食品接觸材料表面細菌生物被膜形成能力的研究進展*

張雅薇，柯振華，陳筱婷，林碧蓮，孟鵬

（福建省產品質量檢驗研究院 國家加工食品質量監督檢驗中心〔福州〕，福建 福州 350002）

食品包裝、容器、加工器具等食品接觸材料，作為食品的直接或間接接觸者，在與食品接觸的過程中，其成分及表面附著的微生物不可避免地會遷移到食品中，進而影響食品安全和消費者健康，因而食品接觸材料的安全性是食品安全領域不容忽視的一個重要問題[1]。

食源性疾病一直是人類健康的重要威脅，而引起食源性疾病的主要因素就是微生物污染。食品工業中常見的食源性致病菌和腐敗菌大都能以生物被膜的形式存在，且相較于浮游細菌數量更多，具有更強的生命力和抗逆性，因而是食品安全難消除的隱患[2]。

細菌生物被膜的形成是一個動態過程，主要包括細菌的初始粘附、微菌落的形成、生物被膜的成熟和細菌的分散4個階段[3]。食品接觸材料表面的化學組成、親水/疏水性、粗糙度、表面電荷等對細菌粘附影響較大，本文就幾種常見的食品接觸材料表面食源性病原菌生物被膜的形成能力進行綜述，為進一步預防控制食源性疾病提供理論依據。

1 玻璃材料

微生物一般帶負電荷，極易與帶正電荷的材料相結合，而玻璃表面通常帶正電荷。

趙愛靜、宋雪迎等研究均發現副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，VP）在玻璃表面生物被膜形成能力最強，聚苯乙烯表面次之，不銹鋼表面最弱[4，5，6]。

代悅等人采用羥基化處理、硅烷化處理與石蠟處理得到親疏水性不同的玻璃表面，研究了其表面VP生物被膜的生長情況[7]。結果表明，與未處理的玻璃表面相比，羥基化處理的玻璃表面親水性增強，形成VP生物被膜的速度加快；硅烷化處理的玻璃表面親水性下降，形成VP生物被膜的速度減慢；石蠟處理的玻璃表面為疏水性，有效抑制了VP生物被膜的生長。玻璃表面電荷及親疏水性會影響VP的附著和生物被膜的生長，而對于其他細菌并不能一概而論，這也很可能與VP本身的結構特性有關。

2 不銹鋼材料

食品接觸材料中不銹鋼制品以其良好的加工性能、耐用、易清潔等特點，得到廣泛使用。

陳秋云等研究了不銹鋼表面金黃色葡萄球菌生物被膜生長狀況，結果顯示金黃色葡萄球菌易在不銹鋼表面的縫隙里粘附生長，最終形式生物被膜，一般的清洗消毒很難對其產生作用[8]。此外，他們還通過建立金黃色葡萄球菌（革蘭氏陽性菌）和沙門氏菌（革蘭氏陰性菌）生物被膜模型測定了二者在不銹鋼表面形成生物被膜的過程，結果顯示2種食源性致病菌都能在不銹鋼表面形成生物被膜，菌體之間以粘液絲相連，形成的生物被膜對殺菌劑有耐藥屏蔽[9]。

張娜等人研究比較了3種不同食品接觸材料對金黃色葡萄球菌生物被膜形成的影響，通過電子掃描顯微鏡觀察材料表面，可見不銹鋼表面粗糙，有明顯的溝壑，玻璃和聚乙烯（PE）塑料表面光滑平整無明顯溝紋，最終結果顯示與玻璃和PE塑料相比，不銹鋼表面粘附形成生物被膜的活菌數更多[10，11]。

李燕杰等人研究了聚丙烯（PPR）、聚氯乙烯（PVC）、玻璃和不銹鋼4種常見食品加工設備材料，觀察單增李斯特菌在不同材料表面生物被膜形成情況[12]。掃描電鏡圖顯示不銹鋼表面呈現較多突起的條紋，PPR和PVC表面相對平整，玻璃表面最為光滑平整，實驗結果表明，4種材料表面粘附的菌體數目由多到少依次為：不銹鋼＞PPR＞PVC＞玻璃，說明材料粗糙度越大，單增李斯特菌越易在其表面附著并形成生物被膜。

馬悅等人以蠟樣芽孢桿菌為研究對象，比較了其在有機玻璃、聚氯乙烯（PVC）和不銹鋼3種接觸材料表面生物被膜形成情況[13]。結果顯示，不銹鋼表面形成蠟樣芽孢桿菌生物被膜的總量最大。

3 紙制材料

鑒于各類食品包裝用紙來源不同，包裝紙又極易吸附各種分泌物、食物殘渣，成為細菌的營養源，因此食品包裝紙的微生物和衛生狀況值得關注。

彭春嬌等人研究了不同場所來源、不同紙質的食品包裝用紙，結果表明，所有食品包裝用紙都有較高的帶菌率，其中菜市場樣本主要以革蘭氏陽性桿菌為主，占55.2%，而超市和學校食堂主要以革蘭氏陽性球菌為主，分別為60.9%、60.8%；不同紙質方面，牛皮紙主要以革蘭氏陽性桿菌為主，占48.5%，而普通白紙和防油紙主要以革蘭氏陽性球菌為主，分別為66.7%、52.4%[14]。

還有一些研究表明食品包裝紙和紙板中優勢菌主要為革蘭氏陽性細菌，特別是芽孢桿菌和類芽孢菌，而革蘭氏陰性菌很罕見[15，16]。Mashhadi等人研究發現，食品接觸用紙和紙板，包括盛放比薩、炸雞、餅干、薯條的紙盒和羊皮紙，所有樣品均有細菌污染，其中多數為芽孢桿菌屬，炸雞紙盒和餅干盒的細菌量較大，羊皮紙細菌量最少。

袁耀武等人研究了生活用紙的微生物污染情況，檢測了餐巾紙中的細菌總數、放線菌總數、霉菌總數和大腸菌群數，發現大腸菌群數幾乎和三大類微生物數量沒有明顯相關，檢測值均＜300 MPN/100g，而樣品中的細菌通過鏡檢分析，多數屬于芽孢桿菌，與上述研究結論相符[17]。

通常紙制品屬于干燥環境，一般致病菌會因菌體結構發生損傷而難以生存，但是芽孢桿菌具有抗性極佳的休眠體——芽孢，一旦環境條件合適，芽孢便重新生長，游離菌體吸附在紙制品表面后繁殖形成微菌落，最終可以形成生物被膜。此外，葡萄球菌在非芽孢類細菌中抗性也較強，部分菌株有很強的生物被膜形成能力，在食品包裝紙中也有較高的檢出率。

4 其他材料

陶瓷、橡膠、木制品等其他食品接觸材料應用相對較少，但安全問題依然不容忽視。張鳳蘭等人應用革蘭氏陽性和革蘭氏陰性代表菌株金黃色葡萄球菌和大腸桿菌，比較了不同材質（陶瓷、木質、不銹鋼和銅合金）的餐飲具上的細菌存活情況。結果顯示：⑴陶瓷、木質和不銹鋼餐飲具表面的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌數量無明顯差別且材料無抑菌性；⑵而銅合金表面通過參與芬頓反應產生活性氧，對2種細菌均有抑菌性[18]。

細菌在食品接觸材料表面形成菌膜，并不需要特殊條件，只要條件不十分惡劣，細菌就可以在材料的任意區域形成菌膜，最大限度地保護自己生存。而且菌膜形成后會不斷地釋放出浮游細菌，成為新的污染源[19]。影響細菌粘附的因素包括食品接觸表面和細菌特性兩個方面，食品接觸表面的粗糙度、電荷、親疏水性能都可以影響細菌的粘附，細菌表面的親疏水性和表面電荷也同樣影響著細菌的粘附，因此菌膜形成是多方面綜合作用的結果。

5 討論

公開的研究文獻表明：⑴玻璃材料表面因親水性及帶正電荷使副溶血性弧菌容易吸附其上并形成菌膜；⑵不銹鋼材料則由于表面相對粗糙而使多種食源性病原菌（金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、蠟樣芽胞桿菌和單增李斯特菌）附著并形成菌膜；⑶紙質材料攜帶的細菌多為革蘭氏陽性菌，尤其是以抗性強的芽孢桿菌為主；⑷陶瓷、木質材料等其他食品接觸材料細菌附著及菌膜形成情況還有待進一步研究。

根據已有的研究成果為更好地控制食品接觸材料表面食源性致病菌的污染，可在保持食品接觸材料自身特性的同時，改善材料表面性質，使之不利于細菌粘附，如使材料表面帶負電荷、增加親水性以及增加表面光滑性等，以達到阻止微生物粘附的目的。