《食品科学》：湖北民族大学周志教授、农业农村部农产品冷链物流技术重点实验室汪兰研究员等：水产品全产业链靶向抑菌技术研究进展

我国水域辽阔，渔业资源丰富，连续多年位居世界首位。2024年，全年水产品总产量为7 357.59万 t，较2023年增长3.39%。其作为优质的蛋白质和维生素来源，深受消费者喜爱。然而，随着市场需求增加，水产品在储存和运输中的微生物污染问题日益突显。由于其富含水分和蛋白质，易滋生细菌，导致产品品质下降和食品安全隐患。据统计，我国每年因微生物污染造成的水产品损失率达15%，年均经济损失高达数百亿元。因此，发展高效、安全的微生物控制技术是水产业可持续发展的关键。长期以来，行业通过依赖广谱抗生素和化学消毒剂进行微生物控制，但由此引发的药物残留、细菌耐药性加剧及生态风险等问题日益严峻。在此背景下，以精准和高效为特征的靶向抑菌技术成为国际食品科学与食品安全领域的前沿热点。目前，噬菌体疗法、膜活性物质、光动力技术及智能递送系统等策略已在特定环节展现出应用潜力，但这些研究仍相对分散。尽管已有研究证实了各类靶向技术的有效性，但现有文献多聚焦于单一技术或单一环节。关于如何将这些技术系统性地整合应用于水产品“从养殖到餐桌”的全产业链，如何实现多技术间的协同与智能调控，以及其规模化应用所面临的技术瓶颈与解决方案，尚缺乏全面的梳理与前瞻性的深入探讨。这一知识缺口在一定程度上限制了靶向抑菌技术从实验室向产业化迈进的进程。

因此，湖北民族大学生物与食品工程学院的张贤珊、周志*和农业农村部农产品冷链物流技术重点实验室的汪兰*等对水产品靶向抑菌技术进行系统性综述与展望。剖析主要腐败菌与致病菌的分子靶点，为靶向干预提供理论依据；系统评述噬菌体、膜活性化合物、光动力技术及智能递送系统等核心策略的作用机理、应用现状与局限性；立足于技术融合与产业需求，展望其向基因精准干预、智能响应系统及生态调控等方向的发展趋势，并探讨其产业化应用的关键挑战与潜在路径，以期为推动该领域的基础研究与产业应用提供参考。

1 靶向干预的分子基础

实施精准靶向抑菌的前提是深刻理解目标微生物赖以生存、繁殖和致病的核心分子机制。这些机制中的关键节点，即为可被干预的“靶点”。系统性地梳理水产品体系中主要腐败菌与致病菌的分子靶点，为后续靶向技术提供理论依据。

1.1 基础代谢靶点

细菌的基础代谢活动是其生长繁殖的前提，其中某些关键酶或代谢通路具有菌种特异性或腐败特异性，成为靶向干预的理想切入点。由于生存环境差异，海水与淡水产品的优势腐败菌在代谢靶点上呈现显著不同。在海水产品中，以希瓦氏菌属（Shewanella）为代表的腐败菌所特有的三甲胺氧化物还原酶（TorA）是一个重要靶点。TorA是位于周质空间的钼酶，催化三甲胺氧化物（TMAO）还原为三甲胺（TMA），后者是海产品腐败过程中特征性鱼腥味的主要来源。抑制该酶不会干扰其他无TMAO还原能力的背景菌群，选择性高；可通过设计底物类似物特异性抑制其活性，从源头阻断TMA生成。在淡水产品中，假单胞菌属往往占据生态位优势，其分泌的胞外水解酶系统是关键的代谢靶点，包括丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶和脂肪酶等。这些酶协同分解鱼肉蛋白和脂肪产生挥发性异味。针对此类酶，可通过小分子抑制剂直接靶向其活性中心，或通过干扰其上游调控网络抑制其表达。

1.2 行为调控靶点

行为调控靶点主要指细菌的群体感应（QS）系统，这是细菌通过合成、释放和响应信号分子来协调群体行为的细胞通讯系统，广泛调控生物被膜形成、毒力因子表达、胞外酶分泌等致腐/致病表型。干扰QS通路可在不杀灭细菌的情况下解除其“武装”。革兰氏阴性菌普遍使用N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）作为信号分子，其合成酶LuxI和受体蛋白LuxR是主要靶点。可利用类似物竞争性抑制LuxI，或引入AHL内酯酶水解信号分子，亦可利用拮抗剂干扰LuxR受体。此外，种间通用信号自诱导物-2（AI-2）通路的合成关键酶LuxS及受体蛋白LuxP也是潜在靶点。

1.3 结构靶点

结构靶点涉及细菌的细胞壁、细胞膜及表面附属物，这些结构是细菌维持形态、抵抗环境压力和黏附宿主的重要屏障，针对它们的靶向策略往往具有广谱性和不易产生耐药性的优势。肽聚糖是细胞壁的主要成分，维持细菌渗透压稳定性，噬菌体来源的内溶素可特异性切割肽聚糖中的糖苷键或肽桥，导致细菌裂解；脂多糖是革兰氏阴性菌外膜主要成分，赋予细菌负电荷和疏水性屏障，阳离子抗菌肽可通过静电作用与脂多糖结合，嵌入外膜并破坏其完整性，同时，脂多糖也是多种噬菌体的吸附受体，可用于噬菌体识别；磷脂双分子层是细胞膜的基础结构，膜活性化合物可通过疏水相互作用嵌入磷脂双分子层，形成孔道或导致膜崩解。

1.4 毒力靶点

毒力靶点聚焦于细菌致病性的关键因子，但并非细菌生存必需，可在不施加生存压力的条件下控制感染，延缓耐药性产生。孔形成毒素如嗜水气单胞菌的气溶素和副溶血性弧菌的耐热直接溶血素，能在宿主细胞膜上组装成跨膜孔道，导致细胞死亡；毒素的单体-寡聚化过程可被小分子抑制剂阻断，针对毒素活性中心的单链抗体或适配体也可中和其毒性。III型分泌系统是沙门氏菌、弧菌等将效应蛋白注入宿主细胞的关键装置，其注射针结构蛋白或效应蛋白转运过程可被小分子抑制剂阻断，针对针头蛋白的抗体或适配体可物理阻塞分泌通道。此外，针对生物被膜这一重要致病屏障，可利用噬菌体解聚酶特异性降解其胞外多糖，剥离已形成的保护层。

1.5 营养获取靶点

营养获取靶点主要指细菌在宿主环境中获取必需微量元素（尤其是铁）的系统。宿主内自由铁浓度极低，细菌进化出高亲和力的铁载体系统螯合宿主铁蛋白中的铁离子，并通过特异性受体转运至胞内。铁载体及其合成酶、铁载体受体蛋白均可作为干预靶点：抑制铁载体生物合成酶（如非核糖体肽合成酶）可阻断铁载体产生；外源添加人工合成铁载体类似物可竞争性干扰细菌对天然铁载体的摄取；利用抗体或适配体封闭铁载体受体也可阻断铁的摄取。此外，铁摄取调节子等转录因子调控铁稳态，但针对性的干预尚在探索中。营养阻断策略通过剥夺细菌的铁供应，从根本上抑制其生长与感染能力。

2 靶向抑菌技术手段

2.1 生物靶向抑菌：噬菌体及其衍生技术

噬菌体疗法是生物识别策略中最具代表性的范例，其核心在于利用噬菌体尾部蛋白与宿主细菌表面受体之间高度特异性的“锁-钥”式分子识别。根据其对宿主细菌的侵染方式，噬菌体可分为烈性和温和两类。在靶向抑菌中，主要应用烈性噬菌体或其裂解酶。烈性噬菌体的作用是一个精准的生物学过程：首先通过尾部纤维特异性吸附于细菌表面的受体；随后，将自身的遗传物质注入宿主细胞。利用细菌的转录、翻译系统进行复制与组装；最终，通过表达内溶素和穿孔素裂解细胞壁，释放子代噬菌体，从而高效、专一地裂解目标细菌（图1）。这种基于分子识别的机制，赋予了噬菌体精确到菌株水平的高度特异性，是实现精准靶向干预的天然工具。

在水产品产业链中，噬菌体疗法作为抗生素替代策略，在养殖病害防控和加工保鲜环节均展现出巨大潜力。在养殖环节，噬菌体可通过投喂或水体泼洒进行生物防治。You等从市场牡蛎中分离出噬菌体VPT02，发现其对耐药副溶血性弧菌具有高效裂解能力，能显著提高感染模型中卤虫的存活率，并在即食生鱼片模型中有效降低病原菌数量，展现了其作为生物控制剂的潜力。Le等的研究则证实，针对嗜水气单胞菌的噬菌体鸡尾酒，在感染复数（MOI）为100条件下，能使受感染的条纹鲶鱼存活率从约18.3%提升至100%。在加工与贮藏保鲜环节，噬菌体可作为生物防腐剂直接应用于产品表面。Teng Lin等将噬菌体鸡尾酒喷洒于小龙虾肉表面，成功将副溶血性弧菌载量降低了2.36（lg（CFU/g））。类似地，噬菌体VPT02处理可使即食生鱼片中的副溶血性弧菌峰值降低近3.9（lg（CFU/g））。此外，Guo Yanbiao等报道了一类特殊的噬菌体——蛭弧菌样生物菌株FSBD5，它通过侵入宿主周质空间形成“捕食泡”，并分泌水解酶裂解细菌，能将感染嗜水气单胞菌的美洲鳗鲡的存活率从12.4%显著提升至64.3%。其他噬菌体在水产养殖中的应用研究见表1，这些研究共同印证了噬菌体作为可持续、高特异性生物控制剂的应用可行性。

然而，高度的特异性也导致了噬菌体最主要的应用限制——宿主谱狭窄。单一噬菌体往往仅能裂解单一菌种甚至特定菌株，难以应对实际生产中复杂的多菌种混合污染局面。为突破此瓶颈，当前的主要策略是发展“噬菌体鸡尾酒”疗法，即将有互补宿主谱的多种裂解性噬菌体混合使用，以扩大抑菌范围、防止抗性菌株出现并增强整体防控效果。例如，Rai等将2 株嗜水气单胞菌噬菌体D6和CF7混合使用，在4 ℃和室温下均能使鱼片中的目标菌减少95%以上。郑小双等将5 株广谱裂解性噬菌体混合，制成不同浓度的鸡尾酒处理大黄鱼，最高可将副溶血性弧菌载量显著降低4.98（lg（CFU/g））。与此同时，为了在保留噬菌体精准识别优势，并且能突破其宿主谱局限并提升安全性，研究焦点已延伸至一类不依赖完整病毒颗粒的精密工具——噬菌体衍生蛋白，主要包括内溶素与解聚酶。内溶素是噬菌体在复制末期表达、用于裂解宿主细胞壁的酶，可直接水解细菌细胞壁的肽聚糖，导致细菌迅速死亡。由于其作用靶点是细菌细胞壁，因此某些内溶素可能具备比亲本噬菌体更宽的抑菌谱，且不易引发耐药性。解聚酶则能特异性降解细菌荚膜的胞外多糖，不仅能剥离细菌的“防护罩”，增强其他抗菌剂的渗透，其本身也是一种高效的“抗毒力”策略，通过削弱细菌的定植与免疫逃逸能力来控制感染。

在水产品应用上，针对副溶血性弧菌的内溶素Lysqdvp001已被证实与ε-聚赖氨酸联用时具有显著的溶菌活性，在太平洋鳕鱼、东方对虾和牡蛎中分别可降低3.75、4.16（lg（CFU/g））和2.50（lg（CFU/g））的活菌数。此外，尾刺蛋白P22sTsp在鸡盲肠实验中显示出对沙门氏菌的显著抑制作用，提示其在水产养殖中具有潜在应用价值。工程化内溶素Lysin1902-HP-PC与茶多酚联用，在牛肉中显示出强效杀菌活性，也展现了其在水产加工中的适用性。而噬菌体解聚酶能降解细菌荚膜或生物膜多糖，增强细菌对宿主体液免疫或抗菌剂的敏感性，适用于防控水产养殖及加工过程中的生物膜污染。

未来将内溶素、解聚酶与噬菌体鸡尾酒联合使用，或将其搭载于pH值响应、温度响应的智能纳米递送系统中，可构建起“从破除屏障到精准裂解”的多级靶向抑菌体系，是噬菌体疗法走向更高程度理性设计与智能调控的重要前沿方向。

2.2 化学靶向抑菌：膜活性物质与QS干扰

2.2.1 膜活性物质

膜活性物质是一类通过破坏细菌细胞膜完整性，导致细胞内容物泄漏和细菌死亡的抑菌剂。其作用靶点主要是细菌细胞膜的磷脂双分子层，而非传统的特定代谢酶或核酸靶点。根据来源和化学性质，主要可分为阳离子抗菌肽、季铵化多糖以及疏水性植物精油等。它们的作用机制虽有差异，但核心都是干扰膜的结构与功能，即带正电的化合物通过静电作用吸附于带负电的细菌膜表面，疏水性化合物则嵌入脂质双层（图2）。这种作用最终导致膜通透性增加、质子动力势耗散乃至膜结构完全崩解。

在水产品保鲜与养殖病害防控领域，膜活性化合物的应用研究十分广泛，其有效性已在多种鱼、虾、贝类中得到验证。在养殖环节，抗菌肽作为饲料添加剂展现出替代抗生素的潜力。陈从武等的研究表明，在饲料中添加600 mg/kg的抗菌肽，可将感染嗜水气单胞菌的黄鳝存活率从对照组的17.5%显著提升至30%。其作用机制不仅是直接杀菌，还包括调节肠道健康。谭凤霞等发现，饲喂抗菌肽能提高黄鳝肠道菌群多样性，增加有益菌比例，从而改善其整体健康状况和抗病力。Ruan Zhuohao等从条纹鲶鱼中鉴定的NK-lysin抗菌肽，对哈维弧菌、嗜水气单胞菌等常见水产病原体均显示出强效的膜破坏活性。在加工与贮藏保鲜环节，膜活性化合物可直接用于处理产品，以延长货架期。壳聚糖及其衍生物因其良好的成膜性和抑菌性被广泛研究。 Hou Wenfu等证实，ε-聚赖氨酸对冷藏草鱼中的优势腐败假单胞菌具有显著抑制作用。将壳聚糖制成涂膜液应用于鲜切鱼片，能有效阻隔氧气和微生物，同时其本身的正电荷能持续作用于腐败菌细胞膜。植物源活性成分也极具应用价值，张德福等研究了茶多酚的抗嗜水气单胞菌感染作用，结果发现，灌服50 mg/kg茶多酚治疗后斑点叉尾鮰的存活率增长了56.67 %，茶多酚降低了嗜水气单胞菌的致病力。Wang Ruifei等发现，将茶多酚与曲酸复配用于浸泡处理鲈鱼片，二者在抑制荧光假单胞菌等腐败菌方面产生了显著的协同效应，其复合涂膜在冷藏过程中对保持水产品品质的效果优于单一处理。另一项研究显示，从鲶鱼体表黏液分离的特定抗菌肽片段，能对大肠杆菌和腐败希瓦氏菌的细胞壁与细胞膜造成可观测的物理损伤。

尽管膜活性化合物优势明显，但其在工业化应用中仍面临两大核心挑战：一是食品基质干扰，水产品中丰富的蛋白质、脂肪等成分会非特异性吸附或包埋活性分子，大幅降低其抵达微生物靶点的生物可利用度；二是部分化合物的不稳定性，如许多抗菌肽易被蛋白酶降解、植物精油易挥发氧化。为应对这些挑战，前沿研究聚焦于分子层面的优化设计与递送效率的系统性提升。通过理性设计膜活性化合物的分子结构，或探索其与其他作用机制抑菌剂的协同复配，可直接增强其效价与选择性。然而，从根本上克服其在复杂食品体系中的应用瓶颈，关键在于发展先进的剂型工程与智能递送策略。借助纳米封装技术构建的递送系统，不仅能对活性成分提供有效保护，更能通过增强穿透性与响应性释放，实现精准的靶向投递。

2.2.2 QS干扰

QS是细菌通过合成、释放和响应特定信号分子来协调群体行为的细胞通讯系统，在水产品腐败菌与致病菌中调控着生物被膜形成、胞外酶分泌、毒力因子表达及运动性等多种致腐/致病表型。水产品中主要腐败菌和致病菌的QS系统主要依赖3 类信号分子：革兰氏阴性菌普遍使用的AHL、革兰氏阳性菌使用的自体诱导肽（AIP），以及作为种间通讯通用信号的AI-2。这些信号分子与相应受体结合后激活下游致腐/致病基因的表达。根据干预靶点的不同，QS抑制主要通过3 种核心机制中断QS通路：一是抑制信号分子合成酶的活性，如利用S-腺苷甲硫氨酸类似物阻断AHL合成酶LuxI的功能，从源头阻断信号产生；二是通过酶促降解破坏已合成的信号分子，例如乳酸菌产生的AHL内酯酶可特异性水解AHL的内酯环，此外，氧化还原酶、水解酶和裂合酶还能分别降解AHL、AIP或AI-2型信号分子；三是竞争性阻断信号分子与受体的结合，利用天然或合成的拮抗剂模拟信号分子结构，干扰受体二聚化及其与DNA的结合活性，从而阻断信号转导。

在水产养殖环节，群体感应抑制剂（QSI）作为饲料添加剂或水体处理剂，可有效防控水产养殖病害。研究表明，生物碱类化合物胡椒碱能够干扰哈维氏弧菌的QS系统，通过AI-2途径抑制生物被膜形成和生物发光，而不影响细菌生长，分子对接模拟显示胡椒碱与LuxP、LuxQ、LuxR和LuxS蛋白具有显著结合能，表现出对LuxP、LuxR和LuxS的竞争性抑制作用。中国农业科学院饲料研究所研发的坦氏不动杆菌来源可扩散信号因子（DSF）淬灭酶FadDD1，在异源表达后能够显著降低QS信号分子DSF介导的有害菌毒性，提高鱼类宿主对肠道病原菌的抵抗力，实现鱼类肠道菌群稳态的绿色调控。此外，针对嗜水气单胞菌这一水产养殖中的主要条件致病菌，中草药和益生菌作为QS抑制剂在防控应用中展现出良好前景，通过干扰其QS系统调节生物被膜形成，在不抑制病原菌生长的情况下影响其致病性，同时减缓耐药性的产生。

在加工与储运环节，QS抑制技术的应用重点则转向了“延缓致腐代谢”与“清除加工界面生物被膜”。首先，针对食源性致病菌的防控，Yang Wenqi等从南美白对虾肌球蛋白中筛选获得的新型抑制肽Ser-Phe，在亚抑制浓度下能有效抑制副溶血性弧菌的AI-2活性和生物被膜形成，抑制率分别为16.53%～55.65%和13.37%～56.73%，同时显著降低胞外多糖、卵磷脂酶、蛋白酶和二酯酶的分泌，并下调QS相关基因（luxS、luxP、aphA、opaR）和毒力基因（flaA、flgM、toxR）的表达。于淑池等在卵形鲳鲹冷藏保鲜研究中发现，苦丁茶多酚在2.0 mg/mL质量浓度下对紫色杆菌CV026的QS抑制率达68.89%，且不影响菌体生长。天然QS抑制剂因其安全性、环境友好性和广谱抗菌特性，通过干扰细菌的QS系统抑制生物被膜形成，在水产品保鲜应用中具有广阔前景。其次，QSI在靶向抑制特定腐败菌致腐活性方面展现出巨大潜力。近年研究发现，香芹酚、肉桂醛等天然植物精油能够特异性干扰希瓦氏菌（Shewanella spp.）的QS系统。Hu Zhiheng等发现柠檬醛可有效抑制腐败希瓦氏菌的AI-2/LuxS系统，显著下调其腐败相关基因的表达。此外，关于波罗的海希瓦氏菌的研究证实，其DKP/LuxR型QS系统能通过正向调控torS（三甲胺氧化酶调控基因）、speF（鸟氨酸脱羧酶基因）等关键基因，直接影响细菌的腐败电位与生物被膜形成。这些研究充分表明，通过靶向干扰特定腐败菌的QS通讯网络，可从源头有效减少冷藏水产品中挥发性盐基氮和生物胺的生成，为水产品绿色保鲜提供了新策略。在淡水产品保鲜中，针对占据绝对优势的假单胞菌，天然多酚类物质展现出卓越的QS淬灭能力。研究证实，这类物质能通过竞争性结合AHL受体蛋白，干扰QS系统，不仅能有效瓦解细菌的生物被膜，还显著抑制了胞外蛋白酶和脂肪酶的分泌。鉴于假单胞菌的腐败活动高度依赖QS系统，这些作用共同为延缓冷藏鱼肉肌纤维软化与脂质氧化降解提供了新的干预靶点。

此外，将QS抑制剂与新型包装材料结合是当前的产业化热点。将天然QSI（如植物精油、茶多酚）负载于壳聚糖或明胶基质中制备成活性保鲜涂膜或包装膜，应用于鲜切鱼片表面，不仅实现了抑菌剂的缓慢释放，还能在水产品表面形成持久的“通信阻断”屏障。

2.3 物理靶向抑菌：光动力灭活（PDI）技术

PDI是一项绿色环保、安全高效的新兴技术，近年来在水产品保鲜领域备受关注。PDI技术由光敏剂、分子氧和激发光源3 个部分组成，其作用机制就是通过特定波长的光照射光敏剂，使得光敏剂从基态跃迁至激发态。激发态光敏剂继而产生活性氧（ROS），如羟自由基、过氧化氢、单线态氧和超氧阴离子自由基。这些ROS具有很强的氧化能力，会破坏细胞膜、细胞壁、DNA和RNA等，导致微生物死亡，从而实现水产品保鲜目的（图3）。

与传统化学消毒剂的无差别氧化不同，PDI的靶向性主要体现在结构靶向、时空靶向和偶联精准靶向。结构靶向是细菌细胞膜表面通常富含带负电荷的脂多糖或磷脂，而食品基质表面电荷分布相对复杂。通过应用带有正电荷的光敏剂，可使其在静电作用下特异性吸附并富集于细菌表面，实现结构层面的识别靶向。时空靶向指PDI产生的氧化损伤仅局限于光敏剂结合的靶点周围，且仅在光照开启的时空范围内发生，从而最大限度地保护了水产品周围的正常蛋白质和脂质免受非特异性氧化。而偶联精准靶向是将光敏剂与抗菌肽、特异性适配体等靶向配体偶联，能够主动引导PDI系统精准锁定特定的食源性致病菌。

PDI在水产品中的应用实例见表2。由于光在水体中的穿透力限制，PDI技术极少用于活体养殖环境，而是在水产品屠宰、清洗、切片及冷藏流通过程中发挥着卓越的表面靶向防腐作用。在光源选择上，尽管医疗领域常采用激光，但在水产品保鲜应用中，发光二极管（LED）凭借其极低的热效应从而避免鱼肉生肉热变性、特定波长的高匹配度以及低成本优势，已成为激发光敏剂的绝对主流选择。Huang Jiaming等选用姜黄素作为光敏剂，采用蓝光照射，探究了该处理对受单核细胞增生李斯特菌污染的三文鱼品质的影响。研究发现，在25 ℃贮藏条件下，PDI处理显著抑制了三文鱼中单核细胞增生李斯特菌的生长，最大抑制率达到99.99%。针对水产品中另一类关键腐败菌——假单胞菌，Gong Chen等使用姜黄素介导的PDI处理鲟鱼片，成功将假单胞菌总数减少3.19 （lg（CFU/g）），灭活率达99.9%，并将产品在4 ℃条件下的货架期延长了3 d。对于革兰氏阴性致病菌，如副溶血性弧菌和沙门氏菌，PDI同样有效。曹斌斌等的研究发现，姜黄素介导的PDI对牡蛎中的细菌杀菌率可达90%以上。而Wang Jingjing等利用核黄素介导的PDI，结合微碱性电解水，显著灭活了金枪鱼表面的沙门氏菌。此外，研究还关注PDI对品质的影响。Zhang Junnan等的研究表明，PDI处理金枪鱼后，在有效降低沙门氏菌数量的同时，鱼肉的总体蛋白质含量和挥发性盐基氮值未发生显著变化，表明其对化学品质的影响较小。Chen Bowen等的研究进一步证实，姜黄素-PDI处理不仅能有效抑制熟蚝中的副溶血性弧菌，还能减缓其在储藏期间的质地软化与水分流失，维持良好的感官特性。这些实例共同表明，PDI不仅能高效靶向灭活微生物，且在合理参数下对水产品的理化与感官品质具有保护作用。

尽管上述研究有力地证明了PDI在实验室条件下对多种水产品病原菌与腐败菌的高效灭活能力，并对产品核心品质指标展现出良好的保护潜力，但PDI技术本身的物理局限性与食品基质的复杂特性是其迈向规模化工业应用所必须直面的现实瓶颈。首先是当前PDI研究多采用LED蓝光光源，其在食品表面杀菌效果显著，但穿透深度有限。其次是食品中的脂质、色素等成分可能竞争性吸收光能或淬灭ROS，从而屏蔽杀菌效应。还有光敏剂在复杂食品体系中的稳定性、潜在的光致异味反应以及处理成本效益比，均是实际应用中不可回避的考量。

为应对这些挑战，当前研究应围绕以下方向展开：一是开发新型高效、食品级的光敏剂，例如对天然光敏剂（如姜黄素、核黄素）进行化学修饰或纳米包裹以提高其水溶性、稳定性和靶向富集于微生物的能力；二是优化光源，探索能更深穿透组织的近红外光敏剂-光源组合，或采用内窥式光照等方式处理特定部位；三是探索PDI与其他保鲜技术的协同作用。例如，将PDI与温和热处理、高压处理或天然抗菌涂膜结合，可在降低各自处理强度的同时实现协同增效，从而在保障安全的前提下，更好地维持水产品的原始品质。

2.4 时空靶向递送：智能响应型递送系统

随着纳米技术的发展，人们希望借助纳米载体实现药物靶向递送，从而实现高效抑菌（图4）。许多高效的抑菌活性物质（如多数抗菌肽、天然酚类、噬菌体）存在化学不稳定性、易被蛋白酶降解或在水环境中快速失活的问题。智能递送系统的首要功能是封装与保护，通过将活性物质包埋于脂质体、聚合物纳米粒或介孔二氧化硅等载体的内部疏水腔或孔道中，可以使其与外部恶劣环境（如食品体系中导致氧化损伤的ROS、改变结构稳定性的pH值以及水解抗菌肽或噬菌体的蛋白酶等）物理隔离，从而维持其生物活性，延长有效作用时间。随后通过在载体表面修饰特异性识别分子，靶向识别并结合目标微生物表面的独特抗原或受体。最后通过设计环境响应型载体材料，可以实现抑菌剂在特定时间、特定位置的按需释放。值得注意的是，智能递送系统本身并非独立的抑菌机制，而是作为增效平台，可与噬菌体、抗菌肽、光敏剂等联用，实现协同靶向效果。

一项研究发现，脂质体包埋的茶多酚在鱼片保鲜中展现出缓释特性，有效延长了对荧光假单胞菌的抑制时间。类似的，张璇采用微胶囊包埋技术的研究也表明，茶多酚缓释体系在鱼片保鲜中能有效延长对荧光假单胞菌等腐败菌的抑制时间，展现了缓释体系的优势。随着研究深入，研究人员们发现能够依据腐败或感染微环境的pH值和酶的特定信号，触发抑菌剂的释放，实现“智能响应”。在养殖环节，智能递送系统可用于饲料添加剂或水体处理剂的精准投递。Yang Yufan等开发了双层包埋技术的pH值/酶双响应微球，并在哺乳动物模型中证实，该载体能保护噬菌体安全通过胃部酸性环境，并在肠道靶向释放，显著提升肠道屏障功能与菌群平衡。同样的，Huo Xingchen等采用羧甲基壳聚糖纳米载体包埋抗菌肽形成的纳米颗粒，发现其作为饲料添加剂具有良好的pH值响应释放特性，能在胃部酸性环境加速释放。该技术能有效保护抗菌肽免受胃蛋白酶降解，促进其在肠道靶向递送与利用，从而显著改善鱼类肠道黏膜屏障结构，缓解植物蛋白源饲料引起的肠道及全身性炎症，并可能间接促进肠道健康微生态的稳定。此外，Fu Yuanshuai等开发的pH值响应型中空介孔硅系统，通过物理吸附将恩诺沙星和虾青素负载于纳米粒上，构建药物靶向递送系统。给药后，大口黑鲈疾病存活率大幅提升。在加工与贮藏环节，搭载天然抑菌剂的纳米涂膜或喷雾剂，可应用于鲜切鱼片表面，形成长效抑菌屏障，延缓腐败进程。Chung等研究开发了一种酶响应型果胶-海藻酸盐水凝胶，用于包封噬菌体。该凝胶仅在腐败菌分泌的特定果胶酶存在时才会降解，从而实现噬菌体的“按需”精准释放。除了这两种常见信号，Zhang Qingsong等开发了一种基于碳点（CDs）与水下黏附水凝胶的复合体系，形成了一种“水下创可贴”式抗菌平台。该系统中，CDs通过静电吸附负载反义寡核苷酸，并凭借其疏水特性穿透鳗弧菌细胞壁，特异性沉默编码金属蛋白酶（empA）的基因。empA是鳗弧菌的关键致病因子，负责降解鱼体表黏液。该处理使其表达水平降低71.2%，感染鳗弧菌的大菱鲆存活率提高5 倍。

尽管智能递送系统前景广阔，但在实际应用中仍面临递送效率、安全性与产业化等多重挑战。复杂的食品基质和生物屏障会显著削弱其靶向精度与递送效率，纳米载体的长期生物相容性和对生态的潜在风险也尚未明确，且高昂的生产成本与复杂的制剂稳定性问题严重阻碍了其规模化生产与应用。这些瓶颈的突破有赖于食品级材料、精准递送工程及系统化安全评估等领域的跨学科协同创新。

3 结 语

水产品靶向抑菌技术作为传统广谱抑菌手段的重要补充与升级，正逐步展现出其在提升水产品安全性与品质方面的独特价值。本文系统综述了噬菌体疗法、膜活性化合物、PDI技术及智能递送系统等前沿策略的作用机理与应用进展。这些技术分别依托于生物特异性识别、膜结构干扰、ROS攻击及环境响应释放等机制，实现了对特定腐败菌与致病菌的精准干预，在养殖病害防控、加工保鲜及储运环节中均表现出良好的应用潜力。

然而，该技术体系仍面临若干关键挑战：噬菌体的宿主谱限制、膜活性化合物的基质干扰与稳定性问题、PDI的穿透性与光敏剂效率瓶颈，以及智能递送系统的成本与安全性评估不足等，均制约其规模化应用。未来研究应着力于以下方向：1）技术集成与协同优化：推动多技术联用与协同效应研究，如“噬菌体鸡尾酒”与光动力联合处理、纳米载体搭载多种活性成分等，以拓展抑菌谱、增强抑菌效果并降低单独使用的局限性。2）智能化与精准化提升：进一步开发响应微环境信号（如pH值、酶、细菌代谢物）的智能递送系统，实现抑菌剂的按需释放与靶向富集；结合分子诊断与实时监测技术，建立动态抑菌决策系统。3）资源挖掘与安全性评价：加强天然抑菌活性物质的筛选与改造，并系统开展其及载体材料的食用安全、生态毒理与长期健康风险评估，完善相关标准与法规体系。4）全产业链融合应用：将靶向抑菌技术嵌入从养殖、加工到储运的全过程质量控制链条，开展规模化示范与成本效益分析，推动技术落地转化。

综上，靶向抑菌技术的发展不仅有助于保障水产品安全、延长货架期、减少药物残留与耐药基因扩散，也为水产行业绿色可持续发展提供了有力支撑。通过持续的技术创新与系统整合，该领域有望在未来实现更高效、智能、安全的微生物控制，更好地满足市场对高品质水产品的需求。

引文格式：

张贤珊, 郭晓嘉, 石柳, 等. 水产品全产业链靶向抑菌技术研究进展[J]. 食品科学, 2026, 47(12): 403-413. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20260110-086.

ZHANG Xianshan, GUO Xiaojia, SHI Liu, et al. Research progress in targeted antibacterial technologies in the aquatic product industry chain[J]. Food Science, 2026, 47(12): 403-413. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20260110-086.

实习编辑：魏雨诺；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

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