研究背景  

 

目前，微塑料 (MPs) 已污染全球海洋和陆地生态系统。这种环境污染已进入食物链中，目前在饮用水、渔业产品及其他食品类别中都有MPs的发现。研究人员担心MPs可能成为病原菌的载体，从而威胁食品安全。本综述论述MPs污染对微生物食品安全带来的风险。首先，介绍了有害菌在MPs上形成生物膜的特性，其次，简要分析了MPs对细菌生长、毒性、抗生素抗性和进化的影响。最后，探究了MPs相关的食源性病原体和有害毒素在人体胃肠道的潜在运输途径及其对人体健康的影响。

 

  成果介绍  

 

微生物食物病原体与MPs的附着

 

MPs通常会被蛋白质和其他生物的有机层覆盖形成蛋白质冠或生物冠。这种高度密集的营养层决定了MPs可以与活细胞甚至部分组织进一步相互作用，例如在水生环境中吸附细菌。因此，细菌也会附着在MPs表面形成生物膜，通常被称为“塑料球”。研究表明，不同的塑料球群落可能共享一个核心微生物组。来自不同淡水样品的MPs都存在典型的生物膜群落，例如Sphingorhabdus、Sphingomonas、Rhodobacter、Aquabacterium和Acidovorax属。

 

图1. 水环境中微塑料逐步形成塑料球的过程示意图

 

关于MPs引起的细菌性食物感染和食物中毒的报告分析

 

食物感染是一种由食物伴随摄入病原微生物直接引起的食源性疾病。食物中毒是由生物毒素或化学制剂中毒引起的一种食源性疾病。研究表明，MPs颗粒上存在细菌性感染物，例如弧菌属是其中的重要组成部分，特别是副溶血性弧菌、霍乱弧菌等被发现主要存在于聚丙烯和聚乙烯颗粒的表面。与食物感染物相比，在MPs表面检测到的食物中毒物较少。研究发现，MPs上可能存在致病性产气荚膜梭菌。

 

研究表明，在塑料垃圾碎片中（例如PP、PE 和 PET 碎片）也发现了蜡状芽孢杆菌、单核李斯特菌和致病性大肠杆菌等。与浮游生物群落相比，MPs中抗生素抗性基因的选择性富集已被报道。研究表明塑料球表面生物膜显著促进了携带抗生素抗性基因的病原体和细菌的建立和增殖。塑料球表面生物膜的存在可能导致重金属和其他污染物在MPs表面上的吸附。

 

附着在MPs上的微生物毒素

 

除了病原微生物和无机污染物外，MPs与有机污染物（如多环芳烃和多氯联苯）以及各种重金属之间的吸附性已被充分证明。MPs携带这些有毒化学物质的能力是由于它们的疏水性和高表面积体积比。其次，蓝藻的次生代谢物藻毒素-LR也被发现在MPs表面上的吸附性。

 

微型和纳米塑料可影响细菌生长、毒性和进化性能

 

微塑料和纳米塑料污染可能会影响细菌的进化动力学，并促进新型抗生素耐药细菌和毒株的出现。研究发现0.1μm和0.55μmNPs和5μm聚苯乙烯MPs均能抑制大肠杆菌的生长但会促进蜡状芽胞杆菌的生长。所以，研究表明需确定MPs的阈值水平，从而观察其对食源性病原体等关键微生物种群的显著影响。微塑料和纳米塑料可以直接影响蓝藻和甲藻产生食品毒素的能力。同时，细菌在MPs上形成生物膜的倾向可能促进新毒素的产生和抗生素耐药菌株的出现。

 

研究人员发现人体组织中存在MPs，表明它们可以通过上皮屏障，例如肠道屏障进入人体。MPs和食源性病原体会影响人体粘蛋白分泌，促进食源性病原体的肠道粘附，进而促进MPs的细胞旁转运或引发MPs的胞吞作用，甚至入侵至细胞层。

 

图2. MPs在多层面（粘蛋白分泌、粘附、细胞旁转运、胞吞作用、细胞死亡）

影响人体肠道屏障的生理机能

 

  结论与展望：  

 

在塑料球中发现人类食源性病原体，以及MPs可以吸附环境和食品中存在的微生物毒素的能力，使得研究人员对食物链中的MPs污染的关注度逐渐上升。所以，开发一种用于检测复杂食物中MPs的方法是必不可少的，但需要更准确的数据来反映MPs可以通过食物进入人体并引发疾病。此外，应评估微塑料和纳米塑料对食品安全各个方面的影响。同时，评估人体摄入MPs相关食源性病原体所带来的风险， 以及对人体粘蛋白分泌、粘附、细胞旁转运、胞吞作用等的影响。

 

参考文献

Foodborne pathogens in the plastisphere: Can microplastics in the food chain threaten microbial food safety?

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.08.021

 

（来源：食品加 智食科技）