MALDI Biotyper評估生奶中熒光假單胞菌的生物膜形成風(fēng)險
嗜冷假單胞菌 嗜冷假單胞菌是導致生奶在加工和冷藏過(guò)程中變質(zhì)的常見(jiàn)細菌[1-2]，熒光假單胞菌尤其是造成生奶變質(zhì)的主要污染菌[3]。熒光假單胞菌因為能夠產(chǎn)生細胞外脂肪酶和蛋白酶，并能在乳制品生產(chǎn)設備和工具的表面形成生物膜而大量繁殖，因此很難被常規的滅菌消殺方法清除，并容易造成生奶的變質(zhì)[4]。因此，評估熒光假單胞菌的生物膜形成能力對于預防奶制品變質(zhì)，降低產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險極為重要。 MALDI Biotyper用于菌株生物膜模型建立研究 本研究中，作者分別從上海和西藏的生奶中分離出23株熒光假單胞菌，對菌株進(jìn)行了生物膜形成風(fēng)險和MLST的分析，并通過(guò)布魯克MALDI Biotyper微生物質(zhì)譜系統采集菌株的全細胞蛋白質(zhì)指紋圖譜，根據生物膜形成風(fēng)險等***將這些菌株分為不同的組，再將每組菌株的質(zhì)譜數據隨機分為訓練組和測試組，用訓練組進(jìn)行多元統計分析來(lái)發(fā)現與生物膜形成風(fēng)險相關(guān)的標志峰并結合機器學(xué)習的方法來(lái)建立熒光假單胞菌形成生物膜能力的預測模型，而測試組則用于測試該預測模型的準確性。 圖1. 通過(guò)MALDI Biotyper建立熒光假單胞菌菌株生物膜形成能力預測模型的示意圖 表1. 熒光假單胞菌菌株的生物膜形成風(fēng)險等***列表
圖2.生物膜形成風(fēng)險不同的四株代表性熒光假單胞菌菌株的質(zhì)譜圖(A)及其局部放大圖(B-D)：4-4-1 (Strong), 9-1-1 (Medium), 9-3-1 (Weak 1) and 9-3-7 (Weak 2)；S組和M組的m/z 4534、m/z 5106、m/z 5655、m/z 6085、m/z 9069、m/z 9914和m/z 9965的峰值均較W組上調；S組和M組m/z 6049峰值均下調。S組和M組峰值的變化***致。 圖3.基于23個(gè)菌株的MLST數據(A)和MALDI Biotyper質(zhì)譜數據(B)的聚類(lèi)分析圖，可見(jiàn)基于MALDI Biotyper質(zhì)譜數據的聚類(lèi)結果與熒光假單胞菌生物膜形成風(fēng)險等***具有更高的***致性。 表2. 模型對菌株生物膜形成能力的預測結果
小結 本研究開(kāi)發(fā)了***種基于MALDI Biotyper技術(shù)的嗜冷假單胞菌風(fēng)險評估方法，重點(diǎn)針對其生物膜形成能力進(jìn)行高精度篩選。結果表明，生物膜形成風(fēng)險不同的菌株在蛋白質(zhì)指紋圖譜上有明顯的差別，據此建立的模型可以很好地預測熒光假單胞菌的生物膜形成能力，準確率高達*** [5]。此外，該方法在其它具有特定表型的環(huán)境分離菌株的快速分型中同樣具有極大的應用潛力。 相比傳統的基因測序方法，本方法展現出顯著(zhù)優(yōu)勢，能夠準確識別具有強或中等生物膜形成能力的菌株。該方法不僅適用于奶制品加工與質(zhì)量控制，快速識別潛在風(fēng)險菌株，預防奶制品變質(zhì)，還可廣泛應用于環(huán)境微生物學(xué)領(lǐng)域。 參考文獻 1. Li, N., Wang, Y., You, C., Ren, J., Chen, W., Zheng, H., & Liu, Z. (2018). Variation in raw milk microbiota throughout 12 Months and the impact of weather conditions. Scientific Reports, 8, 2371 2. Meng, L., Zhang, Y., Liu, H., Zhao, S., Wang, J., & Zheng, N. (2017). Characterization of Pseudomonas spp. and associated proteolytic properties in raw milk stored at low temperatures. Frontiers in Microbiology, 8, 2158.. 3. Xu, Y., Chen, W., You, C., & Liu, Z. (2017). Development of a multiplex PCR assay for detection of Pseudomonas fluorescens with biofilm formation ability. Journal of Food Science, 82, 2337–2342. 4. Aswathanarayan, J. B., & Vittal, R. R. (2014). Attachment and biofilm formation of Pseudomonas fluorescens PSD4 isolated from a dairy processing line. Food Science and Biotechnology, 23, 1903–1910. 5. Minghui Yan, Liwen Luo, Dandan Li, Zhenmin Liu, Ran Wei, Jia Yi, Liang Qiao, Chunping You. Biofilm formation risk assessment for psychrotrophic Pseudomonas in raw milk by MALDI-TOF mass spectrometry, LWT, 176(2023),114508,ISSN 0023-6438.
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