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Investigation of Microbial Species in Domestic Refrigerator

家庭冰箱中的微生物种类调查



全 文 :·研究报告·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2013年第2期
随着生活水平的提高,冰箱已成为家庭生活中
必不可少的电器之一,在保鲜和预防食物变质等方
面起到了重要作用。冰箱中的食物也常被认为是“最
干净”的,在广州市先烈中路小学学生中的调查发现:
65% 的学生认为冰箱是家庭中最为干净的场所,他
们有着直接食用冰箱中的水果、饮料等食物的习惯。
而事实上,冰箱低温的环境仅能降低部分微生物的
生长速度,并不能创造无菌的环境。储存于冰箱中
收稿日期 :2012-08-16
作者简介 :羊宋贞,女,硕士研究生,工程师,研究方向 :微生物资源 ;E-mail :comedy@139.com
通讯作者 :朱红惠,女,博士,研究员 ;E-mail :zhuhonghui66@yahoo.com.cn
家庭冰箱中的微生物种类调查
羊宋贞1,2  冯广达1  姚青2  王永红1  姚雨欣3  朱红惠1
(1. 广东省微生物研究所 广东省华南应用微生物重点实验室——国家重点实验室培育基地 广东省微生物菌种保藏与应用重点实验室 广东
省微生物新技术公共实验室,广州 510070 ;2. 华南农业大学园艺学院,广州 510642 ;3. 广州市先烈中路小学,广州 510070)
摘 要: 旨在了解家庭冰箱中的主要微生物种类及其致病风险。随机选取了 5 个家庭冰箱为研究对象,采用营养琼脂(NA)、
马铃薯葡萄糖(PDA)和高氏 1 号培养基对冰箱内不同位置的微生物进行了采集和分离。通过 16S rRNA、26S rRNA 或 ITS 基因
序列分析和扫描电镜观察形态对其进行了鉴定,共分离到细菌 84 株和真菌 74 株。研究结果表明,家庭冰箱中的细菌主要以芽孢
杆菌(Bacillus)、葡萄球菌(Staphylococcus)、库克氏菌(Kocuria)和假单胞菌(Pseudomonas)属的菌株为主。真菌则以枝孢菌
(Cladosporium)、曲霉(Aspergillus)和青霉(Penicillium)属的霉菌为主。家庭冰箱中的致病菌主要为葡萄球菌,其他致病菌分布
则较为随机。家庭冰箱中存在着种类丰富的细菌和真菌。葡萄球菌的污染较为普遍,冰箱的安全问题应引起足够的重视。
关键词 : 家庭冰箱 细菌 真菌 葡萄球菌 致病
Investigation of Microbial Species in Domestic Refrigerator
Yang Songzhen1,2 Feng Guangda1 Yao Qing2 Wang Yonghong1 Yao Yuxin3 Zhu Honghui1
(1. Guangdong Institute of Microbiology,State Key Laboratory of Applied Microbiology(Ministry—Guangdong Province Jointly Breeding
Base),South China,Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application,Guangdong Open Laboratory
of Applied Microbiology,Guangzhou 510070 ;2. College of Horticulture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642 ;3.
Primary School of Xianlie Middle Road,Guangzhou 510070)
Abstract:  It was to understand microbial species and their pathogenic risk in domestic refrigerator. Five domestic refrigerators were
randomly selected, from different positions of which bacteria and fungi were isolated using media of nutrition agar(NA), potato dextrose agar
(PDA)and Gause’s No.1. The isolates were identified by 16S rRNA gene, 26S rRNA gene or ITS sequences analysis and morphological
characteristics observation using the scanning electron microscopy(SEM). Total of 84 bacterial and 74 fungal strains were isolated. Most
of bacteria belonged to the genera of Bacillus, Staphylococcus, Kocuria and Pseudomonas. Fungal strains mainly belonged to the genera of
Cladosporium, Aspergillus and Penicillium. Pathogenic microbes in domestic refrigerators were mainly composed of the strains in Staphylococcus,
while others distributed randomly. Variety of bacteria and fungi existed in domestic refrigerators. Domestic refrigerators were mainly
contaminated by Staphylococcus. The safe problem of domestic refrigerator should be taken seriously enough.
Key words:  Domestic refrigerator Bacteria Fungi Staphylococcus Pathogenic
的食物会随时间的推移而变质[1]。人们也常因食用
冰箱里的食物而感染病菌。家庭冰箱中的微生物主
要由哪些种类构成,以及是否存在致病菌等问题目
前未见报道。针对该问题,本研究随机选取了 5 个
单位同事的家庭冰箱进行了微生物的分离培养,通
过 PCR 和 DNA 测序对其种类进行了初步鉴定,以
期了解家庭冰箱中的微生物,为冰箱的科学合理使
用提供建议。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第2期196
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 主要试剂及仪器 牛肉膏(广东环凯微生物
科技有限公司)、蛋白胨(英国 Oxoid 公司)、Easy-
TaqTM DNA 聚合酶(北京全式金生物技术有限公司)、
dNTP(广州东盛生物科技有限公司)、琼脂糖(美国
Amresco 公司);PCR 仪(德国耶拿公司)、电泳仪(北
京市六一仪器厂)、高速离心机(美国 Sigma 公司)。
1.1.2 材 料 随 机 选 取 了 Li、Lu、Wang、Yang 和
Zhu 等 5 个同事的家庭冰箱为研究对象,对每个家
庭冰箱中不同位置的微生物取样调查。
1.1.3 培养基 营养琼脂培养基成分 :蛋白胨 10 g,
牛肉膏 3 g,NaCl 5 g,琼脂 15 g,H2O 1 L ;马铃薯
葡萄糖琼脂培养基成分:马铃薯 200 g,葡萄糖 20 g,
琼脂 15 g,H2O 1 L ;高氏 1 号培养基成分 :可溶性
淀 粉 20 g,KNO3 1 g,K2HPO4 0.5 g,MgSO4·7H2O
0.5 g,NaCl 0.5 g,FeSO4·7H2O 0.01 g, 琼 脂 15 g,
H2O 1 L。
1.2 方法
1.2.1 分离方法 采用灭菌棉签擦拭冰箱的冷藏室
和冰箱门内壁,后放入灭菌试管中,带回实验室分析。
此外,将预先配制好的营养琼脂(NA)、马铃薯葡
萄糖琼脂(PDA)和高氏 1 号培养基平板放入冰箱
冷藏室中的不同位置,打开盖子,过夜放置,收集
冰箱中悬浮的微生物,后 30℃倒置培养 7 d。擦拭
冰箱内壁的棉签采用无菌水洗涤,以 10 倍梯度逐级
稀释,分别取 100 μL 不同稀释梯度的菌液涂布于营
养琼脂、马铃薯葡萄糖琼脂和高氏 1 号培养基平板
上,30℃倒置培养 7 d。随机挑取培养基上不同形态
的菌株进行纯化,制备菌株的甘油种,保存于 -80℃
冰箱。
1.2.2 微生物鉴定 细菌菌株采用 16S rRNA 基因
PCR 扩增测序,引物为 27F 和 1492R[2]。DNA 提取
采用煮沸法[3],取 2 mL 菌液于离心管中,12 000 r/min
离心,弃上清,收集菌体,后加入无菌双蒸水 200
μL,涡旋均匀。95℃水浴 5 min,12 000 r/min 离心 1
min,以 2 μL 上清液作为模板。对于少数 PCR 扩增
失败的菌株,则弃去煮沸的上清液,采用 CTAB 法[4]
进行 DNA 提取。真菌 DNA 亦采用 CTAB 法提取。酵
母菌采用 26S rRNA 基因 PCR 扩增测序,引物为 NL1
和 NL4[5],霉菌则采用 ITS 测序,引物为 ITS1 和
ITS4[5](表 1)。25 μL PCR 扩增体系包括:1×Buffer,
dNTP 200 μmol/L,引物各 0.2 μmol/L,EasyTaq 酶 1.25
U。细菌的 PCR 扩增程序为 :95℃ 3 min ;94℃ 30 s,
56℃ 30 s,72℃ 1.5 min,30 个循环 ;72℃ 20 min,
目的片段约为 1.5 kb。真菌的 PCR 扩增程序 :95℃
3 min ;94℃ 30 s,53℃(26S rRNA)或 55℃(ITS)
30 s,72℃ 40 s,30 个循环 ;72℃ 20 min。26S rRNA
基 因 和 ITS 目 的 片 段 分 别 约 为 680 bp 和 700 bp。
PCR 产物采用加入 Gold View 的 1% 琼脂糖凝胶电泳
检验,由英潍捷基(上海)贸易有限公司测序。将
获得的所有菌株的测序结果在 http ://www.ncbi.nlm.
nih.Gov/ 网站进行 BLAST,获得与之同源性最高的
已知菌株。冰箱中分布广泛的真菌还采用扫描电镜
表 1 用于细菌和真菌鉴定的通用引物
基因 引物名称 引物序列(5-3) 退火温度(℃)
16S rRNA 27F AGAGTTTGATCCTGGCTCAG 56
1492R GGTTACCTTGTTACGACTT
26S rRNA NL1 GCATATCAATAAGCGGAGGAAAAG 53
NL4 GGTCCGTGTTTCAAGACGG
ITS ITS1 TCCGTAGGTGAACCTGCGG 55
ITS4 TCCTCCGCTTATTGATATGC
观察其形态,方法参见文献[6]。
2 结果
2.1 家庭冰箱中的细菌分布情况
从 5 个家庭冰箱中分离到细菌 84 株,16S rRNA
基因序列分析发现,它们涵盖了 28 个属,22 个科,
10 个目,6 个纲,4 个门。在属水平上的分布情况
如表 2 所示,家庭冰箱中的细菌主要以芽孢杆菌
(Bacillus)、 葡 萄 球 菌(Staphylococcus)、 库 克 氏 菌
2013年第2期 197羊宋贞等 :家庭冰箱中的微生物种类调查
(Kocuria)和假单胞菌(Pseudomonas)4 个属的菌株
为主,分别占分离总菌数的 16.67%、13.10%、11.90%
和 7.14%。其次为类芽孢杆菌(Paenibacillus)、微杆
菌(Microbacterium)、短波单胞菌(Brevundimonas)、
短杆菌(Brevibacterium)、短状杆菌(Brachybacterium)
和玫瑰单胞菌(Roseomonas)等 6 个属,均分别占分
离总菌数的 3.57%。其他属的菌株均不足 2%,包括
了 Acinetobacter、Carnobacterium、Cellulosimicrobium、
Chruseobacterium、Curtobacterium、Enterococcus、Exi-
guobacterium、Janibacter、Leucobacter、Lysinibacillus、
Massilia、Nocardiopsis、Oceanobacillus、Rahnella、St-
reptomyces、Arthrobacter、Micrococcus、Stenotropho-
monas 等 18 个属。
5 个家庭冰箱中有 4 个均分离到了 Bacillus 属的
菌株,主要为解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefacien)、
蜡样芽孢杆菌(B. cereus)、巨大芽孢杆菌(B. mega-
terium) 和 产 硫 芽 孢 杆 菌(B. thioparans)。Staphy-
lococcus 属的菌株在 4 个家庭冰箱中也均有分布,主
要以溶血性葡萄球菌(S. haemolyticus)和人葡萄球
菌(S. hominis)为主。Kocuria 属的菌株也分布在 4
个家庭冰箱中,以沼泽考克氏菌(K. palustris)和嗜
根考克氏菌(K. rhizophila)为主。Pseudomonas 属的
菌株在 3 个家庭冰箱中得到分离,主要以稻皮假单
胞菌(P. oryzihabitans)为主。其余 24 个属的菌株
仅零星分布于 1-2 个家庭冰箱中。家庭冰箱中的细
菌在门水平上的分布情况如图 1 所示,主要以硬壁
菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)为主,
分别占分离总菌数的 41.67% 和 36.90%。其次为变
形菌门(Proteobacteria),占 20.23%(α-protebacteria、
β-protebacteria 和 γ-protebacteria 3 个纲分别占 7.14%、
1.19% 和 11.9%)。拟杆菌门(Bacteroidetes)仅占分
离总菌数的 1.19%。表 2 家庭冰箱中分离的细菌数量

家庭冰箱
所占比例(%)
Li Lu Wang Yang Zhu
Acinetobacter / / 1 / / 1.19
Arthrobacter / 1 / 1 / 2.38
Bacillus 3 7 / 2 2 16.67
Brachybacterium 3 / / / / 3.57
Brevibacterium 2 / / 1 / 3.57
Brevundimonas 1 2 / / / 3.57
Carnobacterium 1 / / / / 1.19
Cellulosimicrobium / / / / 1 1.19
Chryseobacterium / / 1 / / 1.19
Curtobacterium / / / / 1 1.19
Enterococcus / / / / 1 1.19
Exiguobacterium / / / 1 / 1.19
Janibacter / / / / 1 1.19
Kocuria 1 6 1 / 2 11.90
Leucobacter / / / 1 / 1.19
Lysinibacillus / / / / 1 1.19
Massilia 1 / / / / 1.19
Microbacterium / / 2 1 2 5.95
Micrococcus / / / 1 1 2.38
Nocardiopsis / / / / 1 1.19
Oceanobacillus / / / / 1 1.19
Paenibacillus 3 2 / / / 5.95
Pseudomonas 3 / 2 / 1 7.14
Rahnella / / 1 / / 1.19
Roseomonas / / 1 2 / 3.57
Staphylococcus 3 1 / 5 2 13.10
Stenotrophomonas 2 / / / / 2.38
Streptomyces / 1 / / / 1.19
“/”:未分离到该属的菌株,下同。
36.90%
1.19%
41.67%
7.14%
1.19%
11.90%
Actinobacteria
Bacteroidetes
Firmicutes
β-proteobacteria
γ-proteobacteria
α-proteobacteria
图 1 家庭冰箱中的细菌在门水平上的分布
84 株细菌中有 14 株为致病菌,占 16.67%。它
们主要以 Staphylococcus 属的菌株为主,除溶血性葡
萄球菌(S. haemolyticus)和人葡萄球菌(S. hominis)
外,还包括了阿尔莱特葡萄球菌(S. arlettae)、山羊
葡萄球菌(S. caprae)、上皮葡萄球菌(S. epidermi-
dis)、科氏葡萄球菌(S. cohnii)、松鼠葡萄球菌(S.
sciuri)、鸡葡萄球菌(S. gallinarum)和腐生葡萄球
菌(S. saprophyticus),广泛分布于 4 个家庭的冰箱
中。此外,冰箱中的致病菌还包括了藤黄微球菌
(Micrococcus luteus)、水生拉恩氏菌(Rahnella aqua-
tilis)和鹑鸡肠球菌(Enterococcus gallinarum)。这些
菌株均为致病菌或条件致病菌,感染对象为人或动
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第2期198
物,表明家庭冰箱中存在着致病风险。
2.2 家庭冰箱中的真菌分布情况
从 5 个家庭冰箱中分离到真菌 74 株,26S rRNA
基因或 ITS 序列分析发现,它们涵盖了 23 个属,17
个科,16 个目,11 个纲,3 个门。在属水平上的分
布情况如表 3 所示,家庭冰箱中的真菌主要以枝孢
菌(Cladosporium)、曲霉(Aspergillus)和青霉(Pen-
icillium)3 个 属 的 霉 菌 为 主, 分 别 占 真 菌 总 数 的
31.08%、20.27% 和 12.16%,代表菌株的扫描电镜
观察结果如图 2 所示。其余属的菌株所占比例均分
别不足 3%,包括了 Aureobasidium、Candida、Chae-
tomium、Cochliobolus、Cryptococcus、Emericella、Eur-
otium、Eutypella、Fusarium、Hanseniaspora、Hort-
aea、Lacazia、Meyerozyma、Phlebia、Pichia、Pleu-
rotus、Pseudozyma、Rhizomucor、Rhodotorula、Toxico-
cladosporium 等 20 个 属。Cladosporium 属 的 菌 株 主
要由球孢枝孢(C. sphaerospermum)或枝状枝孢(C.
cladosporioides)组成,在 5 个家庭的家庭冰箱中均
有分布。Aspergillus 属的菌株主要以杂色曲霉(A.
versicolor)和聚多曲霉(A. sydowii)为主,在 5 个
家庭冰箱中也均有分布。Penicillium 属以草酸青霉
(P. oxalicum)为主,分布在 4 个家庭冰箱中。其他
属的菌株仅零星分布于 1-2 个家庭冰箱中。家庭冰
表 3 家庭冰箱中分离的真菌数量

家庭冰箱
所占比例(%)
Li Lu Wang Yang Zhu
Aspergillus 3 3 1 7 1 20.27
Aureobasidium / / 1 / / 1.35
Candida / / 2 / / 2.70
Chaetomium 1 / / 1 / 2.70
Cladosporium 5 4 2 4 8 31.08
Cochliobolus / 1 / 1 / 2.70
Cryptococcus / / / / 2 2.70
Emericella / / / 1 / 1.35
Eurotium / / / 1 / 1.35
Eutypella / 1 / / / 1.3
Fusarium / / 1 / 1 2.70
Hanseniaspora 1 / / / / 1.35
Hortaea 1 / / / / 1.35
Lacazia / / / 2 / 2.70
Meyerozyma / / 1 / / 1.35
Penicillium / 3 2 2 2 12.16
Phlebia / / / 1 / 1.35
Pichia 1 / / / / 1.35
Pleurotus / / / 1 / 1.35
Pseudozyma / / / / 1 1.35
Rhizomucor / 1 / / / 1.35
Rhodotorula / / 2 / / 2.70
Toxicocladosporium / / 1 / / 1.35
a-d :枝孢菌 ;e-h :曲霉 ;i-l :青霉
图 2 家庭冰箱中部分真菌的扫描电镜图
a b c d
e f g h
i j k l
2013年第2期 199羊宋贞等 :家庭冰箱中的微生物种类调查
箱中的真菌在门水平上的分布如图 3 所示,主要以
子囊菌门(Ascomycota)为主,约占分离总菌数的
89.19%, 其 次 是 担 子 菌 门(Basidiomycota), 占 总
菌数的 9.46%。未知菌门(Unknown)最少,仅占
1.35%。
分离得到的 74 株真菌中有 4 株为致病菌,约占
5.4%,包括了黑色毛壳菌(Chaetomium nigricolor)、
威尼克何德霉(Hortaea werneckii)、Lacazia loboi 和
Pseudozyma aphidis。这些致病菌零星分布于 3 个家
庭冰箱中。与细菌相比,真菌中的致病菌数量相对
较少,分布较为随机。
存在着严重的霉菌污染,但未对霉菌的种类进行详
细的研究。本研究也取得了类似的结果,发现家庭
冰箱中的真菌主要是以 Cladosporium、Aspergillus 和
Penicillium 属的霉菌为主,其他属的菌株仅零星分
布于不同的冰箱中。通过本研究可以发现,家庭冰
箱中生活着种类丰富的微生物,长期低温的环境并
不像常人想象的那样能消灭微生物。
本研究从家庭冰箱中分离得到微生物 158 株,
其中致病菌 18 株,约占 11.39%。致病菌中有 14 株
为细菌,构成了家庭冰箱中的主要致病菌。它们大
部分为 Staphylococcus 属的菌株,在 4 个家庭冰箱中
均得到分离,这些菌株对人或动物具有致病性,且
大部分的宿主为人。真菌致病菌相对较少,且分布
较为分散。家庭冰箱中的这些致病菌可能引起的疾
病较为广泛,不仅仅局限于消化系统的疾病,而是
能够引起呼吸系统、泌尿系统、血液系统、皮肤、
肌肉等病变,如多种类型的皮癣、膀胱炎、败血症等。
Dugleux 等[10]对 11 个患败血症病人病因研究发现,
致病原是储存在冰箱中的肠胃营养添加剂中出现了
阴沟肠杆菌的污染。由此可见,家庭冰箱中存在较
高的致病风险,对人体的潜在威胁不容小觑。家庭
冰箱中储存的物品较为复杂,包括生鲜的瓜果蔬菜、
鱼肉蛋奶等,这些食品的来源也极为复杂,涉及的
场所有农田土壤、菜市场、家禽家畜养殖场、水产
养殖场、屠宰场等,使得家庭冰箱中微生物的群落
构成也极为复杂,从而增加了冰箱的致病风险。因此,
人们在使用冰箱过程中应注意定期对其进行清洗和
消毒,以保持清洁的环境,减少致病菌的数量[11],
目前市场上专门针对冰箱的消毒产品仍有待研发。
4 结论
本研究结果表明,家庭冰箱中生活着种类丰富
的微生物。其中,细菌主要以芽孢杆菌(Bacillus)、
葡萄球菌(Staphylococcus)、库克氏菌(Kocuria)和
假单胞菌(Pseudomonas)属的菌株为主,广泛分布
于家庭冰箱中。真菌则以枝孢菌(Cladosporium)、
曲 霉(Aspergillus) 和 青 霉(Penicillium) 属 的 霉
菌为主。家庭冰箱中的致病菌主要为葡萄球菌属
(Staphylococcus)的菌株,包括了溶血性葡萄球菌(S.
haemolyticus)、人葡萄球菌(S. hominis)、上皮葡萄
图 3 家庭冰箱中的真菌在门水平上的分布
89.19%
1.35%9.46% Ascomycota
Basidiomycota
Unknown
3 讨论
冰箱作为家庭生活的必备电器之一,在我国
具有很高的普及率。随着生活节奏的加快,人们越
来越习惯于将大量的食物储存其中,他们认为冰箱
中的食物是最“安全”的,也常直接生食储存其中
的水果、蔬菜等食物。事实上,冰箱的低温环境并
不能杀死由空气、食物或其他储藏物品带入到冰箱
中的微生物,只能延缓部分微生物的生长速度,人
们食用后依然会引发疾病。周宇光等[7]就从家庭
冰箱存放的蔬菜等食物中分离到了 34 株产生不良
气味的冷育细菌。家庭冰箱里的微生物主要由哪些
种类组成?是否存在潜在的致病风险?了解这些问
题有助于人们在日常生活中科学合理地使用冰箱和
养成良好的饮食习惯。为此,本研究对随机选取的
5 个家用冰箱中的细菌和真菌进行了分离培养和鉴
定。研究结果表明,家庭冰箱中的细菌以 Bacillus、
Staphylococcus、Kocuria 和 Pseudomonas 属 的 菌 株 为
主,其他属的菌株零星分布于不同家庭冰箱中。祝
白春等[8]、辛克铭等[9]的研究均发现饮食业冰箱中
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第2期200
球菌(S. epidermidis)等,这些菌株对人或动物具有
致病性,家庭冰箱存在潜在的致病风险。因此,冰
箱的安全问题应引起足够的重视,人们在食用冰箱
储存的食物时应先认真清洗其表面,或用开水浸泡
灭菌,尽量避免直接生食。此外,还应加强对冰箱
的定期清洁和消毒,以保障饮食的安全。
参 考 文 献
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(责任编辑 马鑫)