鲜肉因其丰富的营养成分和充足的水分，被认为是各种腐败菌和病原微生物的理想培养基。中国是最大的鸭肉生产国，年产量达300万吨。生鸭肉因其美味深受中国及东南亚地区消费者的认可。但由于生鸭肉的特性，很容易被微生物污染，导致鸭肉变质。鲜肉的保存方法多种多样，其中低温保存是最重要的措施。然而，冰鲜鸭肉普遍存在变质现象。因此，采用多种保鲜方法是必要的。人们对合成防腐剂的安全性日益担忧，促进了食品行业寻找天然替代品。除了低温，畜牧业还需要其他有效、副作用小的措施。引入天然抗菌剂是肉类保鲜的热点，因为它可以抑制腐败菌的生长，延长保质期。
曲酸是由米曲霉和黄曲霉等真菌分泌的一种天然有机酸。曲酸及其衍生物已被广泛用于食品添加剂，在蘑菇、菠菜和虾类中具有防止酶解褐变反应、抗病毒和抗菌的生物活性。以往的报道显示，曲酸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等食源性细菌保持较强的抑制作用，不能被细菌利用。另一方面，研究表明，在50 种不同的天然抗菌剂中，乙酸和曲酸分别在6 d和8 d内呈现出抑制冰鲜鸭肉中腐败菌生长和保持其良好品质的良好性能。同时，化学安全性也给曲酸在保鲜产品中带来了广泛的用途。
冰鲜肉中变质的优势菌种包括肠杆菌、乳酸菌（LAB）、假单胞菌、环丝菌、李斯特菌等，其密度很容易达到8 lg(CFU/g)。虽然对微生物引起肉类腐败的作用研究较多，但这些研究大多集中在少数几种细菌上，缺乏细菌数量和群落组成的综合图谱。天然抗菌剂主要影响肉类中的细菌群落。因此，动态细菌群落监测有助于揭示抗菌活性。
武汉轻工大学的Wenfu Hou、Hongxun Wang等在本研究中利用高通量测序方法，研究曲酸对肉品腐败菌的抗菌活性，并监测肉品腐败过程中的细菌群落变化。
0.4%和0.8%曲酸处理的冰鲜鸭肉最初的细菌总数低于0.1%曲酸处理的样品和阴性对照。阴性对照在整个贮存过程中呈急剧上升趋势，然而，曲酸对细菌的抑制作用呈浓度依赖性。根据国际食品微生物规范委员会规定，细菌总数7.0 lg(CFU/g)是新鲜肉类的上限。阴性对照组在第5天达到7.0 lg(CFU/g)，而0.1%和0.4%曲酸处理的样品分别在第5天和第6天达到上限。在第8天，0.8%曲酸处理样品的细菌数增加到6.5 lg(CFU/g)。然而，其他样品的细菌数却达到了8 lg(CFU/g)左右。因此，0.8%的曲酸的抗菌活性最好，可以延缓近3～4天（图1）。
图1 曲酸处理的冷藏鸭肉样品在4℃贮存期间的总细菌数
总挥发性基氮（TVB-N）
TVB-N主要包括三甲胺（TMA）、氨和二甲胺（DMA），被认为是肉类新鲜度的重要质量参数。TVB-N反映的是后期的腐败程度，而不是新鲜程度。图2显示了冰鲜鸭肉样品在曲酸处理下的TVB-N值。所有样品的TVB-N值在2 d都保持在3～5 mg/100 g。随后，未处理组和0.1%曲酸组的平均TVB-N值急剧上升，在第6天达到10 mg/100 g左右。相反，高浓度组的TVB-N值在第6天之前保持稳定趋势。在第8天，所有组别的TVB-N值达到最高。但0.8%曲酸组的TVB-N值在所有样品中最低（8.75 mg/100 g），其TVB-N值比0.4%曲酸组下降了34.55%，有显著差异（P＜0.05），说明0.8%曲酸对冰鲜鸭肉的保鲜效果更好。TVB-N是蛋白质经酶和细菌分解后的产物。高浓度的曲酸对细菌活性有抑制作用。因此，TVB-N值在保鲜期间有降低的趋势。
图2 曲酸处理的冰鲜鸭肉样品在4℃贮存期间的TVB-N值
对5组样本（阴性对照组、Day 6-0%-处理组、Day 6-0.1%-处理组、Day 6-0.4%-处理组、Day 6-0.8%-处理组）的16S rRNA的V3-V4区进行扩增和测序。平均分别获得35 455、39 297、32 768、35 487、40 021条高质量序列，序列平均长度为445、449、449、449 bp。
用ACE和香农指数分别反映群落丰富度和多样性。阴性对照组的ACE指数明显高于Day 6组（P＜0.01），说明贮藏6 d后，群落丰富度明显下降（图3A）。香农指数方面，阴性对照组明显高于Day 6组。Day 6-0.4%处理组和Day 6-0.8%处理组高于低浓度组（图3B），低浓度组的细菌数较高，说明曲酸的浓度影响了细菌群落的生物多样性。在稀疏度分析中，各个稀疏度曲线在达到一个平台之前也呈现相似的状态。结果表明，这种测序水平是合理的，可以用来反映细菌系统型。
A. OUT指数；B.香农指数。
图3 OUT等级的ACE和香农指数
细菌组成
热图聚类分析（图4）通过不同的颜色深度来呈现属的相对丰度。热图根据相似丰度对菌属进行分组。结果显示，4个Day 6组聚在一起，显示出相似的细菌组成。与Day 6-0.4%处理组和Day 6-0.8%处理组相比，Day 6-0%处理组和Day 6-0.1%处理组的乳酸菌、库特氏菌、漫游球菌、肠球菌、魏斯氏菌、节杆菌、假单胞杆菌的相对丰度较低。相反，Day 6-0%处理组和Day 6-0.1%处理组中的紫色杆菌增殖较多（图4）。热图分析直观地显示了不同处理下样品间不同的细菌群落。阴性对照组的细菌主要来自环境和屠宰加工过程，但经过贮藏后，抗菌化合物或细菌的相互作用可能会降低其成分。
图4 属水平微生物群落的相对丰度
本研究以低温和不同曲酸浓度下贮存的肉样为研究对象，观察和评价了腐败过程中冰鲜鸭肉的细菌群落组成。通过高通量测序数据结合化学分析和细菌计数，绘制了变质过程中微生物和生化变化的综合图谱。曲酸能够维持冰鲜鸭肉的保质期（8 d），反映在感官品质、细菌数量和TVB-N值上。经曲酸处理的冰鲜鸭肉至少延长了2 d保质期（增加了近30%），有利于保持较好的品质，在一定程度上减少了损失。此外，曲酸还影响了冰鲜鸭肉的细菌群落组成，对一些腐败菌表现出不可忽视的抗菌活性。假单胞菌种被曲酸显著抑制。同时，环丝菌表现出较高的耐药性，并在存放6 d后成为曲酸处理样品的优势菌。需要进一步研究了解曲酸对假单胞菌的活性机制，以及环丝菌对曲酸的耐药机制。
Characterization of spoilage bacterial communities in chilled duck meat treated by kojic acid
Wenfu Houa,*, Qiqi Yuea, Wen Liua, Ji Wua, Yang Yib, Hongxun Wangb,*
a College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan, Hubei, 430023, China
b School of Biological and Pharmaceutical Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan, Hubei, 430023, China
*Corresponding authors.
E-mail address: 119075816@qq.com
Abstract
Chilled duck meat is a popularly consumed meat in China but easily perishes at room/low temperature. Kojic acid is usually used as an antimicrobial. This study investigated the sensory scores, total bacteria number, and total volatile base nitrogen (TVB-N) value of chilled duck meat under kojic acid treatment during storage. The results presented that kojic acid suppressed the growth of spoilage bacteria and prolonged the shelf-life of chilled duck meat by at least two days. In further investigation, the bacterial community composition was explored through high-throughput sequencing. Pseudomonas spp. were the predominant spoilage bacteria after 6-day storage and were significantly suppressed by kojic acid. Besides, Brochothrix showed drug resistance and became the dominant bacteria in the kojic acid treated sample after 6-day storage. In conclusion, kojic acid maintained the sensorial, chemical, and microbial quality of duck meat stored at low temperatures. Meanwhile, kojic acid enriched the bacteria composition and showed strong antimicrobial activity against Pseudomonas spp.
该文章《Characterization of spoilage bacterial communities in chilled duck meat treated by kojic acid》发表于Food Science and Human Wellness 2021年第1期72-77页。点击下方阅读原文即可查看摘要原文。
翻译：梁安琪；编辑：袁艺；责编：张睿梅
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