International Journal of Food Microbiology| 从表层至深层组织：两株隆德假单胞菌的共渗透机制加速鲜猪肉腐败
近日，南京农业大学的叶可萍教授及其团队在《International Journal of Food Microbiology》期刊上发表了题为《From surface to deep tissues: Co-penetration mechanisms of two Pseudomonas lundensis strains to accelerate the spoilage in fresh pork》的研究性论文（食品科技领域一区，IF：5.2）。该研究选取两种运动表型迥异的隆德假单胞菌菌株 PLA 与 PLB 为对象，系统评估共培养对其渗透行为的影响，结合体外实验、荧光标记激光共聚焦显微观测与转录组学分析，探究菌株在鲜猪肉中的共渗透特征及分子机制，分析其渗透行为对猪肉腐败的作用，揭示了两种隆德假单胞菌共培养可通过 “运动性结合营养摄取与利用” 的协同机制，加速向鲜猪肉深层组织渗透定植，同时显著上调鞭毛组装、趋化性、糖 / 氨基酸 / 硫代谢及 ABC 转运系统相关基因，提升菌株扩散与蛋白水解能力，加剧肌肉微观结构破坏、蛋白降解与腐败物质积累，成为鲜猪肉深层腐败的重要驱动力。这一发现为阐明生鲜肉中腐败菌的渗透互作机制、防控鲜猪肉微生物腐败提供了关键理论支撑。
生鲜肉营养丰富，在加工与贮藏中易被腐败微生物污染，腐败菌会从肉品表面向深层组织渗透，破坏肌肉结构、加速蛋白与脂质降解，引发品质劣变并带来食品安全风险；假单胞菌是肉品主导腐败菌，隆德假单胞菌作为常见肉品腐败菌，可在宽温域生长、分泌水解酶导致肉品腐败，而肉品腐败并非单一菌种作用，菌株间互作会影响群落演替与腐败表型，虽有研究提示部分假单胞菌共培养可提升腐败潜力，但细菌互作如何影响肉品中的渗透能力、其驱动渗透效应的分子机制仍缺乏系统深入探究。
体外表型协同增强
两种运动表型存在显著差异的隆德假单胞菌 PLA 与 PLB 共培养后，在体外实验中展现出协同增强的运动与降解表型。在半固体游泳培养基中，共培养组的泳动菌落直径远大于 PLA、PLB 单一培养组，原本运动能力较弱的 PLA 在共培养中扩散范围被显著放大；在猪肉汁琼脂培养基上，共培养组形成的蛋白水解圈直径更宽，对肉源基质的蛋白水解活性显著高于单一菌株培养，证实共培养可通过菌株间互作，同步提升隆德假单胞菌的运动扩散能力与肉品基质降解能力，为后续侵入猪肉深层组织提供了表型基础。
鲜猪肉组织协同渗透能力显著提升
在鲜猪肉接种渗透模型中，PLA 与 PLB 共培养组的组织渗透与定植效率远优于单一培养组。通过分层菌落计数检测发现，贮藏 4 小时时共培养组便率先侵入猪肉第二层组织，渗透启动速度快于单一菌株；贮藏 10 小时时，共培养组在猪肉第二层、第三层的菌落数量均显著高于 PLA 组与 PLB 组；贮藏 16 小时时，共培养组在第二层组织的菌落数仍保持显著优势，证明共培养能加快腐败菌从猪肉表层向深层组织的迁移速度，提升深层组织的定植载量，形成高效的协同渗透效应，让腐败菌更快完成全层侵染。
渗透路径与空间分布的协同特征
借助荧光标记菌株结合激光共聚焦显微镜观测，明确了隆德假单胞菌在猪肉中的渗透路径与空间分布规律。PLA 与 PLB 均不会侵入完整的肌纤维内部，而是主要沿肌纤维间隙、肌束膜、肌内膜等结缔组织通道向组织深层迁移；在共培养条件下，红色荧光标记的 PLA 与绿色荧光标记的 PLB 在肌肉间隙中呈现高度共定位状态，二者共享同一组织微环境，而非占据独立的空间生态位，这种协同空间分布模式有利于菌株共同利用局部营养资源，强化在猪肉深层组织的持续定植能力。
协同渗透的分子转录调控机制
转录组学与实时荧光定量 PCR 验证揭示了共培养协同渗透的分子调控机制。共培养条件下，PLA 中鞭毛组装、趋化性相关基因显著上调，直接激活并增强菌株的运动能力与营养趋化感知能力；PLA 与 PLB 的碳水化合物代谢、氨基酸代谢、硫代谢通路关键基因均大幅高表达，同时 ABC 转运系统、TonB-ExbB 能量转导复合物相关基因也显著上调，全面提升了菌株的营养摄取、能量供应与组织内代谢适应能力，从分子层面为两株菌的协同渗透、定植与增殖提供了核心支撑，且关键基因的表达趋势经验证与转录组测序结果完全一致。
对鲜猪肉腐败与品质的破坏性作用
PLA 与 PLB 的协同渗透直接加剧了鲜猪肉的腐败进程，造成肉质严重劣变。共培养组猪肉表层及中层组织的可溶性肽、氨、挥发性盐基氮等腐败代谢产物含量显著高于单一培养组，挥发性盐基氮含量远超肉品腐败阈值，蛋白降解程度大幅提升；同时共培养组肌原纤维断裂指数显著升高，扫描电镜观测显示猪肉肌纤维结构极度松散、纤维间隙异常扩大并形成大量空洞，肌肉微观结构破坏程度远重于单一培养组。肌肉组织结构的破损又进一步降低了菌株渗透的物理阻力，形成 “渗透加速 - 组织降解 - 更易深层渗透” 的恶性循环，最终使两株隆德假单胞菌成为驱动鲜猪肉深层腐败的核心因素。
Fig. 1. In Vitro co-culture assessment of motility and proteolytic activity of Pseudomonas strains PLA and PLB. (A) Diameters of the swimming motility zones. (B) Diffusion patterns on semi-solid agar plates. (C) Diameters of the degradation zone (DZD, mm) on RJA agar, with representative plate images shown at right. Different letters indicate significant differences (P < 0.05).
Fig. 2. Assessment of the penetration ability of PLA and PLB following co-inoculation on pork surfaces during storage at 25 °C. (A) Schematic of the pork penetration model (B–E) Pseudomonas counts in the first, second, and third layers after 25 °C storage for 0 h, 4 h, 10 h and 16 h, respectively. Note: *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001, and ****P < 0.0001.
Fig. 3. CLSM visualization of layer-by-layer penetration of fluorescently labeled PLA (red) and PLB (green) from the pork surface after 10 h at 25 °C (layers 1–3; single/co-inoculation). (For interpretation of the references to colour in this figure legend, the reader is referred to the web version of this article.)
Fig. 4. Differential gene expression of PLA and PLB in the second layer after co-inoculation on the pork surface and storage at 25 °C for 10 h. (A) Volcano plot of differentially expressed genes (DEGs) for PLA in the mixed condition versus single-strain PLA. (B
C) Functional categories and expression changes of representative DEGs in PLA under single versus mixed conditions. (D) Volcano plot of DEGs for PLB in the mixed condition versus single-strain PLB. (E–F) Functional categories and expression changes of representative in PLB under single versus mixed conditions. (G–H) RT–qPCR validation of selected DEGs from PLA (G) and PLB (H), presented as relative mRNA levels. Respectively. Note: *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001, and ****P < 0.0001.
Fig. 5. TCA-soluble peptide (A), TVB-N (B), ammonia contents (C) and MFI (D) in each pork layer after co-inoculation with PLA and PLB on the pork surface and storage at 25 °C for 16 h. Note: Different capital letters indicate significant differences among treatments within the same layer, and different lowercase letters indicate significant differences among layers within the same treatment (P < 0.05).
Fig. 6. SEM of pork samples from different layers after co-inoculation with PLA and PLB on the pork surface and storage at 25 °C for 16 h.
叶可萍
南京农业大学教授、博士生导师，现任国家肉品质量安全控制工程技术研究中心副主任，南京农业大学食品科技学院食品质量与安全系主任，农业农村部肉及肉制品质量检验测试中心（南京）质量负责人。近年来主要围绕肉品品质及贮藏保鲜、肉品中病原菌预测与控制、真菌蛋白仿制肉等方向开展研究工作。主持国家自然科学基金面上项目和青年项目3项，国家“十四五”重点研发计划项目课题、国家“十四五”重点研发计划揭榜挂帅项目任务，以及江苏省自然科学基金面上项目、新疆重大科技专项任务、国家食品安全风险评估中心项目和企业重大产学研合作项目等20余项。以第一作者或通信作者在Chemical Engineering Journal、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Food Control、Food Packaging and Shelf Life、Frontiers in Cellular and Infection Microbiology、International Journal of Molecular Sciences、Frontiers in Microbiology、Meat Science、Food Research International等期刊发表论文70余篇。申请发明专利5项，获授权发明专利2项、实用新型专利2项，参与制定标准1项，参编教材与书籍2部，获中国食品科学技术学会科技创新一等奖。
https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2026.111808
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