Food Chem|南京农业大学黄明教授团队:肉类产品中细菌芽孢控制的研究进展与策略演进:萌发机制、新兴控制技术及未来展望

细菌芽孢主要由芽孢杆菌属和梭菌属产生，凭借其对热力、化学及物理处理的极强抗性，成为肉类产业面临的持续性挑战，常导致肉类产品腐败变质和食源性疾病发生。传统热力灭菌虽为常用控制手段，但易破坏产品的感官与营养品质。在欧洲和北美，微生物导致的肉类腐败约占食品总损失的 21%，中国流通零售环节的肉类损失中也有 8% 源于微生物污染，且高达 60% 的包装肉类产品中存在芽孢，低浓度芽孢在适宜条件下即可萌发。尽管多国已制定相关管控标准，但芽孢的强抗性仍使控制难度较大，因此亟需开发高效、温和且能保留产品品质的芽孢控制策略，这也推动了对芽孢萌发机制、新型灭活技术及天然抑制物质的深入研究。

1. 肉类中主要芽孢形成细菌及抗性特征

芽孢杆菌属（如枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌）和梭菌属（如产气荚膜梭菌、腐败梭菌）是导致肉类腐败的主要芽孢形成菌，前者多见于有氧环境下的肉类产品，易引发黏液产生、色泽劣变，后者在真空包装冷藏肉类中更为突出，常导致胀袋、异味等问题。

这些芽孢的耐热性极强，其耐热性常用 D 值（特定温度下杀灭 90% 芽孢所需时间）和 z 值（D 值下降一个对数周期所需升高的温度）衡量，且耐热性受菌株种类、食品基质、恢复条件等多种因素影响，单一热力处理难以彻底灭活且易损伤产品品质。

2. 芽孢萌发机制与核心调控因素

芽孢萌发分为营养型和非营养型两类：营养型萌发依赖氨基酸（如 L - 丙氨酸）、糖类等营养物质与芽孢内膜上的萌发受体（GRs）结合启动；非营养型萌发则由高压、热激活、表面活性剂等因素触发，无需 GRs 参与，可通过激活皮层溶解酶（CLEs）、促进二吡啶甲酸钙（CaDPA）释放等途径完成。

芽孢萌发过程涉及多种关键蛋白调控，如芽孢杆菌属的 GerA、GerB 等 GRs，梭菌属特有的皮层溶解酶 SleC，以及促进 germinant 渗透的 GerP 蛋白等，不同属种芽孢的萌发分子机制存在显著差异。

3. 芽孢控制的三阶段核心策略

有效诱导萌发：利用营养 germinant（如 AGFK 混合剂、L - 丙氨酸）或非营养因素（如 60-80℃热激活、100-600 MPa 高压）诱导芽孢萌发，使其从休眠抗性状态转变为易被灭活的营养体状态。

温和物理灭活：萌发后的芽孢对温和处理敏感性显著提升，采用 80-90℃温和加热、超声波、冷等离子体、脉冲电场（PEF）等技术，可在保留肉类品质的前提下实现高效灭活，且多种技术组合使用（如热超声、高压 + 温和加热）能进一步提升效果。

靶向抑制：药食同源材料（MEHMs）中的酚类化合物（如甘草黄酮、姜黄素）、精油（如肉桂油、丁香油）等生物活性物质，可通过破坏芽孢结构、干扰萌发信号通路或抑制芽孢萌发后生长等方式，实现对残留芽孢的靶向控制，且安全性高、消费者接受度好。

4. 现有研究不足与未来方向

目前对梭菌属芽孢萌发的分子机制、组合处理的协同作用机理仍缺乏深入理解，多数研究聚焦于 MEHMs 粗提物，对单一活性成分的作用靶点尚不明确。

未来需强化梭菌属芽孢萌发机制研究、设计工业化适用的三阶段整合工艺、开发针对残留芽孢的精准抑制技术，并在实际加工储存条件下系统验证策略的有效性，推动实验室成果向产业应用转化。

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