食源性致病菌生长延滞期的生理标记
生长延滞期的生理标记
致病菌长期处于各种环境条件下，在此期间需对不断变化的外界环境作出响应。特别是在不利的环境条件下，这种响应对细菌细胞存活、生长和繁殖尤为重要。致病菌对不利环境条件的响应措施包括肽聚糖层的增厚、DNA分子的浓缩、核糖体的活性降低及细胞质体积的减小等，而细胞内物质的氧化损伤也会累积。为了使细胞再次分裂，致病菌在重新分裂前的延滞期过程中需恢复DNA结构、细胞形态、总体代谢水平并修复胞内物质的氧化损伤等。因此，在此阶段存在的相关胞内活动可作为生长延滞期的重要生理标记，这有助于从机理出发进一步准确地描述生长延滞期。以Biesta-Peters等的研究为例，该团队系统地研究不同pH值下蜡样芽孢杆菌生长延滞期中相关生理、生化指标的变化，发现部分生理指标的变化趋势在不同环境pH值下均保持一致，同时部分生理指标的变化趋势存在差异。其中，胞内ATP浓度、酯酶活性及电子传递链的活性在生长延滞期期间均保持恒定，而当细胞进入指数期时，以上3种指标水平均显著提高。实验通过比浊法首先建立OD生长曲线确定生长延滞期，并在延滞期期间采用流式细胞仪观察细胞直径逐渐增大至2.5μm后随即进入第一次分裂的过程。此外，在不同环境pH值条件下细胞的膜电位在延滞期过程中均呈现线性下降的趋势。碘化丙啶染色实验也表明生长延滞期初期20%的蜡样芽孢杆菌具有损伤的细胞膜，此比例在生长延滞期期间具有逐渐下降的趋势，表明蜡样芽孢杆菌在生长延滞期期间可以完全修复损伤的细胞膜。尽管此研究的胞外环境条件只涉及pH值，但如果相关生理指标具有恒定的变化趋势且与胞外环境条件无关，即有可能成为生长延滞期的生理标记，今后的研究中关于多种环境条件对以上生理指标参数的影响值得深入探讨。
经过食品加工等环节后，亚致死损伤菌与正常细胞相比呈现更长的生长延滞期，研究修复过程中细胞形态、生理等变化有利于更加准确地了解损伤菌的延滞期过程。Ma Jingjing等采用扫描及透射电子显微镜观察发现，高压致损伤的大肠杆菌在修复过程中细胞形态及结构发生改变，主要表现在已破坏的细胞壁、细胞膜及胞内结构的修复。此外，K+、Na+及Mg2+等金属离子的渗漏水平、胞内相关ATP酶的活性及膜脂肪酸含量均恢复至与正常细胞无显著性差异的水平。此外，胞内活性氧含量的增加可能是多种物理或化学杀菌方式的共同作用机制之一，会对细胞造成额外的氧化损伤。而Marcén等采用细胞荧光染色法发现，热损伤大肠杆菌在修复过程中活性氧恢复至正常细胞内的水平，类似结论也见于Shi Hui等研究的乳酸损伤大肠杆菌修复过程。
传统的预测微生物学研究中，食源性致病菌的生长延滞期被普遍接受的定义为微生物群体适应新环境的时间，而对在此过程中胞内物质含量及相关代谢活动等的变化趋势研究鲜少。故生长延滞期胞内发生何种变化以及如何利用这种变化趋势（包括从基因组学、转录组学、代谢组学等角度）来从机理角度更加准确地描述生长延滞期是未来研究的焦点之一。
准确预测食源性致病菌在食品中的生长延滞期对降低食品安全风险、保障消费者生命健康具有重要意义。在准确测定与通过建模进行预测之前，需明确食源性致病菌生长延滞期的定义并全面了解其影响因素，探索生长延滞期过程中涉及的相关分子机理。
今后生长延滞期的相关研究可从以下3个方面开展：
1）改进生长延滞期的检测方法，基于群体细胞水平可采用将更多的微生物定量新型技术与传统的活菌计数法相结合的方式，达到快速检测、容易控制、提高精度的要求，同时在单细胞观测方法上进行创新从而获取大量且有效的生长数据；
2）引入更多的影响因素，将不同的历史条件（历史生长条件、亚致死损伤等）及实际生长条件（食品基质中不同营养成分、多种微生物共存等）结合不同初始污染水平并研究其对生长延滞期的交互效应；
3）由于延滞期受多种因素影响以及研究单细胞分裂过程的困难性，根据几何定义来计算生长延滞期是普遍适用的方法。
然而生长延滞期的代谢本质上是一个复杂的过程，研究其中涉及的胞内物质及相关生理、生化过程的变化，寻找更多能作为生长延滞期生理标记的胞内活动有助于从机理角度准确地定义生长延滞期，对这一阶段更完整的理解也有利于评估模型预测结果的有效性，提高食源性致病菌风险评估的准确性。