病毒是我們目前知道的最小的生物。它們體積微小,無細胞結構,沒有完整的酶係統,營嚴格的寄生生活,具有高度的侵染性。
病毒廣泛地存在於生物體中,迄今為止已發現有六七百種,能感染人的就有300種以上。根據寄生對象,可將病毒大致分為細菌病毒、植物病毒和動物病毒。與食品關係密切的主要是細菌病毒即噬菌體。
一、噬菌體的形態
噬菌體是侵染細菌的微生物病毒,個體極小,用納米(nm)來量度,直徑在10~300nm之間,基本形態有蝌蚪形、微球形和線狀等三種。有頭部和尾部,頭部呈圓形或多角形,尾部由一中空管狀的尾髓和尾鞘組成。尾鞭末端附有六邊形的基片和六根細長的尾絲。
二、噬菌體的化學成分
噬菌體由蛋白質和核酸組成。核酸以單鏈或雙鏈分子組成環狀或線狀,隻有一種核酸,多數噬菌體的核酸是DNA。核酸占噬菌體總量的45%~50%,構成病毒的基因組。大部分蛋白質在尾部和頭部外殼,極少量的蛋白質與核酸在一起被包圍在頭部外殼中,起穩定結構的作用。
三、噬菌體的繁殖方式
噬菌體與一切病毒一樣是專性細胞內寄生物,均以“複製”方式在寄生細胞內進行繁殖。噬菌體感染寄主細胞後,即以自身的核酸物質操縱寄主細胞的生物合成,然後聚集成新的噬菌體。病毒噬菌體的入侵增殖一般包括吸附、侵入、複製、裝配、釋放等五個階段。
(一)吸附
噬菌體與寄主細胞接觸時,尾部末端的尾絲散開,附著於寄主細胞的特異性的受點上。
(二)侵入
噬菌體吸附在寄主細胞壁的受點上以後,核酸注入寄主細胞中,蛋白質殼體留在外麵,從吸附到侵入的時間間隔很短,隻有幾秒到幾分鍾。
(三)增殖
噬菌體核酸進入寄主細胞後,操縱寄主細胞的代謝機能,大量複製噬菌體核酸,並合成病毒所需要的蛋白質,但不形成帶殼體的粒子。
(四)裝配
子代噬菌體DNA與蛋白質聚集成為新的噬菌體粒子,就完成了裝配過程。如T2噬菌體裝配時,先將DNA大分子聚合成多角體,頭部蛋白質通過排列和結晶過程將DNA聚縮體包圍,然後裝上尾鞘、尾絲,就形成了新的子代噬菌體。
從噬菌體侵入細胞直至出現新的噬菌體粒子的一段時間,因為看不到成形的噬菌體,故稱潛伏期。
(五)釋放
子代噬菌體成熟時,溶解寄生細胞壁的溶菌酶逐漸增加,促使細胞裂解,從而釋放出大量的子代噬菌體。噬菌體的釋放量隨種類而有所不同,一個寄主細胞可釋放10~10000個噬菌體粒子。
四、食品工業的噬菌體汙染
食品工業上采用乳酸菌、醋酸菌、棒狀杆菌等進行發酵,生產幹酪、乳酸等,如果生產過程中受到相應的噬菌體侵染時,發酵作用就很快停止,不再積累發酵產物,菌體也很快消失,整個發酵被破壞。目前對已汙染的噬菌體的發酵液尚無法阻止其溶菌作用。