食品接触材料表面细菌生物被膜形成能力的研究进展*

张雅薇，柯振华，陈筱婷，林碧莲，孟鹏

（福建省产品质量检验研究院 国家加工食品质量监督检验中心〔福州〕，福建 福州 350002）

食品包装、容器、加工器具等食品接触材料，作为食品的直接或间接接触者，在与食品接触的过程中，其成分及表面附着的微生物不可避免地会迁移到食品中，进而影响食品安全和消费者健康，因而食品接触材料的安全性是食品安全领域不容忽视的一个重要问题[1]。

食源性疾病一直是人类健康的重要威胁，而引起食源性疾病的主要因素就是微生物污染。食品工业中常见的食源性致病菌和腐败菌大都能以生物被膜的形式存在，且相较于浮游细菌数量更多，具有更强的生命力和抗逆性，因而是食品安全难消除的隐患[2]。

细菌生物被膜的形成是一个动态过程，主要包括细菌的初始粘附、微菌落的形成、生物被膜的成熟和细菌的分散4个阶段[3]。食品接触材料表面的化学组成、亲水/疏水性、粗糙度、表面电荷等对细菌粘附影响较大，本文就几种常见的食品接触材料表面食源性病原菌生物被膜的形成能力进行综述，为进一步预防控制食源性疾病提供理论依据。

1 玻璃材料

微生物一般带负电荷，极易与带正电荷的材料相结合，而玻璃表面通常带正电荷。

赵爱静、宋雪迎等研究均发现副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，VP）在玻璃表面生物被膜形成能力最强，聚苯乙烯表面次之，不锈钢表面最弱[4，5，6]。

代悦等人采用羟基化处理、硅烷化处理与石蜡处理得到亲疏水性不同的玻璃表面，研究了其表面VP生物被膜的生长情况[7]。结果表明，与未处理的玻璃表面相比，羟基化处理的玻璃表面亲水性增强，形成VP生物被膜的速度加快；硅烷化处理的玻璃表面亲水性下降，形成VP生物被膜的速度减慢；石蜡处理的玻璃表面为疏水性，有效抑制了VP生物被膜的生长。玻璃表面电荷及亲疏水性会影响VP的附着和生物被膜的生长，而对于其他细菌并不能一概而论，这也很可能与VP本身的结构特性有关。

2 不锈钢材料

食品接触材料中不锈钢制品以其良好的加工性能、耐用、易清洁等特点，得到广泛使用。

陈秋云等研究了不锈钢表面金黄色葡萄球菌生物被膜生长状况，结果显示金黄色葡萄球菌易在不锈钢表面的缝隙里粘附生长，最终形式生物被膜，一般的清洗消毒很难对其产生作用[8]。此外，他们还通过建立金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）和沙门氏菌（革兰氏阴性菌）生物被膜模型测定了二者在不锈钢表面形成生物被膜的过程，结果显示2种食源性致病菌都能在不锈钢表面形成生物被膜，菌体之间以粘液丝相连，形成的生物被膜对杀菌剂有耐药屏蔽[9]。

张娜等人研究比较了3种不同食品接触材料对金黄色葡萄球菌生物被膜形成的影响，通过电子扫描显微镜观察材料表面，可见不锈钢表面粗糙，有明显的沟壑，玻璃和聚乙烯（PE）塑料表面光滑平整无明显沟纹，最终结果显示与玻璃和PE塑料相比，不锈钢表面粘附形成生物被膜的活菌数更多[10，11]。

李燕杰等人研究了聚丙烯（PPR）、聚氯乙烯（PVC）、玻璃和不锈钢4种常见食品加工设备材料，观察单增李斯特菌在不同材料表面生物被膜形成情况[12]。扫描电镜图显示不锈钢表面呈现较多突起的条纹，PPR和PVC表面相对平整，玻璃表面最为光滑平整，实验结果表明，4种材料表面粘附的菌体数目由多到少依次为：不锈钢＞PPR＞PVC＞玻璃，说明材料粗糙度越大，单增李斯特菌越易在其表面附着并形成生物被膜。

马悦等人以蜡样芽孢杆菌为研究对象，比较了其在有机玻璃、聚氯乙烯（PVC）和不锈钢3种接触材料表面生物被膜形成情况[13]。结果显示，不锈钢表面形成蜡样芽孢杆菌生物被膜的总量最大。

3 纸制材料

鉴于各类食品包装用纸来源不同，包装纸又极易吸附各种分泌物、食物残渣，成为细菌的营养源，因此食品包装纸的微生物和卫生状况值得关注。

彭春娇等人研究了不同场所来源、不同纸质的食品包装用纸，结果表明，所有食品包装用纸都有较高的带菌率，其中菜市场样本主要以革兰氏阳性杆菌为主，占55.2%，而超市和学校食堂主要以革兰氏阳性球菌为主，分别为60.9%、60.8%；不同纸质方面，牛皮纸主要以革兰氏阳性杆菌为主，占48.5%，而普通白纸和防油纸主要以革兰氏阳性球菌为主，分别为66.7%、52.4%[14]。

还有一些研究表明食品包装纸和纸板中优势菌主要为革兰氏阳性细菌，特别是芽孢杆菌和类芽孢菌，而革兰氏阴性菌很罕见[15，16]。Mashhadi等人研究发现，食品接触用纸和纸板，包括盛放比萨、炸鸡、饼干、薯条的纸盒和羊皮纸，所有样品均有细菌污染，其中多数为芽孢杆菌属，炸鸡纸盒和饼干盒的细菌量较大，羊皮纸细菌量最少。

袁耀武等人研究了生活用纸的微生物污染情况，检测了餐巾纸中的细菌总数、放线菌总数、霉菌总数和大肠菌群数，发现大肠菌群数几乎和三大类微生物数量没有明显相关，检测值均＜300 MPN/100g，而样品中的细菌通过镜检分析，多数属于芽孢杆菌，与上述研究结论相符[17]。

通常纸制品属于干燥环境，一般致病菌会因菌体结构发生损伤而难以生存，但是芽孢杆菌具有抗性极佳的休眠体——芽孢，一旦环境条件合适，芽孢便重新生长，游离菌体吸附在纸制品表面后繁殖形成微菌落，最终可以形成生物被膜。此外，葡萄球菌在非芽孢类细菌中抗性也较强，部分菌株有很强的生物被膜形成能力，在食品包装纸中也有较高的检出率。

4 其他材料

陶瓷、橡胶、木制品等其他食品接触材料应用相对较少，但安全问题依然不容忽视。张凤兰等人应用革兰氏阳性和革兰氏阴性代表菌株金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，比较了不同材质（陶瓷、木质、不锈钢和铜合金）的餐饮具上的细菌存活情况。结果显示：⑴陶瓷、木质和不锈钢餐饮具表面的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌数量无明显差别且材料无抑菌性；⑵而铜合金表面通过参与芬顿反应产生活性氧，对2种细菌均有抑菌性[18]。

细菌在食品接触材料表面形成菌膜，并不需要特殊条件，只要条件不十分恶劣，细菌就可以在材料的任意区域形成菌膜，最大限度地保护自己生存。而且菌膜形成后会不断地释放出浮游细菌，成为新的污染源[19]。影响细菌粘附的因素包括食品接触表面和细菌特性两个方面，食品接触表面的粗糙度、电荷、亲疏水性能都可以影响细菌的粘附，细菌表面的亲疏水性和表面电荷也同样影响着细菌的粘附，因此菌膜形成是多方面综合作用的结果。

5 讨论

公开的研究文献表明：⑴玻璃材料表面因亲水性及带正电荷使副溶血性弧菌容易吸附其上并形成菌膜；⑵不锈钢材料则由于表面相对粗糙而使多种食源性病原菌（金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、蜡样芽胞杆菌和单增李斯特菌）附着并形成菌膜；⑶纸质材料携带的细菌多为革兰氏阳性菌，尤其是以抗性强的芽孢杆菌为主；⑷陶瓷、木质材料等其他食品接触材料细菌附着及菌膜形成情况还有待进一步研究。

根据已有的研究成果为更好地控制食品接触材料表面食源性致病菌的污染，可在保持食品接触材料自身特性的同时，改善材料表面性质，使之不利于细菌粘附，如使材料表面带负电荷、增加亲水性以及增加表面光滑性等，以达到阻止微生物粘附的目的。