牛至精油气相熏蒸抑制亚致死态大肠杆菌O157:H7修复及其对解冻猪肉品质的影响

牛力源1,2,吴小桥1,霍遵屹1,吕 静1,2,相启森1,2,张志坚1,*

(1.郑州轻工业大学食品与生物工程学院,河南 郑州 450001;2.冷链食品加工与安全控制教育部重点实验室,河南 郑州 450001)

摘 要:在冷冻肉的加工与流通过程中,冷冻胁迫环境会诱导肉中有害微生物处于亚致死损伤状态,其在肉品解冻、加工等环节极易恢复生长繁殖,对消费者健康造成潜在威胁。本研究首先采用选择性平板计数法,阐明冷冻胁迫下猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7的形成规律,然后通过测定不同溶剂中6 种植物源抑菌剂气相熏蒸对大肠杆菌O157:H7的最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC),筛选最适抑菌剂及其溶剂,探究其对解冻猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7修复的影响,并通过测定菌落总数、pH值、色泽、质构特性和硫代巴比妥酸反应物值等指标,对解冻猪肉品质进行评价。结果表明:在-20 ℃下,猪肉中大肠杆菌O157:H7的亚致死率随冻藏时间的延长显著提高(P<0.05);以丙二醇或无水乙醇为溶剂的牛至精油气相熏蒸对大肠杆菌O157:H7的抑制效果最好,MIC分别为625、312.5 μL/L;将冻藏15 d的猪肉解冻并冷藏24 h后发现,仅使用丙二醇解冻的猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7逐渐修复,与之相比,使用2×MIC、4×MIC和6×MIC牛至精油气相熏蒸处理后,猪肉中选择性培养基大肠杆菌O157:H7菌落数分别降低0.30、0.33、0.58(lg(CFU/g)),说明牛至精油气相熏蒸显著抑制了解冻猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7的修复;当牛至精油含量为6×MIC时,还可有效降低解冻猪肉的菌落总数,延缓脂质氧化进程,较好地维持猪肉的pH值、色泽和质构特性。

关键词:牛至精油;气相熏蒸;大肠杆菌O157:H7;亚致死损伤;解冻猪肉

随着我国经济的快速发展和居民膳食结构的持续优化,2023年全国畜禽肉产量已高达9 641万 t,持续居世界首位[1]。畜禽肉富含脂质、优质蛋白质和必需氨基酸等营养物质,是促进人体生长发育的优良食物[2]。然而,肉及肉制品在屠宰、运输、贮藏及销售过程中极易受到微生物污染[3]。现代肉品工业中通常将新鲜畜禽肉类进行冻藏以延长其货架期,但值得注意的是,冷冻环境仅能抑制部分微生物的生长和繁殖,虽能延缓肉及肉制品的腐败,却无法完全消除微生物污染风险[4]。在冷冻胁迫下,微生物的生存状态多样,主要表现为未受损、亚致死损伤及死亡3 种状态,亚致死损伤微生物虽然受到一定的损伤,但仍保留部分生理活性,其在肉品解冻等加工环节极易恢复生长繁殖,对消费者健康造成潜在威胁[5-6]

在食品工业领域,随着消费者对健康、天然产品的需求日益增长,以“纯天然”为特征的“绿色标签”食品发展趋势愈发显著。植物源防腐剂作为一类天然提取物,因其具备显著的抗菌、抗氧化等特性,近年来在保障肉制品质量与安全方面受到广泛关注。大量研究[7-8]证实,牛至精油、肉桂精油、迷迭香精油等植物源提取物及其主要活性成分(肉桂醛、香芹酚、百里香酚等)在单独或联合应用于肉及肉制品防腐保鲜的过程中均展现出较强的抗菌活性,这为利用植物源防腐剂控制肉品中的微生物污染、延长货架期及提升产品质量提供了新的思路和途径。目前,GB 2760—2024《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》[9]已将肉桂醛和百里香酚批准为可在食品中使用的天然防腐剂。气相熏蒸抑菌技术是一种通过挥发性抗菌成分的气相扩散作用实现杀菌或抑菌的方法,主要是利用具有抗菌活性的气态化合物(如臭氧和植物源抑菌剂挥发成分等)在密闭空间中均匀扩散并渗入微生物表面或内部,通过破坏细胞膜结构、干扰代谢酶功能及损伤遗传物质等方式实现杀菌或抑菌的目的[10]。有研究[11]发现,植物精油气相熏蒸的抗菌活性甚至高于液态精油。

大肠杆菌O157:H7是我国食品安全监测体系中重点防控的食源性致病菌之一,肉及肉制品是其主要的传播载体。目前已有研究[12]表明,冷冻能够诱导纯培养体系中大肠杆菌O157:H7进入亚致死态,但亚致死态大肠杆菌O157:H7在实际冷冻肉品体系中的形成规律尚不明确。因此,本研究旨在阐明冷冻胁迫下猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7的形成规律,并探究植物源抑菌剂气相熏蒸对解冻猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7修复的抑制作用以及对解冻猪肉品质特性的影响,以期为解冻肉品贮藏保鲜与质量安全控制技术的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪里脊 市售;大肠杆菌O157:H7 美国标准菌种保藏中心;牛至精油、肉桂醛、桂油、花椒精油上海源叶生物有限公司;香茅醛、迷迭香油 上海麦克林生化科技股份有限公司;胰蛋白胨大豆琼脂(tryptic soy agar,TSA)培养基、胰蛋白胨大豆肉汤(tryptic soy broth,TSB)培养基、结晶紫中性红胆盐琼脂(violet red bile agar,VRBA)培养基 北京奥博星生物技术有限责任公司;无水乙醇、KCl 天津市致远化学试剂有限公司;乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)、甘油、NaCl 北京索莱宝科技有限公司;三氯乙酸 天津市科密欧化学试剂有限公司;芝麻香油河南春芝实业有限公司;2-硫代巴比妥酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司;1,2-丙二醇、乙酸乙酯 天津市富宇精细化工有限公司。

1.2 仪器与设备

AD400C拍击式均质机 上海昂尼仪器仪表有限公司;WSC-80C全自动色差仪 北京北光试剂仪器有限公司;20049(C)紫外分光光度计 北京普析通用仪器责任有限公司;3K15高速冷冻离心机 德采实仪器设备(北京)有限公司;LDZM-60KCS立式压力灭菌锅上海申安医疗器械厂;BCD-575WDGOU1风冷变频对开门冰箱 海尔智家股份有限公司;BJ-2CD超净工作台上海博讯实业有限公司;FE28 pH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;TA.XT Plus质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司;SYG-1230恒温水浴锅 美国精骐有限公司;Tecan Spark 20M多功能酶标仪 瑞士帝肯公司;XHF-DY高速分散器 宁波新芝生物科技股份有限公司;C-MAG HS 10磁力搅拌器 艾卡(广州)仪器设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌悬液的制备

使用无菌接种环挑取-80 ℃下保藏于50%(V/V)甘油中的大肠杆菌O157:H7接种于TSA培养基,并于37 ℃恒温培养箱中培养24 h。挑取单菌落接种至20 mL无菌TSB培养基中,于37 ℃恒温摇床中培养至对数生长期(OD600 nm为0.6~0.8),细菌浓度约为108 CFU/mL。取10 mL对数生长期菌液4 ℃、6 000×g离心10 min,弃上清液,收集菌体,并使用0.85 g/100 mL NaCl无菌生理盐水漂洗2 次,最后收集菌体重悬于等体积的TSB培养基中,备用。

1.3.2 猪肉中大肠杆菌O157:H7的接种与计数

参考庄平[13]的方法,将猪肉分割成约20 g/块的小肉块(4 cm×4 cm×2 cm),用无菌水清洗干净后放入75%乙醇溶液中浸泡3 min,于超净工作台中晾干,使用紫外灯将猪肉正反面分别照射15 min,使猪肉达到无菌状态。取适量1.3.1节制备的菌悬液,在超净工作台中均匀接种至猪肉样品表面,再次晾干,使大肠杆菌终浓度分别为6.0、5.0(lg(CFU/g))。最后,将样品置于-20 ℃冰箱冷冻,间隔一定时间取样,在25 ℃下解冻1 h(肉样中心温度达2 ℃)后,参考GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物检验 菌落总数测定》[14]中的方法进行菌落计数,分别涂布于TSA和VRBA培养基,计算活菌数和亚致死率。亚致死率按式(1)计算:

式中:N1为非选择性培养基(TSA培养基)平板上形成的菌落数(lg(CFU/g));N0为选择性培养基(VRBA培养基)平板上形成的菌落数(lg(CFU/g))。

1.3.3 最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)和最小杀菌浓度(minimum bactericidal concentration,MBC)的测定

参考柴向华[15]、段雪娟[16]等的方法并稍作修改,使用气相熏蒸法测定不同植物源抑菌剂(香茅醛、桂油、肉桂醛、牛至精油、迷迭香油和花椒精油)和溶剂(丙二醇、无水乙醇、乙酸乙酯、芝麻油和甘油)对大肠杆菌O157:H7的MIC和MBC。将1.3.1节制备的大肠杆菌O157:H7菌悬液稀释至105~106 CFU/mL,取100 mL均匀涂布于TSA平板。参考段雪娟等[16]的方法计算植物源抑菌剂的含量,取0.4 mL不同含量(156.3、312.5、625、1 250、2 500 μL/L)的植物源抑菌剂(丙二醇稀释)加入培养皿,空白对照组为等体积的丙二醇,用封口膜密封后于25 ℃恒温培养箱中倒置培养24 h,观察细菌生长情况。平板上未长菌的最低抑菌剂含量则为该抑菌剂的MIC。通过菌块转移法测定MBC,使用无菌打孔器取未长菌平板上直径为6 mm的琼脂块转移到新鲜的无菌TSA平板中央,在25 ℃中继续培养24 h,仍未长菌平板的最低抑菌剂含量则为该植物源抑菌剂的MBC[15]

根据抑菌效果确定最佳植物源抑菌剂,以无菌水为空白对照,分别使用不同溶剂进行溶解,使抑菌剂终含量分别为0、156.3、312.5、625、1 250、2 500 μL/L。然后采用相同方法测定使用不同溶剂溶解抑菌剂对大肠杆菌O157:H7的MIC和MBC,确定最佳溶剂。

1.3.4 处理容器的构造

参考Choi[17]、Lee[18]等的方法,如图1所示,使用立方体处理容器(1.5 L,21 cm×14.5 cm×8 cm),将吸墨纸贴在容器盖子内侧,用于吸附抑菌剂,添加150 mL饱和KCl溶液至容器底部,25 ℃孵育24 h,使容器的相对湿度达85%左右,样品放置架位于容器中部。

图1 处理容器示意图
Fig. 1 Schematic diagram of processing chamber

1.3.5 气相熏蒸对解冻猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7的影响

将按照1.3.2节方法接种大肠杆菌O157:H7的猪肉样品于-20 ℃冷冻15 d后,放置于抑菌剂含量分别为2×MIC、4×MIC和6×MIC的处理容器中,使用丙二醇(0×MIC)为对照,在25 ℃中解冻完成(肉样中心温度达2 ℃)后,将装有样品的熏蒸容器移至4 ℃下冷藏24 h,参考GB 4789.2—2022[14]中的方法,对丙二醇对照组刚解冻后及使用丙二醇或抑菌剂熏蒸24 h后的样品进行菌落计数,分别涂布于TSA和VRBA培养基,计算TSA和VRBA培养基上的活菌数和亚致死率。

1.3.6 气相熏蒸对解冻猪肉品质特性的影响

1.3.6.1 猪肉样品的制备

将新鲜猪肉清洗干净,去掉筋膜,分割成约20 g/块的小肉块(4 cm×4 cm×2 cm),置于-20 ℃冰箱冷冻7 d后,将样品放置于处理容器中,于25 ℃解冻后,将装有样品的熏蒸容器移至4 ℃下冷藏24 h。抑菌剂含量分别为0×MIC(仅丙二醇)、2×MIC、4×MIC和6×MIC。

1.3.6.2 菌落总数的测定

参考GB 4789.2—2022[14]中的方法进行测定。称取5 g 1.3.6.1节中的解冻猪肉样品与45 mL无菌生理盐水在无菌采样袋中混合,使用无菌拍打式匀浆机拍打2 min后,将混合液进行稀释(1∶10),取100 µL稀释液均匀涂布于TSA培养基并在37 ℃恒温培养箱中培养24 h,计算菌落总数,结果以lg(CFU/g)表示。

1.3.6.3 pH值的测定

参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[19]中的方法进行测定。取5 g 1.3.6.1节中的解冻猪肉样品与50 mL KCl溶液(0.1 mol/L)混合,使用高速分散器以10 000 r/min均质2 min,25 ℃、5 000×g离心5 min后取上清,使用pH计测定上清液的pH值。

1.3.6.4 硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值的测定

参考吕娆[20]的方法,将1.3.6.1节中的解冻猪肉切碎,称取5 g样品于烧杯中,加入25 mL三氯乙酸-EDTA混合溶液(三氯乙酸和EDTA质量分数分别为7.5%和0.1%),搅拌30 min后,25 ℃、5 000×g离心10 min,取5 mL上清液与5 mL 2-硫代巴比妥酸溶液(0.02 mol/L)混合均匀,沸水浴30 min,冷却至室温后,取5 mL样品与5 mL三氯甲烷混合,振荡均匀后静置15 min,待分层后,测定上清液于532、600 nm波长处的吸光度,分别记为A532 nmA600 nm。TBARS值按式(2)计算:

1.3.6.5 色泽的测定

参考Xu Anqi等[21]的方法,使用色差仪测定猪肉样品的色泽。将1.3.6.1节中解冻猪肉表面的水分擦干,随机取样品表面3 个不同位置分别重复测定3 次,记录样品的亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)。

1.3.6.6 质构特性的测定

参考于爱缓等[22]的方法并稍作修改。将1.3.6.1节中的解冻猪肉切成3 cm×3 cm×1 cm的均匀块状,使用铝制圆柱形探头(P/50,平底,直径50 mm),在50%应变下进行循环压缩测试。参数设置:触发力5 g,测前速率2 mm/s,测试速率1 mm/s,测后速率2 mm/s。记录样品硬度、弹性、咀嚼性和回复性。

1.4 数据处理

所有实验至少重复3 次,结果表示为平均值±标准差,使用SPSS Statistics 26软件对结果进行单因素方差分析和Duncan’s多重比较检验,P<0.05表示具有显著差异,使用Origin 2021软件绘图。

2 结果与分析

2.1 冷冻胁迫下猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7形成规律

如图2、3所示,当大肠杆菌初始菌落数为6.41(lg(CFU/g))、冷冻98 d时,猪肉中活菌数(TSA培养基菌落数)降低2.35(lg(CFU/g)),VRBA培养基菌落数降低3.58(lg(CFU/g)),大肠杆菌O157:H7亚致死率达约90%;而当初始菌落数为4.98(lg(CFU/g))时,猪肉中大肠杆菌O157:H7冷冻15 d后亚致死率达80%左右。随着冻藏时间的延长,冷冻猪肉中大肠杆菌O157:H7活菌数和VRBA培养基菌落数逐渐减少,亚致死率逐渐升高,且亚致死态细菌的形成速率随初始菌落数的减少而加快。庄平[13]在对接种沙门氏菌的猪肉和牛肉的研究中也发现,冻藏期间存在大量亚致死态损伤细菌,且活菌数随冻藏时间的延长而降低。

图2 冻藏时间对猪肉中大肠杆菌O157:H7菌落数(A)和亚致死率(B)的影响(初始菌落数6.41(lg(CFU/g)))
Fig. 2 Effects of freezing time on the viable count (A) and sublethal rate (B) of E. coli O157:H7 inoculated at 6.41 (lg (CFU/g)) to pork

小写字母不同表示组内差异显著(P<0.05)。图3、4同。

图3 冻藏时间对猪肉中大肠杆菌O157:H7菌落数(A)和亚致死率(B)的影响(初始菌落数4.98(lg(CFU/g)))
Fig. 3 Effects of freezing time on the viable count (A) and sublethal rate (B) of E. coli O157:H7 inoculated at 4.98 (lg (CFU/g)) to pork

2.2 不同植物源抑菌剂气相熏蒸对大肠杆菌O157:H7的MIC和MBC

如表1所示,牛至精油气相熏蒸抑菌效果最好,MIC和MBC均为625 μL/L,桂油和肉桂醛的MIC和MBC均为1 250 μL/L,其他植物源抑菌剂在该含量下对大肠杆菌O157:H7的生长均未表现出明显的抑制作用。王莹等[23]测定牛至精油、艾草精油和迷迭香精油及8 种抗生素对大肠埃希氏菌、志贺氏杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和沙门氏菌的抑制效果,结果发现,牛至精油对5 种细菌的抑制效果最优。牛至精油是一种从牛至中提取的天然防腐保鲜剂,被美国食品药品监督管理局归为一般安全物质,其主要活性成分为香芹酚和百里香酚,具有显著的抗氧化及抗菌活性[8]

表1 植物源抑菌剂气相熏蒸对大肠杆菌O157:H7的MIC和MBC
Table 1 MICs and minimum bactericidal concentrations (MBCs) of plant-derived antimicrobial agents against E. coil O157:H7

溶剂MIC/(μL/L)MBC/(μL/L)香茅醛>2 500>2 500桂油1 2501 250肉桂醛1 2501 250牛至精油625625迷迭香油>2 500>2 500花椒精油>2 500>2 500

2.3 不同溶剂溶解牛至精油气相熏蒸对大肠杆菌O157:H7的MIC和MBC

如表2所示,丙二醇和无水乙醇溶解牛至精油的气相熏蒸抑菌效果最好,对大肠杆菌O157:H7的MIC分别为625、312.5 μL/L,MBC与MIC相同。其他溶剂的MIC和MBC均大于2 500 μL/L,对大肠杆菌O157:H7没有表现出明显的抑制作用,这与柴向华等[15]的研究结果一致。但考虑到无水乙醇具有较强的挥发性、易燃性及潜在刺激性,选择低毒、刺激性小、吸湿性强、溶解力稳定的丙二醇为牛至精油的溶剂进行气相熏蒸辅助猪肉解冻的后续研究。

表2 溶解于不同溶剂的牛至精油气相熏蒸对大肠杆菌O157:H7的MIC和MBC
Table 2 MICs and MBCs of oregano essential oil dissolved in different solvents against E. coli O157:H7

溶剂MIC/(μL/L)MBC/(μL/L)无溶剂>2 500>2 500丙二醇625625无水乙醇312.5312.5乙酸乙酯>2 500>2 500芝麻油>2 500>2 500甘油>2 500>2 500

2.4 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7的影响

由图4可知,与未添加精油的样品相比,随着牛至精油含量的增加,大肠杆菌O157:H7活菌数和VRBA培养基菌落数均显著降低(P<0.05)。在4 ℃熏蒸24 h后,未添加精油组(仅添加丙二醛)的VRBA培养基菌落数(3.43(lg(CFU/g)))显著高于刚解冻后(2.96(lg(CFU/g)))(P<0.05),且2 组的活菌数无显著差异,说明亚致死细胞在解冻后的冷藏过程中逐渐修复。当使用2×MIC、4×MIC和6×MIC牛至精油进行气相熏蒸辅助解冻并冷藏后,与未添加精油组相比,VRBA培养基中大肠杆菌O157:H7菌落数分别显著降低0.30、0.33、0.58(lg(CFU/g))(P<0.05),且与未添加精油组刚解冻后(2.96(lg(CFU/g)))无显著差异,说明牛至精油气相熏蒸显著抑制了解冻猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7的修复。

图4 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉中大肠杆菌O157:H7的影响
Fig. 4 Effect of oregano essential oil fumigation on E. coli O157:H7 inoculated in thawed pork

2.5 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉中菌落总数的影响

菌落总数直接决定肉品的腐败程度,有害微生物的生长繁殖会引起肉制品变色,产生异味和黏液,降低食用安全性[24]。研究[25]表明,牛至精油中的主要成分百里香酚和香芹酚能够通过破坏细胞膜的结构和功能、紊乱细胞的能量代谢和物质代谢等抑制微生物的生长和繁殖。经不同含量的牛至精油气相熏蒸处理后,解冻猪肉中菌落总数降低。如图5所示,与未添加精油组(4.25(lg(CFU/g)))相比,经6×MIC的牛至精油气相熏蒸24 h后的解冻猪肉菌落总数显著降低0.35(lg(CFU/g))(P<0.05)。以上结果表明,丙二醇溶解牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉中微生物的生长具有一定的抑制作用。

图5 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉中菌落总数的影响
Fig. 5 Effect of oregano essential oil fumigation on the total viable count in thawed pork

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。图6、7同。

2.6 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉品质特性的影响

2.6.1 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉pH值的影响

pH值是评估肉及肉制品新鲜度的关键指标[26]。由图6可知,气相熏蒸所用牛至精油含量为0×MIC、2×MIC、4×MIC和6×MIC时,解冻猪肉的pH值分别为5.57、5.56、5.54和5.50,pH值随精油含量的增加而逐渐降低。精油含量为6×MIC时,解冻猪肉pH值显著低于仅使用丙二醇处理组(P<0.05)。冷藏过程中,腐败微生物及内源性酶会促使蛋白质降解产生氨、胺和其他碱性物质等,这可能会使肉品pH值升高[27-28]。牛至精油处理组解冻猪肉pH值的降低可能与其对猪肉中微生物生长和代谢活动的抑制作用有关。

图6 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉pH值的影响
Fig. 6 Effect of oregano essential oil fumigation on the pH of thawed pork

2.6.2 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉TBARS值的影响

TBARS值直接反映肉品的脂质氧化程度[29]。肉品在加工贮藏过程中,在氧气、酶或微生物的作用下,脂质过氧化物会以自由基链式反应的形式产生,这些物质会进一步分解产生丙二醛等次级氧化产物,使肉品产生“过熟味”[29]。牛至精油富含酚类和萜类化合物,能够有效清除自由基等活性物质,保护细胞免受氧化损伤,具有良好的抗氧化性能[30]。如图7所示,与仅使用丙二醇组相比,2×MIC、4×MIC和6×MIC牛至精油气相熏蒸处理组TBARS值分别降低0.02、0.09、0.14 mg/kg,表明牛至精油气相熏蒸可以有效降低解冻猪肉的脂质氧化速率,有助于延长其货架期。

图7 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉TBARS值的影响
Fig. 7 Effect of oregano essential oil fumigation on the TBARS value of thawed pork

2.6.3 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉色泽的影响

颜色是消费者购买肉品时通过主观判断其质量的重要依据之一,也是评价肉类新鲜度的重要指标之一,肉品的色泽会受到食物结构、氧化和微生物腐败程度等多种因素的影响[31]。由表3可知,随着气相熏蒸所用牛至精油含量的增加,L*a*逐渐上升,b*则逐渐降低。在猪肉中,肌红蛋白所含的Fe2+在空气中会被逐渐氧化为Fe3+,进而形成高铁肌红蛋白,其形成会使猪肉原本的鲜红色逐渐转变为褐色,导致a*降低[32]。牛至精油气相熏蒸能够有效改善解冻猪肉样品的亮度和红度,对解冻猪肉色泽的维持具有积极作用,这可能与牛至精油中富含的香芹酚等多种具有抗氧化活性的成分有关,这些成分能够通过清除自由基、抑制氧化酶活性等途径有效延缓肌红蛋白的氧化进程[8]

表3 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉色泽的影响
Table 3 Effect of oregano essential oil fumigation on the color of thawed pork

注:同行小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。表4同。

指标牛至精油含量/(μL/L)0×MIC2×MIC4×MIC6×MIC L*52.47±0.91a53.03±0.63a53.28±1.79a53.67±1.88a a*14.16±0.24b14.92±0.67ab15.19±0.12a15.35±0.27a b*8.73±0.29a8.37±0.20ab7.96±0.25b7.71±0.30b

2.6.4 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉质构特性的影响

肉品的质构特性(如硬度、弹性、咀嚼性及回复性等)与其在嚼碎过程中表现出的力学特性变化密切相关,是评估猪肉感官品质的重要指标[31]。如表4所示,与未添加精油组相比,牛至精油气相熏蒸处理组解冻猪肉的硬度、弹性、咀嚼性和回复性均有所提升。肉品在冷藏过程中,微生物及酶的分解作用可能会导致肌纤维断裂,肌肉结构的完整性被破坏,从而改变肉品的质构特性[33]。牛至精油气相熏蒸辅助解冻猪肉贮藏可以较好地维持猪肉的硬度、弹性、咀嚼性和回复性,改善解冻肉品品质,这可能与牛至精油的抑菌作用有关。

表4 牛至精油气相熏蒸对解冻猪肉质构特性的影响
Table 4 Effect of oregano essential oil fumigation on the texture properties of thawed pork

指标牛至精油含量/(μL/L)0×MIC2×MIC4×MIC6×MIC硬度/g8 519.460±503.965a8 793.003±497.107a8 905.256±517.917a9 016.909±305.519a弹性/mm0.501±0.014a0.513±0.024a0.514±0.000a0.518±0.008a咀嚼性/g2 661.634±203.090a2 728.874±354.364a2 830.773±773.181a2 942.936±395.859a回复性0.309±0.003a0.310±0.026a0.317±0.003a0.324±0.015a

3 结论

本研究确定了冷冻猪肉中亚致死态大肠杆菌O157:H7的形成规律,筛选出气相熏蒸法抑制大肠杆菌O157:H7的最佳植物源抑菌剂及其溶剂,并将其应用于猪肉解冻及解冻后冷藏。结果显示,在-20 ℃下猪肉中大肠杆菌O157:H7亚致死率随冻藏时间的延长显著提高(P<0.05);以丙二醇或无水乙醇为溶剂的牛至精油气相熏蒸对大肠杆菌O157:H7的抑制效果最好;与未添加精油组相比,使用6×MIC牛至精油气相熏蒸24 h后,解冻猪肉中VRBA培养基大肠杆菌O157:H7菌落数显著降低0.58(lg(CFU/g))(P<0.05),亚致死态细菌修复受到抑制,同时解冻猪肉菌落总数降低0.35(lg(CFU/g)),TBARS值降低0.14 mg/kg,肉品的色泽、pH值和质构特性也得到明显改善。

综上所述,牛至精油气相熏蒸在解冻肉品贮藏保鲜中应用前景广阔。然而,牛至精油虽为天然产物,但其在不同用途中的安全剂量及挥发残留的监管标准尚不明确,这可能影响实际应用中对牛至精油的精准把控,难以兼顾抑菌保鲜与食品安全,后续还需深入研究,为牛至精油气相熏蒸技术的应用提供科学依据。未来还可开展对比性验证,探究该技术对冷冻禽肉中沙门氏菌等有害菌的抑制作用,并分析不同熏蒸时间对肉品品质的影响规律,以优化技术应用。本研究为冷链物流过程中解冻肉品的保鲜与微生物控制提供了可行的天然防腐策略,有助于延长解冻肉品的货架期,提高其安全性。

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Inhibitory Effect of Oregano Essential Oil Fumigation on the Repair of Sublethal Escherichia coli O157:H7 and Its Impact on Thawed Pork Quality

NIU Liyuan1,2, WU Xiaoqiao1, HUO Zunyi1, LÜ Jing1,2, XIANG Qisen1,2, ZHANG Zhijian1,*
(1. College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, China;2. Key Laboratory of Cold Chain Food Processing and Safety Control, Ministry of Education, Zhengzhou 450001, China)

Abstract: During the processing and circulation of frozen meat, freezing stress can induce sublethal injury in harmful microorganisms. These microorganisms are highly likely to resume growth and reproduction during the thawing and processing of frozen meat, thereby posing a potential threat to consumers’ health. This study clarified the formation pattern of sublethal Escherichia coli O157:H7 in pork under freezing stress by a selective plate-counting method. Then, fumigation treatments with six plant-derived antimicrobial agents dissolved in different solvents were screened for their antimicrobial activity against E. coli O157:H7 based on minimum inhibitory concentration (MIC). Furthermore, the impact of plant essential oil fumigation on the repair of sublethally injured E. coli O157:H7 inoculated in thawed pork was investigated.Additionally, the impact on the quality of thawed pork was evaluated by measuring total viable count, pH, color, texture properties, and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) value. The results showed that at –20 ℃, the sublethal rate of E. coli O157:H7 in pork significantly increased with prolonged frozen storage (P < 0.05). Fumigation with oregano essential oil dissolved in propylene glycol or absolute ethyl alcohol exhibited the best inhibitory effect against E. coli O157:H7, with MIC of 625 and 312.5 μL/L, respectively. After thawing pork frozen for 15 d and refrigerating it for 24 h,it was found that sublethally injured E. coli O157:H7 gradually recovered in the propylene glycol-treated group. Compared to the control group (propylene glycol only), oregano essential oil fumigation at 2×, 4×, and 6× MIC reduced the E. coli O157:H7 colony count on selective plates by 0.30, 0.33, and 0.58 (lg (CFU/g)), respectively. This indicates that oregano essential oil fumigation significantly inhibited the recovery of sublethally injured E. coli O157:H7 in thawed pork. Moreover,oregano essential oil fumigation at 6× MIC was able to effectively reduce the total viable count, delay the lipid oxidation,and maintain the pH, color, and texture characteristics of thawed pork.

Keywords: oregano essential oil; fumigation; Escherichia coli O157:H7; sublethal injury; thawed pork

DOI: 10.7506/rlyj1001-8123-20250423-122

中图分类号:TS251.1

文献标志码:A

文章编号:1001-8123(2026)01-0010-08

引文格式:

牛力源, 吴小桥, 霍遵屹, 等. 牛至精油气相熏蒸抑制亚致死态大肠杆菌O157:H7修复及其对解冻猪肉品质的影响[J].肉类研究, 2026, 40(1): 10-17. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250423-122. http://www.rlyj.net.cn

NIU Liyuan, WU Xiaoqiao, HUO Zunyi, et al. Inhibitory effect of oregano essential oil fumigation on the repair of sublethal Escherichia coli O157:H7 and its impact on thawed pork quality[J]. Meat Research, 2026, 40(1): 10-17. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250423-122. http://www.rlyj.net.cn

收稿日期:2025-04-23

基金项目:河南省高等学校重点科研项目(23A550010);国家自然科学基金青年科学基金项目(32001801)

第一作者简介:牛力源(1987—)(ORCID: 0000-0003-2334-4001),女,副教授,博士,研究方向为食品安全控制。E-mail: niuliyuan1228@163.com

*通信作者简介:张志坚(1967—)(ORCID: 0009-0004-3650-7214),男,教授,博士,研究方向为微生物与免疫学。E-mail: zhangzhj@zzu.edu.cn