用微小“针”给食物打“疫苗”，消灭有害细菌

在美国，许多人本以为 Trader Joe's 的 Cajun 风味黑椒鸡胸肉 Alfredo 意面是种省心晚餐：奶油味浓、方便快捷，几分钟就能上桌。但去年9月，这款产品因被查出李斯特菌污染引发多州食物中毒，导致19人住院、数人死亡，最终被召回。全球每年有数亿人因食物中的致病菌生病，而一种名为“噬菌体”的杀菌病毒或成独特解决方案。研究人员设计出微针贴片，能将这种病毒直接注入食物。今天发表在《科学进展》的研究显示，一块指甲盖大小、载有噬菌体的微针贴片，可消灭熟鸡肉中99.9%的大肠杆菌。卡尔加里大学生物技术专家董艳牛（音译）表示，微针这种通常用于医疗的技术在食品行业的创新应用，可能是“潜在革命性”的一步，“效果令人印象深刻，且概念验证良好”。大肠杆菌和沙门氏菌等细菌污染占美国和加拿大食品召回事件的40%以上，随着全球供应链复杂化，这一数字还将上升。但现有防护手段存在局限：给家禽牲畜喂食或向农田喷洒抗生素会催生耐药菌株；食品生产后期使用的消毒剂和化学清洗剂会杀死有益细菌。麦克马斯特大学生物工程师 Zeinab Hosseinidoust 解释：“食物的味道、质地和气味依赖这些有益菌，我们不想把它们也除掉。”而自然界数十亿年来一直在优化自身方案——噬菌体。这种病毒对人体完全无害，只感染特定的细菌菌株。噬菌体侵入细菌后会劫持其机制大量复制，最终导致细菌破裂死亡。尽管细菌也会进化出抗噬菌体能力，但幸存者通常更弱，且噬菌体可不断繁殖进化以应对。事实上，美国食品药品监督管理局（FDA）自2006年起就批准噬菌体用于即食肉类，通常以表面喷雾形式使用。但表面喷洒效果有限：噬菌体外形纤长，容易停留在原地，难以在食物中扩散。Hosseinidoust 举例：“想想奶酪，有软有硬，微观层面还有小孔让微粒穿行，这些差异都会阻碍噬菌体进入食物内部，深层细菌因此无法触及。”麦克马斯特大学博士生 Akansha Prasad 认为微针是理想方案。微针常用于医疗和化妆品（如祛痘贴），能刺穿保护层让有效成分进入。她想，类似设计能否将噬菌体直接“扎”进食物？为找到最佳材料，Prasad 和团队用多种 FDA 批准的聚合物制作微针贴片。每根针细如缝纫针，高约两枚硬币叠起。接着，他们在模拟生产条件下测试贴片：从真空包装的奶酪到生鸡肉渗出的红色汁液，还将贴片贴在蘑菇和桃子上模拟从农场到商店的运输颠簸。一种名为 PMMA 的聚合物脱颖而出，它强度高、性能稳定且可重复使用。当载有靶向大肠杆菌噬菌体的 PMMA 微针刺入肉表面下约1厘米时，生牛排的大肠杆菌减少近99%，熟鸡肉减少99.9%；而无针的平面噬菌体贴片仅能消灭约四分之三的细菌。令人意外的是，混合了靶向大肠杆菌和沙门氏菌的噬菌体“鸡尾酒”也很有效，分别能减少96.5%和99.4%的细菌。Prasad 说，噬菌体常相互干扰，所以起初成功“像个不切实际的美梦”，“这就像造出实用产品的最后一块拼图，毕竟现实中你不知道污染物会是什么”。不过，莱斯布里奇大学食品安全研究员 Kim Stanford 对实验室外的实用性存疑。她指出，每种噬菌体只能攻击特定菌株，而现实食物中的微生物种类繁多，可能需要含多种噬菌体的贴片。研究仅测试了少数大肠杆菌和沙门氏菌菌株，而实际中这些细菌有多种菌株，往往需要对应不同噬菌体。华盛顿州立大学生物材料工程师黄康（音译，未参与该研究）补充了温度问题：许多噬菌体在10-40°C 活性最佳，但肉类、奶酪等常冷藏在4°C，“低温可能显著降低噬菌体活性”。研究人员认同需进一步测试。早期实验显示，4°C 下载有噬菌体的微针贴片至少一周内保持完全抗菌能力，未来需研究其在冰箱或冷冻室中长期存放的活性。Hosseinidoust 设想，这种贴片未来可融入日常食品包装：替代肉托盘里的吸潮垫、点缀在沙拉袋内侧，甚至用于加工厂的传送带。但在此之前，微针技术需跨过最大障碍：让消费者接受含病毒的食物。牛博士说：“噬菌体安全且遍布环境，我们仍需大量科普。”