《食品科学》：减菌技术在冷却肉关键安全控制点抑菌分子机制的研究进展

冷却肉在屠宰、分割、贮藏销售过程中极易受到单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、大肠杆菌O157:H7（Escherichia coli O157:H7）等致病菌以及假单胞菌（Pseudomonas spp.）、热杀环丝菌（Brochothrix thermosphacta）、乳酸菌（LAB）等腐败菌的污染。为提高肉品安全性并延长其货架期，肉类工业生产者在各个环节采用了不同的栅栏因子以协同控制微生物的生长，比较常见的有在屠宰环节中使用有机酸喷淋胴体，在分割环节中利用电解水对加工接触面和设备工具进行清洗消毒，以及在贮藏销售环节中对冷却肉进行气调包装等。

山东农业大学食品科学与工程学院的杨 君、杨啸吟*、张一敏*等人以冷却肉生产过程中的动物屠宰、胴体分割和冷却肉贮藏销售这3 个关键安全控制点为主线，针对各节点所采取的有机酸喷淋、电解水清洗和气调包装3 种重要栅栏因子减菌处理手段，通过总结、分析细菌胞内蛋白质和代谢物的变化水平来揭示这些减菌措施对细菌蛋白表达和代谢通路调控的影响，为全面理解上述减菌措施的减菌机制提供理论依据，并为企业科学设计配套栅栏技术提供便利，提高杀菌的针对性和有效性。

1、有机酸抑菌机理（动物屠宰环节）

目前关于有机酸抑菌机理的解释多为有机酸以未解离的形式自由扩散进入细菌细胞内部，并在其中解离产生H + 导致细胞质酸化，进而干扰细菌的DNA表达和转录，以及蛋白的表达，引起细菌能量失衡。但鉴于微生物体内所发生的生化反应的复杂性，传统有机酸抑菌理论并不适用于所有的微生物。经有机酸处理后，L. monocytogenes、E. coli、恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）等不同细菌的蛋白质表达和代谢物合成会发生不同的变化（表1），进而细菌结构会遭到破坏或其代谢发生紊乱，以达到抑菌的效果。

2、电解水抑菌机理（胴体分割环节）

冷却肉的初始微生物污染除来自屠宰环节中的胴体污染外，分割时所用的刀具以及操作接触面也是另一重要污染源。有研究表明，肉牛屠宰线中案板上有高达5.09（lg（CFU/cm 2 ））的细菌，每把刀具上的菌落总数也高达6.54（（lg CFU））。因此，对加工工具进行严格的清洗和消毒尤为重要。

电解水是一种具有消毒功能的溶液，其生产是利用电化学方法，将低浓度的电解质溶液（如NaCl溶液、稀盐酸溶液或两者的混合溶液）在电解槽内进行电解，使其pH值、氧化还原电势（ORP）、有效氯浓度（ACC）、ROS等发生一系列变化。电解水不仅制取方便、成本低廉、贮藏稳定、广谱高效，还能够有效降低次氯酸钠与食品中的有机物发生反应生成含氯副产物的风险。

3、气调包装抑菌机理（冷却肉贮藏销售环节）

干扰细菌胞内代谢相关的蛋白表达

相较于其他优势腐败菌，包装内CO 2 对假单胞菌的抑制效果较为明显。研究显示，类似于石炭酸对P. putida关键代谢酶的抑制作用，CO 2 也可以抑制P. fluorescens TCA循环中异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、顺乌头酸酶、琥珀酸脱羧酶和延胡索酸水合酶的活性，进而降低细菌对碳源的利用率，造成细菌能量代谢紊乱。

影响细菌细胞结构相关的蛋白表达

CO 2 会作用于细胞膜脂质来影响细胞膜通透性，也可能会抑制某些转运酶的表达来降低细胞吸收离子的能力。Kolbeck等发现70% O 2 /30% CO 2 气调包装下，冷生明串珠菌（Leuconostoc gelidum）细胞膜上参与锰离子和钴离子转运的ATP结合盒式（ABC）转运蛋白表达量发生下调，这破坏了该菌金属离子跨膜转运的动态平衡，该研究为上述理论提供了依据。

包装体系内的菌群拮抗作用

有些气调包装系统能够诱导菌群结构朝向有利于冷却肉货架期延长的方向发展，例如，低氧包装贮藏后期的优势菌群乳酸菌能分泌乳酸、过氧化氢和细菌素等抑菌代谢物，拮抗抑制其他细菌的生长。然而，Nilsson等却发现某些麦芽糖C. divergens并不会产生细菌素等抑菌物质，而主要是通过竞争葡萄糖来降低L. monocytogenes的生长速率，并导致其嘌呤和嘧啶代谢被抑制。

细菌对气调包装的耐受机制

虽然气调包装能够抑制冷却肉中大多数细菌的生长，但B. thermosphacta、C. divergens、C. maltaromaticum、Leu. gelidum、伴气明串珠菌（Leuconostoc gasicomitatum）、发光杆菌属（Photobacterium spp.）等细菌会通过调节自身蛋白表达和代谢活动来维持细菌内环境稳态和结构稳定，从而适应包装中的气体环境（点击下方 阅读原文 即可查看表3）。

4、3 种减菌技术的协同减菌机制

食源性致病菌和腐败菌的生长是影响冷却肉安全性与货架期的关键因素，因此如何对二者实施全链条的有效控制一直是肉类企业实际生产中的迫切需求。对于有机酸胴体喷淋、电解水清洗减菌以及气调包装技术这3 种常用栅栏因子，除已知的传统抑菌机制外，了解其对细菌蛋白表达和代谢物合成的分子调节机制将直接决定着未来实施这些措施的最终抑菌效果。

综上所述，基于冷却肉生产的屠宰、分割、贮藏销售3 个关键环节的有机酸胴体喷淋、电解水清洗以及气调包装技术均主要通过干扰细菌的糖代谢（糖酵解和TCA循环）、氨基酸代谢进程从而抑制食源性致病菌和腐败菌的增殖。

结语

虽然有机酸胴体喷淋、电解水清洗减菌以及气调包装技术3 种减菌技术的分子机制正在逐渐完善，但目前对有机酸分子抑菌机理的研究还大多停留在致病菌的蛋白表达层面上，对其代谢层面上的抑菌机制还有待进一步探索，并且当前对有机酸抑制腐败菌的作用机理也所知甚少。在细菌产生应激反应时，分子伴侣蛋白对调控其转录和细胞凋亡等复杂通路至关重要，因此可从蛋白互作图谱入手，找寻有意义的应激网络调控通路，从而为阐明细菌适应环境胁迫的分子机制提供研究新思路。

本文《减菌技术在冷却肉关键安全控制点抑菌分子机制的研究进展》来源于《食品科学》2021年42卷21期235-245页，作者：杨君，罗欣，梁荣蓉，朱立贤，韩明山，杨啸吟，张一敏。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201008-039。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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