Introduction

沙门氏菌是一种重要的食源性致病菌，每年在全球范围内导致1.15亿人感染，37万人死亡。该菌可以通过污染食品生产链的任何环节引发食物中毒事件，给食品工业带来严峻挑战。为此，食品工业常采用酸处理、化学消毒等方式来消减有害微生物，从而保障食品的安全生产。然而，酸的长期使用或不合理使用为沙门氏菌营造了一种弱酸的胁迫环境，进而导致其产生对酸的直接抗性以及对其他压力因子的交叉抗性（图1）。其中，酸胁迫通过调节酸休克蛋白、pH稳态系统和细胞膜流动性而诱导沙门氏菌产生的直接抗性（也称为酸耐受反应），已经在食品安全领域得到了广泛关注。此外，酸的使用可导致单增李斯特菌和副溶血弧菌对醇类消毒剂产生耐药性，导致消毒剂的使用效率降低甚至无效，给食品安全带来隐患。然而，这一交叉抗性现象在其他食源性致病菌中是否存在尚未可知，相关的影响因素和形成机制也仍待阐明。

上海交通大学食品科学与工程系的何守魁博士、史贤明教授等学者与加拿大英属哥伦比亚大学的Siyun Wang博士展开合作，在肠炎沙门氏菌这一典型致病菌中探讨酸-醇类消毒剂交叉抗性的形成模式，并从细胞生理特征的角度揭示交叉抗性产生的机制，以期为食品工业中致病菌的有效消杀奠定理论基础。

图1 酸使用导致沙门氏菌形成直接抗性和交叉抗性的研究进展

Results and discussion

酸-乙醇交叉抗性的形成依赖于菌体生长时期

分别将对数期和稳定期的肠炎沙门氏菌在pH 4.5的酸性环境中进行胁迫处理，然后评估菌体的乙醇抗性。结果表明，酸胁迫显著增强了对数期菌体的乙醇抗性，同时显著降低了稳定期菌体的乙醇抗性（图2）。因此，酸胁迫对肠炎沙门氏菌乙醇抗性的诱导效应依赖于菌体的生长时期。

图2 酸胁迫对对数期（A）和稳定期（B）肠炎沙门氏菌乙醇抗性的诱导效果

酸-乙醇交叉抗性的形成过程中细胞膜脂肪酸组成发生变化

由图3可知，酸胁迫导致对数期和稳定期菌体的C_14:0、C_17:0 cyclo和C_19:0 cyclo脂肪酸含量显著增加，而C_16:1ω7c和C_18:1ω7c脂肪酸的含量显著降低。其中，对数期菌体中C_16:0脂肪酸的含量在酸胁迫后显著增加，而稳定期菌体中该脂肪酸的含量却未发生显著变化。因此，推测C_16:0脂肪酸含量变化可能是酸胁迫导致对数期和稳定期肠炎沙门氏菌乙醇抗性变化规律不同的原因。

图3 酸胁迫对对数期（A）和稳定期（B）肠炎沙门氏菌细胞膜脂肪酸组成的影响

C_16:0脂肪酸是酸-乙醇交叉抗性形成的一个关键因子

外源脂肪酸添加试验结果表明，C_16:0脂肪酸的添加并未显著影响对数期菌体的交叉抗性形成能力，但却显著增强了稳定期菌体的交叉抗性形成能力（图4）。综合细胞膜脂肪酸组成和外源补加试验结果，可知C_16:0脂肪酸是肠炎沙门氏菌酸-乙醇交叉抗性形成的一个关键因子。

图4 外源添加C16:0脂肪酸后对数期（A）和稳定期（B）菌体的交叉抗性形成能力

酸胁迫对肠炎沙门氏菌乙醇抗性的诱导作用依赖于细菌所处的生长时期，对数期菌体在酸胁迫后乙醇抗性显著增强，而稳定期菌体在酸胁迫后乙醇抗性显著降低。细胞膜脂肪酸分析结果显示，酸胁迫导致对数期菌体中C_16:0脂肪酸的含量显著增加，而稳定期菌体中该脂肪酸的含量却未受显著影响。此外，外源添加C_16:0脂肪酸可增强稳定期菌体的酸-醇类消毒剂交叉抗性。因此，C_16:0脂肪酸是酸胁迫导致对数期和稳定期肠炎沙门氏菌乙醇抗性变化规律不同的一个关键因子。

第一作者简介

何守魁，男，理学博士，现任上海交通大学食品科学与工程系助理研究员，主要研究方向为沙门氏菌对食品工业常用理化杀菌因子形成抗性的分子机制以及基于天然产物的致病菌高效防控技术。主持国家自然科学基金青年基金和中国博士后科学基金等项目，参与国家重点研发计划和国家自然科学基金重点项目。近年来，在Applied and Environmental Microbiology、Food Microbiology等期刊上发表学术论文20余篇，其中第一/通讯作者论文14篇。担任Foodborne Pathogens and Disease、Food and Bioprocess Technology等SCI期刊审稿人。2018年荣获IAFP Student Travel Scholarship Award，2019年入选上海市“超级博士后”激励计划。

通信作者简介

史贤明，男，现任上海交通大学食品科学与工程系教授、博导，中美食品安全联合研究中心主任。主要研究食源性致病菌分子生态规律及分子检测技术，发表论文226篇，其中116篇被SCI收录，IF>10论文4篇，总他引次数3000余次。2011年的一篇《Applied and Environmental Microbiology》论文，被美国微生物学会评选为“Journal highlights”论文，受到国际同行的普遍关注和高度评价。主持国家863、国家自然基金重点、国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点、国家自然基金面上等国家和省部级项目30余项。作为组委会主席多次组织食品安全国际论坛和食品微生物快速检测培训班；作为科技部推荐的食品安全专家代表，参与了我国政府间科技外交活动和国家食品安全保障体系建设；作为咨询专家或首席专家，参与了北京奥运会、上海世博会食品安全保障体系建设。获得上海市优秀学科带头人、中国科协抗震救灾先进个人、GHI中国委员、中国食品科学技术学会食品安全与标准技术分会副理事长、Certified Food Scientist、中国食品保护学会副理事长、国际食品科学院院士、中国食品科学技术学会突出贡献奖等荣誉。