群體感應(yīng)（QS）是細(xì)菌中一種重要的細(xì)胞間通訊機(jī)制，其通過(guò)分泌和感知特定的信號(hào)分子（如酰基高絲氨酸內(nèi)酯（AHLs）），使細(xì)菌群體能夠協(xié)同調(diào)控基因表達(dá)和行為響應(yīng)。AHLs由1 個(gè)高絲氨酸內(nèi)酯環(huán)和1 個(gè)?；鶄?cè)鏈組成，?；鶄?cè)鏈的長(zhǎng)度、3位碳雙鍵及取代基的不同決定了AHLs的特異性。蜂房哈夫尼亞菌（Hafnia alvei）作為許多水產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)腐敗菌，通過(guò)AHLs介導(dǎo)的LuxI/R型QS系統(tǒng)調(diào)節(jié)胞外多糖（EPS）、生物膜形成等腐敗相關(guān)因素。

群體感應(yīng)抑制劑（QSI）是一類以QS系統(tǒng)為靶點(diǎn)，通過(guò)抑制信號(hào)分子合成、干擾信號(hào)分子與受體蛋白結(jié)合或酶促降解等方式影響細(xì)菌生物被膜形成、毒力因子產(chǎn)生及致病基因表達(dá)的物質(zhì)。AHLs?；甘且环NQSI，通過(guò)水解AHLs的酰胺鍵降解AHLs，產(chǎn)生相應(yīng)的脂肪酸和高絲氨酸內(nèi)酯（HSL）。這些酶具有底物特異性、高催化效率和安全性，能夠在不影響細(xì)菌活力的情況下靶向破壞細(xì)菌的QS。例如，酶AiiD、HacA和APTM01可降解長(zhǎng)鏈AHLs，并在多種病原體中減弱毒力。在結(jié)構(gòu)上，AHLs酰化酶屬于N端親核水解酶超家族，與青霉素G酰化酶（PGA）具有同源性。這種同源性使得PGA也具有QSI功能，通過(guò)不可逆水解AHLs酰胺鍵，實(shí)現(xiàn)AHLs的滅活。與某些小分子QSI易被細(xì)菌外排泵排出不同，PGA不受外排泵的影響，且不易誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，因此已在食品防腐和病原菌感染控制方面展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。Mukherji等研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)自Kluyvera citrophila的PGA能特異性水解C 6 -HSL～C 8 -HSL，對(duì)3-oxo-C 6 -HSL無(wú)顯著降解作用，顯示出較強(qiáng)的底物選擇性。此外，PGA在應(yīng)用過(guò)程中也存在環(huán)境穩(wěn)定性較差、底物譜相對(duì)狹窄等局限性，尤其在溫度波動(dòng)、pH值變化或蛋白酶存在的條件下易失活，導(dǎo)致其催化效能下降。因此，將PGA與其他QSI化合物聯(lián)用，以增強(qiáng)其穩(wěn)定性并拓寬底物譜，成為提高其實(shí)際應(yīng)用潛力的重要策略。

渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的胥亨麗、溫馨、呂欣然*等以蜂房哈夫尼亞菌為目標(biāo)腐敗菌株，利用瓊脂平板擴(kuò)散法檢測(cè)PGA與3 種天然化合物（綠原酸（CGA）、苯乳酸（PLA）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG））單獨(dú)或聯(lián)用時(shí)的QS抑制活性，并結(jié)合紫色桿菌素、生物膜、EPS、運(yùn)動(dòng)性等腐敗表型及金正均Q值法篩選PGA的協(xié)同QSI。本研究旨在為開(kāi)發(fā)水產(chǎn)品新型聯(lián)合生物防腐劑提供理論依據(jù)。

1 QSIs對(duì)蜂房哈夫尼亞菌和紫色色桿菌的MIC

QSIs的獨(dú)特性在于不抑制靶細(xì)菌的正常生存，但能抑制靶細(xì)菌毒力因子和生物膜的形成，且不易導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。因此，測(cè)定了QSIs對(duì)蜂房哈夫尼亞菌和紫色色桿菌CV026的MIC。由表1可知，PGA、CGA、PLA和EGCG對(duì)蜂房哈夫尼亞菌的MIC分別為4.8、4.0、1.2 mg/mL和3.0 mg/mL，對(duì)紫色色桿菌CV026的MIC分別為4.8、3.0、1.2 mg/mL和3.0 mg/mL。因此，為了不影響菌株的生長(zhǎng)，分別選擇PGA、CGA、PLA和EGCG的1/2 MIC（2.4、2.0、0.6 mg/mL和1.5 mg/mL）進(jìn)行后續(xù)研究。

2 QSIs對(duì)AHLs的降解活性

蜂房哈夫尼亞菌主要分泌C6-HSL和C8-HSL 2 種AHLs。AHLs-?；笇?duì)長(zhǎng)碳鏈的AHLs具有更好的淬滅活性，因此，為了探究QSIs對(duì)蜂房哈夫尼亞菌QS的淬滅活性，分析了PGA、CGA、PLA和EGCG對(duì)C8-H S L 信號(hào)分子的降解能力。與對(duì)照組相比，PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）和EGCG（1.5 mg/mL）對(duì)C8-HSL的降解率分別為（50.05±0.12）%、（15.08±0.10）%、（10.01±0.11）%和（8.02±0.14）%。與單獨(dú)使用QSI相比，PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG聯(lián)用均表現(xiàn)出較好的AHLs降解活性（圖1a），其中，PGA-CGA聯(lián)用對(duì)C8-HSL的降解率為60.00%，表明PGA和CGA聯(lián)用效果更好。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Fong等的研究結(jié)果相似，AHL-內(nèi)酯酶AiiA和QS抑制劑G1（5-亞氨基-4,6-二氫-3H-1,2,3-三唑并[5,4-d]嘧啶-7-酮）聯(lián)用時(shí)，可協(xié)同增強(qiáng)對(duì)銅綠假單胞菌AHL信號(hào)分子的降解效果。

3 QSIs對(duì)紫色桿菌素的抑制作用

紫色色桿菌CV026自身不能生成紫色桿菌素，僅當(dāng)外源AHLs存在時(shí)，可產(chǎn)生紫色桿菌素。如圖1b所示，PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）對(duì)紫色桿菌素的抑制率分別為（39.57±0.15）%、（30.62±4.74）%、（24.95±1.43）%、（24.95±5.10）%，聯(lián)用后PGACGA、PGA-PLA、PGA-EGCG對(duì)紫色桿菌素的抑制率分別為（74.19±0.15）%、（48.18±3.47）%、（43.72±4.61）%，說(shuō)明PGA與CGA、PLA、EGCG聯(lián)合使用可有效抑制紫色桿菌素的產(chǎn)生，且強(qiáng)于其單獨(dú)作用效果。其中，PGA-CGA聯(lián)用對(duì)紫色桿菌素的抑制率顯著高于PGA-PLA和PGA-EGCG組（P＜0.05）。這與Tian Yongqi等的研究結(jié)果相似：100 μg/mL EGCG與200 μg/mL吲哚-3-甲醛（indole-3-carbaldehyde，I3A）聯(lián)用對(duì)CV026紫色桿菌素的抑制率高達(dá)95.60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單獨(dú)使用EGCG和I3A。

4 QSIs對(duì)蜂房哈夫尼亞菌生物膜形成的影響

生物膜是微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)產(chǎn)生EPS和其他附著在自身環(huán)境和接觸面上的物質(zhì)而形成的膜狀細(xì)菌聚集體。生物膜的形成有利于細(xì)菌抵抗不利的外界環(huán)境。因此，抑制細(xì)菌生物膜的形成可能起到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用。如圖2a所示，單獨(dú)使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）對(duì)蜂房哈夫尼亞菌生物膜形成的抑制率分別為（34.57±2.21）%、（34.51±4.45）%、（5 5.4 7±1.2 5）%、（2 2.4 3±3.6 8）%。P G ACGA、PGA-PLA、PGA-EGCG聯(lián)用對(duì)蜂房哈夫尼亞菌生物膜形成的抑制率分別為（62.28±2.21）%、（61.35±4.25）%、（37.89±4.58）%。在抑制蜂房哈夫尼亞菌生物膜形成中，PGA與EGCG沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用，PGA與CGA、PLA聯(lián)合使用展現(xiàn)出協(xié)同作用，其中PGA-CGA聯(lián)用表現(xiàn)出更強(qiáng)的生物膜抑制活性。Li Yanmei等也報(bào)道了類似的協(xié)同效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)與單獨(dú)處理組相比，聯(lián)合使用12.5 mg/mL細(xì)胞壁水解酶Lys14579和100 mg/mL肉桂醛可使催吐蠟樣芽孢桿菌生物膜形成量顯著減少90%。這與本研究結(jié)果一致，PGA與CGA協(xié)同使用對(duì)生物膜的抑制作用更好。

5 QSIs對(duì)蜂房哈夫尼亞菌EPS的影響

EPS是構(gòu)成細(xì)菌生物膜的重要基質(zhì)成分，對(duì)維持生物膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及保護(hù)內(nèi)部細(xì)菌免受外部環(huán)境脅迫起著關(guān)鍵作用。如圖2b所示，單獨(dú)使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）對(duì)蜂房哈夫尼亞菌EPS的抑制率分別為（14.22±1.67）%、（13.29±1.27）%、（18.70±0.71）%、（18.08±0.54）%。PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG聯(lián)用對(duì)蜂房哈夫尼亞菌EPS的抑制率分別為（27.05±0.27）%、（37.87±1.39）%、（27.05±0.97）%。其中，PGA-PLA對(duì)EPS抑制率顯著高于PGA-CGA和PGA-EGCG。這與Yu Hang等的報(bào)道一致，研究發(fā)現(xiàn)己醛和香葉醇對(duì)熒光假單胞菌產(chǎn)EPS的抑制率為58.06%，顯著高于相同濃度的己醛（30.94%）和香葉醇（31.94%）。

6 QSIs對(duì)蜂房哈夫尼亞菌運(yùn)動(dòng)能力的影響

細(xì)菌的群集和泳動(dòng)是兩種由鞭毛介導(dǎo)的遷移方式。群集運(yùn)動(dòng)對(duì)生物膜形成至關(guān)重要，它使細(xì)菌能在黏性環(huán)境（如半固體瓊脂或組織表面）中以菌落形式協(xié)同遷移、尋找并定植于適宜表面形成微菌落；而泳動(dòng)則是細(xì)菌個(gè)體在低黏度液體環(huán)境中的遷移方式，有助于細(xì)菌擴(kuò)散至新區(qū)域。抑制致病菌鞭毛介導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)特性對(duì)生物膜形成有關(guān)鍵作用。QSIs單獨(dú)或聯(lián)用對(duì)蜂房哈夫尼亞菌運(yùn)動(dòng)能力的抑制作用如圖3所示。單獨(dú)使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）對(duì)蜂房哈夫尼亞菌群集的抑制率分別為（36.14±2.02）%、（29.35±1.53）%、（33.73±0.91）%、（15.17±0.87）%。PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG聯(lián)用對(duì)蜂房哈夫尼亞菌群集的抑制率分別為（54.10±1.72）%、（47.14±0.49）%、（26.29±0.41）%（圖3a）。單獨(dú)使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 m g/m L）對(duì)蜂房哈夫尼亞菌泳動(dòng)的抑制率分別為（18.77±3.51）%、（23.16±3.57）%、（22.75±4.17）%、（22.60±3.33）%。PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG聯(lián)用對(duì)蜂房哈夫尼亞菌泳動(dòng)的抑制率分別為（48.00±1.51）%、（41.29±1.22）%、（28.10±0.95）%（圖3b）。說(shuō)明PGA與CGA、PLA、EGCG聯(lián)合使用對(duì)蜂房哈夫尼亞菌群集、泳動(dòng)的抑制作用比單獨(dú)使用更強(qiáng)。其中，PGA-CGA聯(lián)用對(duì)蜂房哈夫尼亞菌群集和泳動(dòng)的抑制率最高。Abbas等研究發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)使用抗生素奧比沙星（ORB）或沒(méi)食子酸丙酯（PG）相比，ORB-PG聯(lián)合處理顯著抑制了大腸桿菌的群集運(yùn)動(dòng)（抑制率51.00%）和泳動(dòng)能力（抑制率80.00%）。

7 分析免疫反應(yīng)

金正均Q值法是一種用于評(píng)估藥物聯(lián)合作用（如協(xié)同、相加或拮抗）的定量分析方法，廣泛應(yīng)用于藥理學(xué)、抗菌藥物協(xié)同效應(yīng)及抗癌藥物組合研究。已有研究將其用于評(píng)價(jià)己醛聯(lián)合香葉醇協(xié)同抑制熒光假單胞菌QS的協(xié)同作用，以及評(píng)價(jià)苦參堿聯(lián)合阿霉素對(duì)人乳腺癌細(xì)胞的協(xié)同作用。如圖4所示，PGA-CGA聯(lián)用對(duì)紫色桿菌素、細(xì)菌群集性的Q＞1.15，說(shuō)明具有協(xié)同抑制作用，對(duì)生物膜形成、EPS產(chǎn)生及泳動(dòng)性的Q值在0.85～1.15范圍內(nèi)，說(shuō)明具有加和作用。PGA-PLA聯(lián)用對(duì)紫色桿菌素、生物膜及細(xì)菌群集性的Q值在0.85～1.15范圍內(nèi)，具有加和效應(yīng)；對(duì)EPS的Q＞1.15，具有協(xié)同作用；而對(duì)泳動(dòng)性的Q＜0.85，具有拮抗作用。PGA-EGCG聯(lián)用對(duì)紫色桿菌素、蜂房哈夫尼亞菌生物膜、EPS及運(yùn)動(dòng)性抑制作用的Q值均小于0.85，具有拮抗作用。這些結(jié)果表明，PGA-CGA組協(xié)同作用效果較好。

PGA與CGA的協(xié)同機(jī)制可能源于二者在QS抑制中的互補(bǔ)作用方式。PGA作為酶類QSI，可直接降解QS信號(hào)分子；而CGA作為小分子抑制劑，可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合LuxR型受體蛋白的活性位點(diǎn)，抑制AHLs-LuxR復(fù)合物形成，從而阻斷QS信號(hào)傳導(dǎo)通路。兩者聯(lián)合應(yīng)用可同時(shí)針對(duì)QS系統(tǒng)的信號(hào)分子合成和受體結(jié)合環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多靶點(diǎn)協(xié)同抑制。此外，CGA還具有一定的抗氧化性和對(duì)酶穩(wěn)定性的保護(hù)潛能，可能在復(fù)雜環(huán)境條件下減緩PGA的變性失活，間接增強(qiáng)其催化持久性。這種功能互補(bǔ)與穩(wěn)定性提升的共同作用，可能是PGA-CGA聯(lián)用體系降解效率顯著提高的重要原因。

8 結(jié)語(yǔ)

本研究發(fā)現(xiàn)PGA、CGA、PLA、EGCG單獨(dú)使用時(shí)對(duì)信號(hào)分子C8-HSL均有一定降解作用，其中PGA降解率相對(duì)較高。而PGA與CGA、PLA、EGCG聯(lián)用時(shí)，PGA-CGA組合對(duì)C8-HSL的降解活性最好，且對(duì)紫色桿菌素、蜂房哈夫尼亞菌生物膜、運(yùn)動(dòng)能力等腐敗表型的抑制作用優(yōu)于其單獨(dú)作用。PGA-CGA對(duì)紫色桿菌素、群集性的抑制作用表現(xiàn)為協(xié)同抑制（Q＞1.15），對(duì)生物膜、EPS及泳動(dòng)性的抑制作用表現(xiàn)為加和抑制（0.85＜Q＜1.15），相較于PGA-PLA和PGA-EGCG組，PGA-CGA組對(duì)蜂房哈夫尼亞菌的QS表現(xiàn)出了更強(qiáng)的協(xié)同抑制效應(yīng)，為后續(xù)開(kāi)發(fā)新型QSI提供了理論依據(jù)。盡管PGA-CGA的QS抑制效應(yīng)已得到證實(shí)，但其協(xié)同作用機(jī)制及在實(shí)際食品中的應(yīng)用效果還未知，未來(lái)需在應(yīng)用開(kāi)發(fā)與機(jī)制探索等方面持續(xù)深入研究，推動(dòng)其在相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

通信作者：

呂欣然，女，漢族，1990年生，博士，副教授，中共黨員。2019年6月畢業(yè)于北京林業(yè)大學(xué)，森林生物資源利用專業(yè)，獲理學(xué)博士學(xué)位。主要從事食品營(yíng)養(yǎng)與安全、乳酸菌資源開(kāi)發(fā)與利用方面的研究。參與國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目多項(xiàng)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文20余篇。主講《發(fā)酵食品工藝學(xué)》《食品安全學(xué)》《動(dòng)物性食品衛(wèi)生學(xué)》等課程。主持或參與科研項(xiàng)目：遼寧省博士啟動(dòng)基金和遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（主持）、“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃藍(lán)色糧倉(cāng)科技創(chuàng)新重點(diǎn)專項(xiàng)（參與）、“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（參與）。

第一作者：

胥亨麗，女，漢族，2002年生，本科畢業(yè)于渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)，現(xiàn)為渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院食品科學(xué)專業(yè)研究生。研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全、乳酸菌資源開(kāi)發(fā)與利用。

引文格式：

胥亨麗, 溫馨, 劉水琳, 等. 青霉素G酰化酶與綠原酸協(xié)同抑制蜂房哈夫尼亞菌群體感應(yīng)及腐敗表型[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(24): 174-180. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-073.

XU Hengli, WEN Xin, LIU Shuilin, et al. Synergistic inhibition of penicillin G acylase and chlorogenic acid on quorum sensing and spoilage phenotypes of Hafnia alvei[J]. Food Science, 2025, 46(24): 174-180. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-073.

實(shí)習(xí)編輯：楊欣瑞；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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