacteria from Aquatic Products

LI Jianrong1, YANG Bing1, LI Tingting2
(1. Liaoning Provincal Key Laboratory of Food Safety, Food Science Research Institute, Bohai University, Jinzhou 121013, China; 2. College of Life Science, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, China)

Quorum sensing (QS) is a cell density dependent expression of species in bacteria mediated by signal molecules. A variety of habits and physiological processes of microorganisms have some relationship with QS. QS has been one of the most important research fi elds in life sciences. This review elaborates the various types of QS signal molecules. In addition, the infl uence of QS system on aquatic product spoilage is also discussed. The aim of this paper is to provide a theoretical reference for the preservation and shelf life prolongation of aquatic products.

quorum sensing; aquatic products; dominant spoilage bacteria

TS254.4

A

1002-6630（2015）19-0255-05

10.7506/spkx1002-6630-201519046

2014-11-24

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31471639；31301572）；2011年度高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（20113326130001）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD29B06）

勵(lì)建榮（1964-），男，教授，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品和果蔬貯藏加工、食品安全。E-mail：lijr6491@163.com