A Review on the Current Status of Microbial Contamination in Meat Products and Chemical Disinfectants for Its Prevention and Control
师贺伟, 万军超, 叶烁, 等. 肉制品微生物污染现状与化学消毒剂防控研究进展[J]. 肉类研究, 2026, 40(5): 82-89.DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250520-158. http://www.rlyj.net.cn
SHI Hewei, WAN Junchao, YE Shuo, et al. A review on the current status of microbial contamination in meat products and chemical disinfectants for its prevention and control[J]. Meat Research, 2026, 40(5): 82-89. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250520-158. http://www.rlyj.net.cn
近年来,人们生活水平不断提升,食品安全问题日益受到社会各界的广泛关注。肉类作为人类重要的蛋白质、维生素和矿物质来源,具有极高的营养价值,在丰富饮食结构、改善营养均衡方面发挥不可替代的作用。无论在国内市场还是国际贸易中,肉制品始终占据着重要地位。据国家统计局数据显示,2024年,我国全年猪牛羊禽肉产量为9 663万 t,比上年增长0.2%,其中猪肉产量占比最高,为5 706万 t。新鲜肉类营养丰富,但也是极易变质的产品。特别在屠宰、生产加工、运输及贮藏等环节,若未采取有效的消毒措施控制微生物,肉品极易被污染,这不仅会导致肉类品质下降、保质期缩短,还可能引发食源性疾病和食品中毒事件,对人类健康造成严重威胁。因此,实施科学系统的消毒处理,对于保障肉制品品质与公共卫生安全具有重要作用。
消毒是肉制品安全控制体系中的关键环节,通常使用化学消毒剂对物体表面进行杀菌消毒,或对残留微生物进行杀灭,以防微生物在加工过程中污染产品,确保产品达安全标准,其构成肉制品质量安全保障的第1道防线,对防控食品安全风险起着重要作用。本文综述肉品屠宰加工等过程中的微生物污染情况及消毒技术的研究进展,探讨不同消毒技术的特点,为相关领域的企业及研究人员提供参考,推动肉品质量安全控制技术的进步,提升我国肉制品的安全水平。
肉制品从屠宰到终端销售的每个环节均存在不同程度的微生物污染风险。屠宰过程中,存在于动物皮毛、胃肠道、呼吸道等的微生物很容易污染新鲜肉类。虽然动物皮毛中天然存在的细菌污染情况不严重,但可能携带大量源于地表、饲料、粪便等具有致腐作用的微生物。而动物内脏可能含有杆菌、葡萄球菌、链球菌等,它们随屠宰、分割、传送等过程污染加工器具及所接触表面,对肉品安全及后续生产造成潜在威胁。动物粪便及受粪便污染的产品可能含有肠道微生物,如大肠杆菌、沙门氏菌等[1]。生产加工设备的卫生状况不佳是肉制品被污染的重要原因之一,设备表面、缝隙、输送带、工作台及管道系统若清洁消毒不彻底,极易成为微生物滋生的场所,进而在加工过程中将微生物传播至肉品。新鲜肉类除易受动物自身或周围环境的污染外,肉品加工操作员所携带的微生物可能通过接触进行传播,例如,由金黄色葡萄球菌引起食物中毒的主要污染源是操作人员。
污染肉制品的微生物种类繁多,是引起食品安全问题的重要因素。存在于肉制品中的致病微生物可通过感染、产生毒素等致病因子引起食源性疾病,食用后直接危害人体健康,常见的致病微生物通常包括金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌、肉毒梭状芽孢杆菌和产气荚膜梭菌等,这些菌种具有较强的致病性和毒力。致腐微生物易在肉制品中引起质量退化、腐败变质,虽然对食品安全的直接危害通常不如致病微生物严重,但它们的生长繁殖会降低产品感官品质,缩短货架期。常见的致腐微生物通常包括假单胞菌、气单胞菌、乳酸杆菌、肠杆菌等[2]。吴利真等[3]研究发现,假单胞菌属是冷鲜鹅胸肉贮藏过程中的主要优势腐败菌群。假单胞菌属于变形菌门,通常来源于外部环境,在4 ℃和8 ℃条件下的相对丰度普遍增加,表明该属可能是导致肉品在低温条件下腐败的主要原因。史娜等[4]研究发现,索丝菌属、假单胞菌属、沙雷氏菌属、肉杆菌属及弯曲乳杆菌属是牛排在不同贮藏温度与时间下的优势菌属,假单胞菌属为4 ℃贮藏条件下的优势菌属,表明不同贮藏温度下的腐败菌群组成存在差异。杨宇恒等[5]对真空包装鸡肉肠胀袋原因进行分析,发现鸡肉肠中的微生物种群主要为梭菌属、寡养单胞菌属和不动杆菌属,且梭状芽孢杆菌为绝对优势菌属,而最有可能的污染源为肉品加工厂中的解冻台面、灌肠机和斩拌刀具。Huang Qianli等[6]对不同类型肉制品中的微生物进行论述,总结出肉制品细菌类群中最主要的菌门是变形菌门,加工肉制品中出现次数最多的前3 位微生物属分别为乳酸杆菌属、葡萄球菌属和假单胞菌属。Zhu Yanli等[7]总结与禽肉腐败相关的常见微生物,发现假单胞菌属、芽孢杆菌属、伤寒杆菌属和施氏菌属等通常是肉制品在有氧条件下的优势腐败菌。不同研究对肉制品微生物群落的报道存在差异,这可能与样品类型(猪肉、禽肉等)、采样环节(原料肉、加工产品或零售店)、贮藏温度与包装方式及菌群之间的相互作用等因素有关,如低温贮藏条件下普遍观察到假单胞菌属等嗜冷菌占主导,而真空包装会显著抑制假单胞菌的生长繁殖。综合来看,肉制品污染源广、污染途径多,需及时进行有效杀菌消毒等卫生控制以彻底消除微生物风险。
微生物可以在生物表面(如肉类、果皮、口腔、皮肤等)或非生物表面(墙壁、管道、设备、输送带或其他食品接触面)形成生物被膜以抵御不利的环境条件。由于肉类加工厂环境复杂、生产期较长且肉制品营养丰富,影响肉制品品质的致病菌和腐败菌极易形成生物被膜附着在肉制品及肉类加工厂的食品接触表面,生物被膜的形成不仅显著提高细菌的环境耐受性,还使其在抗菌处理中表现出更强的抗性,增加将其彻底杀灭的难度。生物被膜是加工产品的持续污染源,也增大了细菌性食源性疾病的风险。由细菌引起的疾病约80%与生物被膜中的食源性病原体有关[8]。
细菌生物被膜的形成可能与附着的细菌种类、接触表面的特性、食品种类状态及周围环境等因素有关,其形成过程经历多个复杂的阶段。第1阶段,细胞壁锚定蛋白、范德华力和静电作用等作用力促使浮游细菌附着于食品表面或食品接触面,并通过细胞迁移和滚动扩散繁殖生长;第2阶段,附着的细菌表达特定基因合成多糖、蛋白质、脂质和胞外DNA等形成胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),细菌附着变得不可逆,有利于细胞间的黏附。细菌聚集形成一个被EPS包围的微菌落,可缓冲微环境变化,增强抵抗外界刺激的能力,这也标志着成熟生物被膜的形成,这一阶段同时伴随程序性细胞死亡及群体感应效应;最后阶段,部分细菌从成熟生物被膜内部中分离,恢复为浮游状态,并传播到周围的表面形成新的生物被膜。
EPS的组成成分对维持生物被膜的结构起重要作用,其中蛋白类成分黏附在细胞表面或多糖上,具有较强的黏附性,有助于生物被膜的稳定。例如,葡聚糖结合蛋白是变形链球菌生物被膜中的一种重要胞外蛋白,主要通过连接细菌和细胞外多糖分子维持生物被膜结构的稳定性;假单胞菌中的淀粉样蛋白在促进细胞聚集、维持生物被膜结构方面起重要作用;沙门氏菌中的卷曲菌毛是一种富含蛋白质的丝状物质,可以促进细菌初到表面时的定植黏附,以及细菌间的相互作用,还可以维持沙门氏菌生物被膜的特殊形态。胞外DNA是EPS中的核酸成分,由于其携带负电荷,可与物体表面相互作用,具有调控生物被膜形成、促进细菌初步附着、参与遗传信息传递等作用[9]。胞外DNA可通过调控铜绿假单胞菌的运动促进生物被膜的扩散,还可通过与胞外多糖、蛋白质等产物结合维持EPS的稳定性。
多菌种生物被膜的抵抗性更强,不同菌种间的相互作用会提高生物被膜对杀菌剂的抵抗力。许多研究表明,多菌种比单菌种的生物被膜更具抵抗性,这可能与菌种的类型有关。有研究表明,双菌种生物被膜中的荧光假单胞菌可保护单核细胞增生李斯特菌免受消毒剂影响。Laganenka等[10]研究大肠杆菌和粪肠球菌形成的双菌种生物被膜时发现,这2 种细菌对消毒剂的敏感性均下降,且由于生物被膜中的大肠杆菌微菌落包裹了粪肠球菌,使粪肠球菌存活率大幅提高。Oxaran等[11]在不锈钢上制备含有单核细胞增生李斯特菌和金黄色葡萄球菌的成熟多菌种生物被膜,并采用过氧乙酸处理,结果表明,多菌种生物被膜中金黄色葡萄球菌的附着细胞数量显著多于单菌种生物被膜,表明多菌种生物被膜中的特定微生物可为其他细菌提供一定保护。这可能与这些微生物改变了生物被膜的组成成分,从而增强对消毒剂的耐受性有关。例如,EPS可限制消毒剂的渗透,从而削弱消毒剂与微生物的相互作用,在多菌种生物被膜中,单个菌种产生的EPS可以对另一菌种起到保护作用。此外,Pang Xinyi等[12]研究的双菌种生物被膜中,荧光假单胞菌可产生胞外多糖保护肠炎沙门氏菌,增强其对消毒液的抗性。Wang Yaying等[13]在研究荧光假单胞菌与金黄色葡萄球菌以不同比例形成的生物被膜时发现,2 种菌种相互刺激产生大量胞外多糖,相比于单菌种生物被膜,任意比例的双菌种生物被膜均降低了对香芹酚刺激的敏感性。总体而言,由于生物被膜的存在,即使经过严格清洗消毒,也可能有病原菌残留在加工设备表面,普通方法难以彻底消除它们,这些持续存在的微生物会在生产过程中反复污染产品,成为持久的污染源,使肉制品中微生物超标的风险显著上升,对消费者健康构成直接威胁。此外,生物被膜内的细菌具有更强的耐受性和繁殖能力,能持续产生腐败代谢物(如挥发性胺类和硫化物),加速肉品的腐败变质并缩短货架期。生物被膜还可以保护致病菌免受消毒剂杀灭,提高其存活率,对肉制品安全造成隐患,相比于浮游状态的微生物,生物被膜的形成提高了细菌抗性,是对肉制品生产环境清洗与消毒的一个挑战。
肉制品中存在的致病微生物可通过感染人体或产生毒素引发疾病,致腐微生物通过分解蛋白质、脂肪及其他营养成分产生挥发性胺类、脂肪酸、硫化物等代谢产物,从而引起肉制品腐败变质。每年在全球范围内有超过300万儿童死于腹泻,其中与微生物污染相关疾病占比超过70%[14]。致病菌和致腐菌常在屠宰、加工、包装等过程中污染肉类。
金黄色葡萄球菌是一种革兰氏阳性菌,可引起动物和人类感染,引发肺炎、败血症、心内膜炎、皮肤和软组织感染等疾病,也是一种高毒力致病菌,其生长繁殖后可产生大量肠毒素(如肠毒素A、B、C等),具有强耐热性,在常规烹饪温度下难以被完全灭活,被污染的肉制品即使加热后食用,毒素依旧存在,易引起食物中毒及食源性疾病,消费者食用被污染的食物后会出现恶心、呕吐、腹泻甚至休克等症状。此外,金黄色葡萄球菌在肉制品中的增殖还会加速蛋白质分解,产生蛋白酶等胞外酶,导致肉质变软、产生臭味和黏液,显著降低感官品质,缩短货架期。研究[15]表明,鲜猪肉易受金黄色葡萄球菌污染,也是引起金黄色葡萄球菌食物中毒的主要食物来源,主要在食品加工处理过程中因卫生问题污染。尤其是在肉品加工厂中,若不进行杀菌消毒处理,残留微生物极易污染食品。Dorjgochoo等[16]在蒙古乌兰巴托零售市场采集的生牛肉样本中,有35%被金黄色葡萄球菌污染,检出的金黄色葡萄球菌分离株含有多种毒力基因。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌作为一种耐药性菌株,显著提高了感染治疗难度,一旦在加工环境中形成定植,不仅难以通过常规消毒方法去除,还存在通过接触传播给消费者或加工人员的风险,可能引发更严重的感染事件。Waters等[17]检测美国杂货店内的肉类样品,发现其中近一半受到耐多药金黄色葡萄球菌的污染。González-Machado等[18]指出,在关于零售店肉类及肉制品的研究中,有84.3%的研究检出耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,而在养殖场、屠宰场和肉类加工设施收集的样本中,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的检出率为86.5%,最常被污染的肉类主要为猪肉和鸡肉。虽然以上研究中对金黄色葡萄球菌的检出率可能由于检测季节、采样环节和样品类型等差异而略有不同,但均体现了金黄色葡萄球菌在食品链中的高检出率,也警示其对肉制品安全和公众健康造成的双重威胁。
大肠杆菌是一种常见的革兰氏阴性菌,以兼性厌氧形式存在于人类和动物的微生物组中,是胃肠道内的常驻菌群。但在特定条件下,某些菌株可能会转变为机会性致病菌,从而引起严重感染,包括产志贺毒素大肠杆菌、肠致病性大肠杆菌和肠出血性大肠杆菌等[19]。这些致病菌通常存在于食品中,尤其是因接触动物粪便而受污染的肉类,食用后可能导致严重感染。Forson等[20]研究指出,肉类样品中大肠杆菌的污染率为56.1%,且肉源大肠杆菌可引发食源性感染,导致消费者住院乃至死亡;例如,由牛肉引发的大肠杆菌感染曾导致6 人住院,其中1 人发展为溶血性尿毒综合征。此外,肉类和肉制品中可能含有大肠杆菌产生的黏附素、毒素和脂多糖等多种毒力因子,这些毒力因子通常编码于质粒等位置,可使肠外致病性大肠杆菌繁殖并引起动物及人类肠外感染。
在养殖、屠宰和加工等场所,大肠杆菌(包括致病性菌株)可能从动物粪便转移至动物体表皮肤或毛皮上。在加工过程中,大肠杆菌与碎肉共同积聚在肉品加工表面而污染产品。虽然大多数宿主动物携带致病菌且表现为无症状,但人类摄入后有可能发展为不同程度的临床疾病。目前,与食源性致病性大肠杆菌相关的主要毒力因子是志贺毒素和内膜蛋白[19]。总体而言,若食用的肉品中含有大肠杆菌或毒力因子,可能对消费者构成严重健康威胁。肉类加工业可联合不同的杀菌方式共同降低肉类加工过程中的微生物污染。例如,乳酸可破坏跨膜质子的运输能力并降低细胞内pH值,从而抑制细菌生长[19];而食品工业常用的季铵盐化合物(quaternary ammonium compounds,QACs)消毒剂可通过破坏细胞膜结构等过程引起细菌死亡,将不同作用机制的消毒剂联合使用可更有效地杀灭微生物。因此,在屠宰及加工等场所制定并实施有效的消毒措施具有重要意义。
沙门氏菌病是第2高发的人畜共患病,且是引起食源性疾病暴发的主要因素。沙门氏菌主要来源于屠宰、加工和处理过程中受感染的动物、粪便、水源、工具及操作人员,通过多种途径污染肉类,如由胃肠道转移至表皮。此外,在去骨、分割、切碎及混合等加工过程中,沙门氏菌可进一步污染肉品。虽然清洗与烫毛过程有利于降低细菌数量,但同样也增加了胴体间交叉污染的风险,并促使皮肤毛囊扩张,导致细菌从毛发迁移至皮肤及毛囊。人类感染沙门氏菌通常表现为腹泻、发烧、呕吐和腹痛等症状。大多数沙门氏菌感染病例症状较轻微,但部分人群,尤其是免疫功能低下的人,感染沙门氏菌可能导致菌血症或其他肠外感染等更严重症状。2023年,欧盟共统计77 486 例人类沙门氏菌感染确诊病例,与2022年相比增加16.9%,其中感染肠炎沙门氏菌占比70.8%,屠宰场中的鸡肉沙门氏菌阳性率最高,在食品销售阶段,新鲜家禽肉类受到的污染最为严重[21]。Sun Liang等[22]研究发现,由沙门氏菌引起的感染中,有75.6%是以食品作为传播载体,其中30.5%是由熟肉制品引起,其次是含有肉或蛋的糕点,优势菌株为肠炎沙门氏菌和鼠伤寒沙门氏菌,且感染的主要原因是交叉污染。全球每年因沙门氏菌污染引发的食源性疾病案例中,约30%与肉类及肉制品相关,是导致细菌性食源性疾病的主要元凶之一,沙门氏菌在肉制品中繁殖时,通常不会出现明显的感官品质劣变,消费者难以通过肉眼或嗅觉判断污染,极易误食,增加健康风险,由此可见,沙门氏菌污染肉制品会对肉类安全构成严重威胁。
假单胞菌是肉制品中常见的适应性较强的易致腐微生物,通常可在低于7 ℃条件下生长,尤其在未经消毒处理的条件下可污染其他新鲜食品及周围环境[23]。Ding Ting等[24]研究表明,底物中的葡萄糖和乳酸等物质耗尽时,大多数假单胞菌可产生各种胞外蛋白酶和脂肪酶分解肌纤维间的结缔组织,使细菌进入肌肉组织,改变肉类的蛋白特性及凝胶特性。此外,蛋白质水解后会产生游离氨基酸,是肉制品中有毒的组胺和腐胺前体,易对肉品质量造成不利影响[25]。除此之外,Zhu Yaolei等[26]发现,胞外蛋白酶分解完含氮底物后会产生黏液及腐臭气味,影响肉类品质。即使采用真空包装方式,假单胞菌也能在严格厌氧条件下通过分解精氨酸生长繁殖[27]。铜绿假单胞菌可产生毒力因子引发食源性疾病,也是一种机会致病菌,可能引起患者出现菌血症、尿道、呼吸道、软组织、胃肠道和伤口感染等[28]。这也凸显了强化肉制品微生物控制的重要性。
消毒剂是畜牧养殖、屠宰及肉品加工等场所中保障环境卫生与食品安全的重要产品,由于这些场所较特殊,一般无法采用高温或蒸汽杀菌,化学消毒剂凭借其广谱且高效的杀菌性能、快速作用的特点及适用于喷雾、浸泡及原位清洗系统等多种杀菌模式,能够在短时间内有效清除致病菌、腐败菌及生物被膜,同时对设备、管道和墙壁的腐蚀性较低,使用成本适中,因此使用化学消毒剂始终是控制肉制品加工环境中微生物的首选。
2.1.1 过氧化氢
过氧化氢因其具有杀菌、消毒、防腐等多种用途而被广泛应用,其主要优势在于分解后的产物为水和氧气,具备良好的环保特性。过氧化氢对细菌、真菌、酵母、芽孢和病毒均具有广谱杀灭作用;例如,体积分数0.5%的过氧化氢可在1 min内实现杀灭病毒和细菌的效果,5 min内对真菌及部分细菌表现出较强的杀灭作用[29]。过氧化氢消毒剂主要通过其在接触细菌细胞膜时分解生成的高反应性羟自由基杀菌。这些羟自由基可迅速氧化细胞膜中的脂质(尤其是不饱和脂肪酸),导致膜通透性增加;同时,它们还氧化细胞膜蛋白,破坏蛋白质二硫键并形成交联,从而使膜结构遭到破坏,最终导致细胞死亡。此外,过氧化氢分解过程中还会生成氢氧根离子和过氧氢根离子等中间产物,对细胞也具有破坏作用。过氧化氢杀灭耐受性较强的细菌芽孢时需较高浓度才能发挥杀灭作用,通过破坏芽孢的外膜以及芽孢内部的核心结构导致芽孢灭活。过氧化氢对微生物的杀灭效果受到目标生物内在特性和环境因素(温度、湿度、pH值和接触时间)的共同影响,芽孢、分枝杆菌和革兰氏阴性菌由于其独特的细胞外屏障,会表现出较高的耐受性[30]。
在实际应用中,过氧化氢既可作为食品接触面表面及工人手部的消毒剂,也可用于包装、灌装等加工设备的消毒,用于设备消毒后需用清水冲洗干净。在肉品行业冷链,如冷库或冷藏运输车中也可使用过氧化氢以杀灭沙门氏菌、大肠杆菌等食源性病原体。过氧化氢对不锈钢表面与食品相关的霉菌孢子具有显著灭活作用,可用于食品工业中难以接触的区域及设备死角和管道等的消毒[31]。与浸泡杀菌方式相比,将过氧化氢雾化或汽化为蒸汽可实现更好的杀菌效果。采用体积分数5%过氧化氢雾化处理含单核细胞增生李斯特菌的不锈钢表面后,细菌减少量超过5(lg(CFU/cm2)),表明该方法在生产环境中对单核细胞增生李斯特菌具有显著灭活效果[32]。将体积分数3%过氧化氢在80 ℃下加热300 s,可防止哈密瓜表皮的大肠杆菌、沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌的污染[33]。然而在低温条件下,过氧化氢雾化过程中湿度的增加可能降低其实际作用浓度,从而影响消毒效果。此外,过氧化氢与有机物或金属表面(如不锈钢)的反应,以及部分细菌产生过氧化氢酶分解过氧化氢,均可能降低其杀菌效果[32]。
2.1.2 过氧乙酸
过氧乙酸是一种在酸性条件下由乙酸和过氧化氢反应制得的产物,其能够渗透细胞膜,分解为过氧化氢和乙酸,氧化蛋白质和酶中的巯基及硫键,最终导致细胞死亡。同时,乙酸会降低细胞内pH值,抑制合成蛋白质、DNA及RNA所必需的酶活性,同时,细胞为恢复原始pH值而消耗大量ATP,进一步提高微生物灭活效果[34]。过氧乙酸不仅起效迅速,对多种微生物均表现出广谱杀菌效果,且可完全分解成乙酸和水,对人体和环境友好[35]。多项研究表明,过氧乙酸可有效杀灭肉品加工环境中的微生物,在短时间内即可实现对沙门氏菌、弯曲杆菌等常见食源性致病菌的灭活,而对肉品的感官品质无显著影响。例如,Thames等[36]在3 个肉品加工厂中的不同加工阶段进行检测,发现过氧乙酸可有效减少各加工步骤中的微生物。Kumar等[37]研究表明,将过氧乙酸通过浸泡和喷洒方式杀菌30 s,可显著降低鸡胸肉表面沙门氏菌和弯曲杆菌的数量,且浓度越高,其杀菌效果越显著。Zhang Bozheng等[35]研究发现,过氧乙酸在pH值为7和9的条件下可有效降低鸡肉胴体的菌落总数,还可以抑制鸡肉的色泽变化。尽管上述研究初步确定了过氧乙酸在肉品加工环境中高效的消毒潜力,但要确定应用过氧乙酸的最佳方式和条件还需进一步探索。未来研究应更侧重于实际生产线上的应用,通过多因素实验优化过氧乙酸的最佳使用浓度、pH值与杀菌时间,并评估其与其他化学或物理消毒手段(如等离子体、紫外线或超声波)的协同增效作用,以形成一套既能最大限度降低微生物污染风险,又能保障肉品品质的实际应用方案。
2.2.1 次氯酸消毒剂
含氯消毒剂因其杀菌能力强、成本效益高而广泛应用于肉品供应链,其杀菌效果受pH值、温度、浓度、接触时间、接触表面和有机物等影响。在肉制品加工厂的屠宰车间或分割区,对输送带、切割台面等食品接触表面进行次氯酸钠溶液(50~200 mg/L)雾化喷洒,以去除附着的微生物并防止交叉污染。例如,Tomičić等[38]研究表明,次氯酸钠可有效减少不同粗糙度的不锈钢表面细菌附着量,说明次氯酸钠在肉品加工厂的屠宰、分割及输送设备日常清洁中具有良好应用潜力。从杀菌机理来看,次氯酸作为一种强氧化剂,可以与细胞内具有含硫氨基酸(如半胱氨酸、蛋氨酸)的蛋白质迅速反应,破坏蛋白质的结构和功能,例如使蛋氨酸转化为蛋氨酸硫氧化物或不可逆的脱氢蛋氨酸。次氯酸可与蛋白质中的胺基反应,生成氯胺,进一步参与氧化和氯化反应,导致蛋白质失活和聚集。次氯酸还可对细胞膜的脂质和蛋白质进行氧化,尤其是对不饱和脂肪酸的氧化会增加膜的通透性,导致细胞内容物泄漏和能量代谢紊乱。此外,次氯酸还可与核苷酸和脂质反应,虽然反应速率较低,但在高浓度下会对DNA、RNA造成链断裂以及脂质过氧化,进一步加剧细胞损伤。正是这种多靶点、多途径的协同杀菌机制,使次氯酸在肉品加工各环节中能够高效、广谱地清除常见致病菌和腐败菌。
2.2.2 二氧化氯消毒剂
与次氯酸钠相比,二氧化氯消毒效果更强,作用的pH值范围更宽,在碱性条件下仍可保持高效杀菌能力,在更低浓度下也具有杀菌活性,且二氧化氯受有机物影响较小,对食品加工设备的腐蚀性也更低,在肉品加工环境中具有显著的应用优势。美国对加工设备消毒允许使用的二氧化氯溶液最高质量浓度为200 mg/L;在对表皮完整、带壳的豆类以及整果整蔬清洗时要求二氧化氯的最高残留量限为5 mg/kg[39]。在冷却肉、冻肉的贮藏环境中,低浓度二氧化氯雾化处理可抑制冷库内壁及空气环境中的微生物生长,降低肉品表面的微生物繁殖。Lee等[40]研究发现,二氧化氯气体可杀灭大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌,在相对湿度较低的条件下也具有显著的杀菌效果。Malyshev等[41]发现,二氧化氯可抑制枯草芽孢杆菌的芽孢萌发,这对控制肉类罐头等加工肉制品中耐热性微生物的污染具有重要意义。Byun等[42]研究表明,含氯消毒剂(二氧化氯和次氯酸钠)可杀灭食品接触表面的肠炎沙门氏菌及其生物被膜,且二氧化氯具有更强的消毒效果。二氧化氯杀菌机制与次氯酸有些相似,它能够破坏细胞膜的结构与完整性,通过氧化膜中的脂质和蛋白质增加膜的通透性,从而导致细胞内容物泄漏和能量代谢紊乱,还可以氧化细胞表面蛋白中的关键氨基酸,从而抑制蛋白质合成,降低相关酶的活性。含氯消毒剂对肉品加工中常见的致病菌、腐败菌具有广谱灭活效果,成为保障肉类安全生产的重要技术手段。
QACs是一种合成消毒剂,具有广谱杀菌性、无腐蚀性且成本较低,不会因有机物的存在而失效,其中心氮原子与4 个有机基团和1 个带负电荷的离子(通常是卤化物或其他有机阴离子)结合,兼具亲水性和疏水性,能与极性和非极性分子进行有效的相互作用。QACs的杀菌性取决于基团的位置、性质和数量,通过破坏细胞膜磷脂双分子层发挥抗菌作用[43]。QACs通常对革兰氏阳性菌的杀灭效果更强,这是由于革兰氏阳性菌有单层磷脂细胞膜和厚肽聚糖层,QACs可破坏肽聚糖与膜磷脂的结合,破坏膜完整性,导致胞内物质泄漏,而革兰氏阴性菌外膜含蛋白质和脂多糖,虽与QACs有较强静电作用,但外膜可延缓消毒剂渗透,削弱杀菌性能,且内膜需更高浓度或更长作用时间才能穿透,导致整体杀灭速率降低[44]。Morrison等[45]研究表明,QACs的杀菌效果受到烷基链长度的影响,当单链QACs的烷基碳数为10~12时,或双链QACs烷基总碳数为22~25时,其杀菌效果最为显著,而三链季铵盐因侧链更多、空间结构更复杂,在消毒效果方面更优,这为肉制品加工中高效消毒配方的选择提供了重要理论依据。有许多研究报道了QACs可有效杀灭临床、养殖、肉品加工和家庭环境中的微生物。Li Yulu等[46]发现,二癸基二甲基溴化铵可引起金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的细胞膜去极化,并有效清除其生物被膜;此外,二癸基二甲基溴化铵与微酸性电解水联合使用时,对生物被膜的清除和破坏作用更为显著。这一联合方法有望为肉品屠宰和加工等环境中微生物的去除提供新思路。在肉类加工环境中,QACs的应用形式多样且富有针对性,对于屠宰、加工车间等水平或垂直表面,通常将QACs制成泡沫消毒剂喷涂于地面、墙面及通风管道或拐角等不易清洗的区域,利用泡沫长时间悬挂的黏附特性,使消毒剂能够在表面停留足够时间,从而有效穿透并清除微生物及其生物被膜,对于输送带、切割台面、不锈钢刀具和操作台等与食品直接接触的设备,则多采用雾化或喷淋方式,将QACs溶液雾化为细小颗粒并均匀覆盖,随后通过自然风干或短时冲洗完成清洁。Lima等[47]研究发现,质量浓度为125 mg/L的QACs可在10 min内将不锈钢和聚氨酯表面的单核细胞增生李斯特菌数量降低至1.0(lg(CFU/cm2))以下,且QACs对单核细胞增生李斯特菌的生物被膜也具有清除作用。因此,对不锈钢刀具、传送带、操作台等使用QACs溶液浸泡或雾化消毒,能针对性清除接触面的单核细胞增生李斯特菌等致病菌及其生物被膜,同时对设备无腐蚀性。
然而,长期暴露于亚抑制浓度的QACs会导致细菌细胞膜脂肪酸组成发生改变,如细胞膜负电荷的降低和膜通透性变化,从而减少QACs与细胞膜的结合和渗透,造成细菌出现对QACs消毒剂的耐受性。此外,细菌中存在关键的跨膜蛋白系统,可将细胞内的QACs排出,降低其在细胞内的积累,从而减弱其杀菌作用[48]。一些细菌还具备分解QACs的能力,通过特定酶的催化将QACs降解为无活性化合物,从而降低杀菌效果。细菌可通过上述多种机制协同作用,形成对QACs消毒剂具有耐受性的菌株。抗菌表面涂层可通过杀菌特性及抵抗细菌的黏附性有效防止微生物污染,并通过减少消毒剂的使用减缓细菌耐受性的增加。以壳聚糖为基础的表面涂层具有一定的抗菌特性,通过添加QACs可增强杀菌效果。Deng Bin等[49]制备了一种基于直链淀粉和壳聚糖的季铵衍生物抗菌包装膜,具有优异的抗菌性能,可以显著延长新鲜肉类的货架期。因此,在实际应用中建议定期更换不同类别的消毒剂,减少单一消毒剂长期使用带来的耐受性风险,还可以将化学消毒与物理杀菌措施(热水冲洗、紫外线照射、超声波等)联合应用,以协同清除微生物及其生物被膜,并建立动态监测体系,定期评估消毒剂残留浓度和微生物耐药谱,并根据监测结果及时调整消毒剂配方和杀菌方式。总之,应合理利用QACs消毒剂及与其他杀菌技术相结合,在保证肉制品加工场所微生物安全的同时有效延缓细菌耐受性的产生,从而为肉类生产企业提供持续有效的消毒方法。
肉制品是人们日常饮食中优质蛋白的重要来源,但由于其营养丰富,存在于养殖、屠宰及加工场所的微生物会污染肉类,在适宜条件下大量繁殖,导致肉类腐败变质或引发食源性疾病,对消费者健康造成威胁。因此,对肉制品产业链各环节中的微生物进行控制尤为重要。本文系统梳理肉制品中常见的微生物来源、种类、生物被膜的形成及危害,综述肉制品行业中常用的高效消毒剂类型,包括含氯类、过氧化物类和QACs消毒剂,分别论述其杀菌效果、作用机制及实际应用。化学消毒剂是肉品养殖、屠宰和加工等场所中常用的微生物控制手段,虽然具有广谱高效的杀菌效果,但仍面临细菌耐受性增强和对环境友好性不足等问题。针对肉制品加工生产场所使用的消毒剂,可以通过不同类型消毒剂的联合使用及改进作用方法等方面提升对复杂微生物群体及生物被膜的杀灭和清除能力,同时,在评估消毒效果时也需关注微生物的耐药性,避免引发新的公共卫生风险。在未来,针对肉制品产业的消毒方法应向多元、智能和绿色的方向发展,在精准控制微生物污染的同时保障肉制品品质,为肉类产业的安全生产与可持续发展提供有力支撑。
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