群体感应（QS）是细菌中一种重要的细胞间通讯机制，其通过分泌和感知特定的信号分子（如酰基高丝氨酸内酯（AHLs）），使细菌群体能够协同调控基因表达和行为响应。AHLs由1 个高丝氨酸内酯环和1 个酰基侧链组成，酰基侧链的长度、3位碳双键及取代基的不同决定了AHLs的特异性。蜂房哈夫尼亚菌（Hafnia alvei）作为许多水产品的优势腐败菌，通过AHLs介导的LuxI/R型QS系统调节胞外多糖（EPS）、生物膜形成等腐败相关因素。
群体感应抑制剂（QSI）是一类以QS系统为靶点，通过抑制信号分子合成、干扰信号分子与受体蛋白结合或酶促降解等方式影响细菌生物被膜形成、毒力因子产生及致病基因表达的物质。AHLs酰化酶是一种QSI，通过水解AHLs的酰胺键降解AHLs，产生相应的脂肪酸和高丝氨酸内酯（HSL）。这些酶具有底物特异性、高催化效率和安全性，能够在不影响细菌活力的情况下靶向破坏细菌的QS。例如，酶AiiD、HacA和APTM01可降解长链AHLs，并在多种病原体中减弱毒力。在结构上，AHLs酰化酶属于N端亲核水解酶超家族，与青霉素G酰化酶（PGA）具有同源性。这种同源性使得PGA也具有QSI功能，通过不可逆水解AHLs酰胺键，实现AHLs的灭活。与某些小分子QSI易被细菌外排泵排出不同，PGA不受外排泵的影响，且不易诱导细菌产生耐药性，因此已在食品防腐和病原菌感染控制方面展现出应用潜力。Mukherji等研究发现，产自Kluyvera citrophila的PGA能特异性水解C 6 -HSL～C 8 -HSL，对3-oxo-C 6 -HSL无显著降解作用，显示出较强的底物选择性。此外，PGA在应用过程中也存在环境稳定性较差、底物谱相对狭窄等局限性，尤其在温度波动、pH值变化或蛋白酶存在的条件下易失活，导致其催化效能下降。因此，将PGA与其他QSI化合物联用，以增强其稳定性并拓宽底物谱，成为提高其实际应用潜力的重要策略。
渤海大学食品科学与工程学院的胥亨丽、温馨、吕欣然*等以蜂房哈夫尼亚菌为目标腐败菌株，利用琼脂平板扩散法检测PGA与3 种天然化合物（绿原酸（CGA）、苯乳酸（PLA）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG））单独或联用时的QS抑制活性，并结合紫色杆菌素、生物膜、EPS、运动性等腐败表型及金正均Q值法筛选PGA的协同QSI。本研究旨在为开发水产品新型联合生物防腐剂提供理论依据。
1 QSIs对蜂房哈夫尼亚菌和紫色色杆菌的MIC
QSIs的独特性在于不抑制靶细菌的正常生存，但能抑制靶细菌毒力因子和生物膜的形成，且不易导致细菌产生耐药性。因此，测定了QSIs对蜂房哈夫尼亚菌和紫色色杆菌CV026的MIC。由表1可知，PGA、CGA、PLA和EGCG对蜂房哈夫尼亚菌的MIC分别为4.8、4.0、1.2 mg/mL和3.0 mg/mL，对紫色色杆菌CV026的MIC分别为4.8、3.0、1.2 mg/mL和3.0 mg/mL。因此，为了不影响菌株的生长，分别选择PGA、CGA、PLA和EGCG的1/2 MIC（2.4、2.0、0.6 mg/mL和1.5 mg/mL）进行后续研究。
2 QSIs对AHLs的降解活性
蜂房哈夫尼亚菌主要分泌C6-HSL和C8-HSL 2 种AHLs。AHLs-酰化酶对长碳链的AHLs具有更好的淬灭活性，因此，为了探究QSIs对蜂房哈夫尼亚菌QS的淬灭活性，分析了PGA、CGA、PLA和EGCG对C8-H S L 信号分子的降解能力。与对照组相比，PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）和EGCG（1.5 mg/mL）对C8-HSL的降解率分别为（50.05±0.12）%、（15.08±0.10）%、（10.01±0.11）%和（8.02±0.14）%。与单独使用QSI相比，PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG联用均表现出较好的AHLs降解活性（图1a），其中，PGA-CGA联用对C8-HSL的降解率为60.00%，表明PGA和CGA联用效果更好。本实验结果与Fong等的研究结果相似，AHL-内酯酶AiiA和QS抑制剂G1（5-亚氨基-4,6-二氢-3H-1,2,3-三唑并[5,4-d]嘧啶-7-酮）联用时，可协同增强对铜绿假单胞菌AHL信号分子的降解效果。
3 QSIs对紫色杆菌素的抑制作用
紫色色杆菌CV026自身不能生成紫色杆菌素，仅当外源AHLs存在时，可产生紫色杆菌素。如图1b所示，PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）对紫色杆菌素的抑制率分别为（39.57±0.15）%、（30.62±4.74）%、（24.95±1.43）%、（24.95±5.10）%，联用后PGACGA、PGA-PLA、PGA-EGCG对紫色杆菌素的抑制率分别为（74.19±0.15）%、（48.18±3.47）%、（43.72±4.61）%，说明PGA与CGA、PLA、EGCG联合使用可有效抑制紫色杆菌素的产生，且强于其单独作用效果。其中，PGA-CGA联用对紫色杆菌素的抑制率显著高于PGA-PLA和PGA-EGCG组（P＜0.05）。这与Tian Yongqi等的研究结果相似：100 µg/mL EGCG与200 µg/mL吲哚-3-甲醛（indole-3-carbaldehyde，I3A）联用对CV026紫色杆菌素的抑制率高达95.60%，远远大于单独使用EGCG和I3A。
4 QSIs对蜂房哈夫尼亚菌生物膜形成的影响
生物膜是微生物在生长过程中通过产生EPS和其他附着在自身环境和接触面上的物质而形成的膜状细菌聚集体。生物膜的形成有利于细菌抵抗不利的外界环境。因此，抑制细菌生物膜的形成可能起到抑制细菌生长的作用。如图2a所示，单独使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）对蜂房哈夫尼亚菌生物膜形成的抑制率分别为（34.57±2.21）%、（34.51±4.45）%、（5 5.4 7±1.2 5）%、（2 2.4 3±3.6 8）%。P G ACGA、PGA-PLA、PGA-EGCG联用对蜂房哈夫尼亚菌生物膜形成的抑制率分别为（62.28±2.21）%、（61.35±4.25）%、（37.89±4.58）%。在抑制蜂房哈夫尼亚菌生物膜形成中，PGA与EGCG没有表现出明显的协同作用，PGA与CGA、PLA联合使用展现出协同作用，其中PGA-CGA联用表现出更强的生物膜抑制活性。Li Yanmei等也报道了类似的协同效应，研究发现与单独处理组相比，联合使用12.5 mg/mL细胞壁水解酶Lys14579和100 mg/mL肉桂醛可使催吐蜡样芽孢杆菌生物膜形成量显著减少90%。这与本研究结果一致，PGA与CGA协同使用对生物膜的抑制作用更好。
5 QSIs对蜂房哈夫尼亚菌EPS的影响
EPS是构成细菌生物膜的重要基质成分，对维持生物膜结构稳定性及保护内部细菌免受外部环境胁迫起着关键作用。如图2b所示，单独使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）对蜂房哈夫尼亚菌EPS的抑制率分别为（14.22±1.67）%、（13.29±1.27）%、（18.70±0.71）%、（18.08±0.54）%。PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG联用对蜂房哈夫尼亚菌EPS的抑制率分别为（27.05±0.27）%、（37.87±1.39）%、（27.05±0.97）%。其中，PGA-PLA对EPS抑制率显著高于PGA-CGA和PGA-EGCG。这与Yu Hang等的报道一致，研究发现己醛和香叶醇对荧光假单胞菌产EPS的抑制率为58.06%，显著高于相同浓度的己醛（30.94%）和香叶醇（31.94%）。
6 QSIs对蜂房哈夫尼亚菌运动能力的影响
细菌的群集和泳动是两种由鞭毛介导的迁移方式。群集运动对生物膜形成至关重要，它使细菌能在黏性环境（如半固体琼脂或组织表面）中以菌落形式协同迁移、寻找并定植于适宜表面形成微菌落；而泳动则是细菌个体在低黏度液体环境中的迁移方式，有助于细菌扩散至新区域。抑制致病菌鞭毛介导的运动特性对生物膜形成有关键作用。QSIs单独或联用对蜂房哈夫尼亚菌运动能力的抑制作用如图3所示。单独使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 mg/mL）对蜂房哈夫尼亚菌群集的抑制率分别为（36.14±2.02）%、（29.35±1.53）%、（33.73±0.91）%、（15.17±0.87）%。PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG联用对蜂房哈夫尼亚菌群集的抑制率分别为（54.10±1.72）%、（47.14±0.49）%、（26.29±0.41）%（图3a）。单独使用PGA（2.4 mg/mL）、CGA（2.0 mg/mL）、PLA（0.6 mg/mL）、EGCG（1.5 m g/m L）对蜂房哈夫尼亚菌泳动的抑制率分别为（18.77±3.51）%、（23.16±3.57）%、（22.75±4.17）%、（22.60±3.33）%。PGA-CGA、PGA-PLA、PGA-EGCG联用对蜂房哈夫尼亚菌泳动的抑制率分别为（48.00±1.51）%、（41.29±1.22）%、（28.10±0.95）%（图3b）。说明PGA与CGA、PLA、EGCG联合使用对蜂房哈夫尼亚菌群集、泳动的抑制作用比单独使用更强。其中，PGA-CGA联用对蜂房哈夫尼亚菌群集和泳动的抑制率最高。Abbas等研究发现，与单独使用抗生素奥比沙星（ORB）或没食子酸丙酯（PG）相比，ORB-PG联合处理显著抑制了大肠杆菌的群集运动（抑制率51.00%）和泳动能力（抑制率80.00%）。
7 分析免疫反应
金正均Q值法是一种用于评估药物联合作用（如协同、相加或拮抗）的定量分析方法，广泛应用于药理学、抗菌药物协同效应及抗癌药物组合研究。已有研究将其用于评价己醛联合香叶醇协同抑制荧光假单胞菌QS的协同作用，以及评价苦参碱联合阿霉素对人乳腺癌细胞的协同作用。如图4所示，PGA-CGA联用对紫色杆菌素、细菌群集性的Q＞1.15，说明具有协同抑制作用，对生物膜形成、EPS产生及泳动性的Q值在0.85～1.15范围内，说明具有加和作用。PGA-PLA联用对紫色杆菌素、生物膜及细菌群集性的Q值在0.85～1.15范围内，具有加和效应；对EPS的Q＞1.15，具有协同作用；而对泳动性的Q＜0.85，具有拮抗作用。PGA-EGCG联用对紫色杆菌素、蜂房哈夫尼亚菌生物膜、EPS及运动性抑制作用的Q值均小于0.85，具有拮抗作用。这些结果表明，PGA-CGA组协同作用效果较好。
PGA与CGA的协同机制可能源于二者在QS抑制中的互补作用方式。PGA作为酶类QSI，可直接降解QS信号分子；而CGA作为小分子抑制剂，可通过竞争性结合LuxR型受体蛋白的活性位点，抑制AHLs-LuxR复合物形成，从而阻断QS信号传导通路。两者联合应用可同时针对QS系统的信号分子合成和受体结合环节，实现多靶点协同抑制。此外，CGA还具有一定的抗氧化性和对酶稳定性的保护潜能，可能在复杂环境条件下减缓PGA的变性失活，间接增强其催化持久性。这种功能互补与稳定性提升的共同作用，可能是PGA-CGA联用体系降解效率显著提高的重要原因。
8 结语
本研究发现PGA、CGA、PLA、EGCG单独使用时对信号分子C8-HSL均有一定降解作用，其中PGA降解率相对较高。而PGA与CGA、PLA、EGCG联用时，PGA-CGA组合对C8-HSL的降解活性最好，且对紫色杆菌素、蜂房哈夫尼亚菌生物膜、运动能力等腐败表型的抑制作用优于其单独作用。PGA-CGA对紫色杆菌素、群集性的抑制作用表现为协同抑制（Q＞1.15），对生物膜、EPS及泳动性的抑制作用表现为加和抑制（0.85＜Q＜1.15），相较于PGA-PLA和PGA-EGCG组，PGA-CGA组对蜂房哈夫尼亚菌的QS表现出了更强的协同抑制效应，为后续开发新型QSI提供了理论依据。尽管PGA-CGA的QS抑制效应已得到证实，但其协同作用机制及在实际食品中的应用效果还未知，未来需在应用开发与机制探索等方面持续深入研究，推动其在相关领域的实际应用。
通信作者：
吕欣然，女，汉族，1990年生，博士，副教授，中共党员。2019年6月毕业于北京林业大学，森林生物资源利用专业，获理学博士学位。主要从事食品营养与安全、乳酸菌资源开发与利用方面的研究。参与国家自然科学基金等项目多项，近年来在国内外学术期刊发表论文20余篇。主讲《发酵食品工艺学》《食品安全学》《动物性食品卫生学》等课程。主持或参与科研项目：辽宁省博士启动基金和辽宁省食品安全重点实验室项目（主持）、“十三五”国家重点研发计划蓝色粮仓科技创新重点专项（参与）、“十二五”国家科技支撑计划课题（参与）。
第一作者：
胥亨丽，女，汉族，2002年生，本科毕业于渤海大学食品科学与工程学院食品质量与安全专业，现为渤海大学食品科学与工程学院食品科学专业研究生。研究方向为食品质量与安全、乳酸菌资源开发与利用。
引文格式：
胥亨丽, 温馨, 刘水琳, 等. 青霉素G酰化酶与绿原酸协同抑制蜂房哈夫尼亚菌群体感应及腐败表型[J]. 食品科学, 2025, 46(24): 174-180. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-073.
XU Hengli, WEN Xin, LIU Shuilin, et al. Synergistic inhibition of penicillin G acylase and chlorogenic acid on quorum sensing and spoilage phenotypes of Hafnia alvei[J]. Food Science, 2025, 46(24): 174-180. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-073.
实习编辑：杨欣瑞；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、 重庆三峡科技大学 、西华大学、成都大学、四川旅游学院、北京联合大学、 中国-匈牙利食品科学“一带一路”联合实验室（筹） 共同主办 的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。
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