□ 陶森 林對儉 阮世勇 陽江市檢測檢驗中心

□ 楊華 浙江工商大學

摘　要：由于大腸桿菌具有耐酸性，且乳酸可引起大腸桿菌的亞致死性損傷，故使其成為食品安全領域關注的重要問題之一。了解不同酸性條件下大腸桿菌的生存特點，有助于人們進一步認識其耐酸性的分子機制，從而為制定預防方案和措施提供理論依據。

關鍵詞：大腸桿菌 耐酸性 分子機制

1 大腸桿菌

大腸桿菌廣泛存在于自然界中，是人和動物腸道中的正常菌群，一般情況下不會導致人和牲畜患病。但是，大腸桿菌又是條件性致病菌，因此被認為是判斷食品工廠中許多食品和制造設備可能受到污染的指示生物。由于大腸桿菌產毒力強，因而致病性強、感染劑量較低，且具有較強的抗酸性——在酸性環境中有較強的抵抗力，所以很容易污染一些酸性或發酵食品，如酸果汁、火腿腸、乳制品、腌制食品等[1]。迄今為止，通常將能夠引起人類和動物腹瀉的大腸桿菌主要分為4個菌群，即產腸毒素大腸桿菌、腸致病性大腸桿、侵襲性大腸桿菌及腸出血性大腸桿菌。

2 有機酸脅迫對大腸桿菌的影響

因大腸桿菌(O157:H7)對酸的耐受能力較強，而酸性食品又具有耐酸性，故被確定為大腸桿菌的載體[2]。酸性食品中，乳酸是一種提升酸度的常見方式，其可以由某些菌株產生，且普遍存在于各種發酵食品中，如酸奶、泡菜、香腸等。此外，乳酸也常用于食品工業，濃度較高的乳酸常作為抗菌劑來控制食源性病原體的生長[3]。目前，乳酸已被美國食品藥品監督管理局(FDA)指定為一類公認安全的食品(GRAS)。作為一種有機酸，乳酸可以在細菌的細胞膜上擴散，然后在細胞內釋放質子(H+)，而較低的內部pH值會損傷細胞膜、DNA和RNA，進而導致細胞死亡。有報道稱，有機酸脅迫可導致大腸桿菌的亞致死損傷[4]。亞致死性損傷則包括DNA、RNA、蛋白質和包膜的可逆性損傷，其往往由不足以破壞細胞的壓力所引起。如果從壓力條件中去除受損的細菌，則可以使其恢復生理功能并具有完全的毒力，從而對人體健康造成潛在威脅。

2.1 雙重脅迫壓力對大腸桿菌的交叉保護作用

在一種壓力下能夠對抗其它壓力的能力被稱為交叉保護，而大腸桿菌則具有多種交叉保護的能力。通過酸適應的大腸桿菌能夠加強對抗其他逆境的能力，如高溫、饑餓條件、滲透壓等的應激大腸桿菌可以增強抗酸的能力[5]。有研究顯示[6]，饑餓條件(25℃)孵育的大腸桿菌(O157:H7)的抗酸能力得到提升——饑餓條件下產生的饑餓休克蛋白能夠修復因酸性環境而變性的大分子物質。之所以大部分細菌能產生交叉保護，主要在于細菌能產生一種名為多種保護蛋白的物質，其能夠修復因不同條件(化學因子、物理等)而變性的大分子物質。

有文獻報道[7]，當pH值在5.0~7.0之間時，大腸桿菌(O157:H7)的生長狀況較好;當pH值<4.0時，大腸桿菌(O157:H7)的生長受到了抑制;當pH值<2.0時，大腸桿菌(O157:H7)被全部殺滅。由此不難看出，大腸桿菌(O157:H7)不僅可以抵制酸性環境的影響，且具有較強的耐酸性。根據掃描電鏡SEM結果[7](如圖1)，因不同酸性環境中pH值不盡相同，O157:H7型大腸桿菌的菌體形狀也會呈現出差異性變化，即當培養基的酸性升高時大腸桿菌(O157:H7)的菌體細胞從長桿狀變成了短桿狀或橢圓狀。在不同pH值的乳酸中暴露60min(大腸桿菌O157:H7的pH值為3.0~4.6、大腸桿菌K-12的pH值為3.4~5.0)后，亞致死的大腸桿菌細胞廣泛持續存在。隨著培養溫度的降低，乳酸對大腸桿菌O157:H7和K-12的亞致死比例逐漸下降。乳酸誘導的亞致死性大腸桿菌O157:H7和K-12中，在37℃、60min內可以在胰蛋白酶大豆肉湯中完全恢復[8]。

注：A、B、C、D、E 分別為 pH7.0、pH6.0、pH5.0、pH4.0、pH3.0

大腸桿菌 O157:H7 的掃描電鏡形態圖 (20000×)

圖 1 大腸桿菌 O157:H7 掃描電鏡形態圖

3 結語

大腸桿菌在適應各種環境壓力下(如耐酸、耐冷、耐熱、耐高壓等)會進化出多種不同的應激響應機制來對抗各種不同的壓力信號。其中，大腸桿菌(O157:H7)在酸性環境下的應答使其具有獨特的生理功能和較強的耐受酸性脅迫能力。人們從未停止對大腸桿菌進行研究的腳步，并利用SEM觀察有機酸對細菌細胞膜的損傷情況，這將為新的抑菌劑的開發提供更多的可能性和理論依據。未來，隨著科學技術的迅速發展，大腸桿菌對酸的抗性變化研究將取得更高的研究成果。

參考文獻：

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