周道榮 楊繼梅 李小飛

摘 要：食品保鮮過程中微生物控制的有效性直接關(guān)系著食品的品質(zhì)安全，然而當(dāng)前食品微生物控制仍面臨諸多挑戰(zhàn)。本文在系統(tǒng)梳理食品保鮮中微生物控制影響因素的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析低溫貯藏條件下微生物適應(yīng)性進(jìn)化、化學(xué)保鮮劑使用不當(dāng)誘導(dǎo)耐藥性、包裝技術(shù)缺陷導(dǎo)致交叉污染等關(guān)鍵問題，并從優(yōu)化低溫貯藏工藝、合理選用化學(xué)保鮮劑、改進(jìn)包裝無(wú)菌控制等方面提出針對(duì)性的微生物控制策略，為提升食品保鮮品質(zhì)安全提供參考。

關(guān)鍵詞：食品保鮮；微生物控制；低溫貯藏；化學(xué)保鮮劑

Problems and Countermeasures of Microbial Control in Food Preservation

ZHOU Daorong1， YANG Jimei1， LI Xiaofei2

（1.Yunnan Huace Testing and Certification Co. Ltd.， Kunming 650214， China;

2.KPC Pharmaceuticals， Inc.， Kunming 650106， China）

Abstract： The effectiveness of microbial control during food preservation directly affects the quality and safety of food products. However， microbial control in food preservation still faces numerous challenges. This paper， based on a systematic review of factors influencing microbial growth in food preservation， focuses on analyzing key issues such as microbial adaptive evolution under low-temperature storage conditions， induction of resistance due to improper use of chemical preservatives， and cross-contamination caused by packaging technology defects. It proposes targeted microbial control strategies， including optimizing low-temperature storage processes， judicious selection of chemical preservatives， and improving packaging sterilization control， to provide insights for enhancing the quality and safety of food preservation.

Keywords： food preservation; microbial control; low-temperature storage; chemical preservatives

食品保鮮是保障食品安全、延長(zhǎng)貨架期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在食品保鮮過程中，微生物的污染與增殖是主要的影響因素。微生物的過度生長(zhǎng)會(huì)引起食品腐敗變質(zhì)，甚至危及消費(fèi)者健康。因此，研究如何在食品保鮮過程中有效控制微生物生長(zhǎng)，對(duì)于保障食品安全、提升食品質(zhì)量具有重要意義。

1 食品微生物的分類與特性

食品微生物按其對(duì)人體健康的影響，可分為有益菌、腐敗菌和致病菌三大類。有益菌如乳酸菌，廣泛應(yīng)用于發(fā)酵食品的生產(chǎn)，如酸奶、泡菜等，其代謝產(chǎn)物如細(xì)菌素、過氧化氫可抑制腐敗菌和致病菌生長(zhǎng)，起到天然防腐作用[1]。然而，乳酸菌對(duì)外界環(huán)境條件如溫度、pH值等較為敏感，不利因素會(huì)導(dǎo)致其代謝紊亂，產(chǎn)生異味等風(fēng)味缺陷。腐敗菌如假單胞菌，常引起食品腐敗變質(zhì)，產(chǎn)生不良?xì)馕都梆ひ?，但一般不?huì)引起食源性疾病。另外，某些腐敗菌如肉毒梭菌，在厭氧環(huán)境中可大量產(chǎn)生致命神經(jīng)毒素，對(duì)食品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。致病菌包括沙門氏菌、大腸埃希氏菌O157：H7等，是引發(fā)食源性疾病的主要病原體。這類細(xì)菌普遍具有專一的毒力因子，如內(nèi)毒素、外毒素等，可引起人體急性胃腸炎、敗血癥等危重癥。同時(shí)，一些致病菌如李斯特菌，能在冷藏條件下緩慢增殖，且對(duì)熱處理、酸堿環(huán)境等具有較強(qiáng)耐受性，給食品安全把控帶來(lái)挑戰(zhàn)[2]。此外，一些條件致病菌如大腸桿菌，在機(jī)體免疫力低下時(shí)也可誘發(fā)感染?？梢?，食品微生物種類繁多，特性各異，深入了解其生物學(xué)特性，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的必要前提。

2 食品保鮮中微生物控制的影響因素

食品保鮮過程中微生物控制的有效性受到諸多因素的影響，溫度作為最重要的環(huán)境因子之一，通過影響微生物的生長(zhǎng)速率、代謝活性和酶促反應(yīng)速度等，在很大程度上決定了食品腐敗變質(zhì)的進(jìn)程[3]。大多數(shù)腐敗微生物的最適生長(zhǎng)溫度在20～40 ℃，低溫（0～8 ℃）雖能減慢其繁殖速度，但嗜冷菌如假單胞菌、肉毒梭菌等仍可在冷藏條件下生長(zhǎng)。此外，pH值、水分活度、氧氣濃度等因素通過影響微生物的生理生化特性，也在很大程度上制約著其在食品基質(zhì)中的生長(zhǎng)代謝。例如，少數(shù)耐酸菌如乳桿菌、丙酸菌等能在pH＜4.5的環(huán)境中生存，而大多數(shù)腐敗菌與致病菌則因酸敏感而難以生長(zhǎng)；水分活度降至0.85以下時(shí)，也可有效抑制多數(shù)微生

物；而肉制品中的兼性厭氧菌如腸桿菌科細(xì)菌，則因耐受低氧環(huán)境而成為主要腐敗菌群。食品基質(zhì)特性如營(yíng)養(yǎng)成分、抑菌因子等也會(huì)影響微生物的定殖與代謝。富含蛋白質(zhì)、維生素等的肉類、蛋品是微生物生長(zhǎng)的優(yōu)良基質(zhì)，而富含糖、鹽等滲透壓升高物質(zhì)的蜜餞、腌制品，則因控制水分自由度而限制微生物生長(zhǎng)。另外，農(nóng)藥殘留、重金屬等化學(xué)污染物通過協(xié)同致病菌的毒性效應(yīng)，也可加劇食品腐敗變質(zhì)。由此可見，溫度、pH值等環(huán)境因子與食品基質(zhì)特性、化學(xué)污染等因素共同構(gòu)成了食品保鮮過程中復(fù)雜多變的微生態(tài)環(huán)境，有必要深刻理解各因素的交互作用機(jī)制。

3 食品保鮮中微生物控制存在的問題

3.1 低溫儲(chǔ)存過程中微生物適應(yīng)性增強(qiáng)

低溫環(huán)境雖能有效抑制多數(shù)微生物的生長(zhǎng)代謝，但長(zhǎng)期處于該環(huán)境中的微生物會(huì)逐漸產(chǎn)生一系列適應(yīng)性改變。例如，嗜冷菌如嗜冷芽孢桿菌，能通過調(diào)控脂肪酸不飽和化程度、積累滲透保護(hù)劑等方式，維持細(xì)胞膜的流動(dòng)性，從而在冷藏條件下存活。而非嗜冷菌如金黃色葡萄球菌，也可誘導(dǎo)產(chǎn)生冷休克蛋白，幫助穩(wěn)定mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)，緩解低溫對(duì)蛋白質(zhì)合成的抑制作用。更值得警惕的是，這些適應(yīng)性改變還可能伴隨微生物代謝特性、毒力表型的改變。研究發(fā)現(xiàn)，低溫馴化后的單增李斯特菌，其溶血素、磷脂酶等毒力因子的表達(dá)水平顯著上調(diào)[4]。上述適應(yīng)性改變，不僅增強(qiáng)了微生物在食品保鮮過程中的生存能力，還可能提高其引發(fā)食源性疾病的

風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 化學(xué)保鮮劑使用不當(dāng)導(dǎo)致微生物耐藥性提高

化學(xué)保鮮劑在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛，但其不合理使用可能引發(fā)微生物耐藥性問題。例如，常見防腐劑山梨酸鉀，其抑菌機(jī)制是通過干擾微生物ATP合成酶，阻斷能量代謝。然而，在長(zhǎng)期選擇性壓力下，一些細(xì)菌如肉毒梭菌，會(huì)通過泵出山梨酸根離子、修飾ATP合成酶等方式產(chǎn)生抗性。而抗菌素類保鮮劑如Nisin，作用靶點(diǎn)更為特異，耐藥風(fēng)險(xiǎn)則更高。有研究發(fā)現(xiàn)，Nisin抗性乳酸菌可通過改變細(xì)胞壁組成，減少Nisin結(jié)合位點(diǎn)，從而大幅提高耐受濃度。此外，化學(xué)保鮮劑的廣譜抗菌活性，可能導(dǎo)致食品微生態(tài)失衡，反而為耐藥菌的定殖創(chuàng)造有利條件。同時(shí)，化學(xué)殘留也可通過水平基因轉(zhuǎn)移等機(jī)制，在微生物種群中擴(kuò)散耐藥基因[5]。目前，化學(xué)保鮮劑的使用多依賴經(jīng)驗(yàn)，缺乏對(duì)微生物耐藥機(jī)制的針對(duì)性考量，這無(wú)疑加劇了耐藥性問題。

3.3 包裝技術(shù)缺陷引發(fā)微生物交叉污染

食品包裝是保鮮過程的重要環(huán)節(jié)，但包裝技術(shù)的缺陷可能成為微生物交叉污染的突破口。例如，真空包裝雖能有效抑制需氧菌生長(zhǎng)，但條件不當(dāng)時(shí)反而可能誘導(dǎo)產(chǎn)氣莢膜梭菌等厭氧致病菌滋生。而改性大氣包裝雖通過調(diào)控氣體組成延長(zhǎng)貨架期，但若氣體比例失衡，則可能加速微生物腐敗。值得警惕的是，包裝材料與設(shè)備也可能成為污染源。例如，聚乙烯等常見塑料包裝，其表面疏水性利于金黃色葡萄球菌等病原菌黏附，進(jìn)而借助食品分裝、運(yùn)輸?shù)冗^程擴(kuò)散。而熱成型機(jī)、灌裝機(jī)等設(shè)備表面，若清潔消毒不徹底，也可能殘留大腸桿菌等指示菌，造成后續(xù)污染。需要注意的是不同類型食品對(duì)包裝技術(shù)的要求各異。例如，低酸罐頭食品，需嚴(yán)格控制商業(yè)無(wú)菌，而非即食冷鮮肉制品，其微生物控制的核心是避免生熟交叉。當(dāng)前，食品包裝缺乏系統(tǒng)性、針對(duì)性的微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，相應(yīng)的檢測(cè)、控制及預(yù)警技術(shù)還不完善，這給微生物交叉污染埋下

了隱患。

4 加強(qiáng)食品保鮮微生物控制的對(duì)策建議

4.1 優(yōu)化低溫儲(chǔ)存條件，抑制微生物適應(yīng)性進(jìn)化

針對(duì)低溫儲(chǔ)存過程中微生物適應(yīng)性增強(qiáng)的問題，可從優(yōu)化儲(chǔ)存溫度、濕度與氣體組成，應(yīng)用物理抑菌技術(shù)，強(qiáng)化低溫貯藏過程的微生物監(jiān)測(cè)等方面入手。在溫度控制方面，應(yīng)根據(jù)食品特性，將貯藏溫度盡可能降至微生物生長(zhǎng)的限制溫度以下，如將鮮奶儲(chǔ)存溫度從常規(guī)的4～6 ℃降至0～2 ℃，并嚴(yán)格控制波動(dòng)幅度在±0.5 ℃內(nèi)，可有效抑制嗜冷菌的繁殖。同時(shí)，可通過低溫貯藏結(jié)合超高壓（200～

400 MPa）、脈沖電場(chǎng)（10～50 kV·cm-1）等物理技術(shù)，在抑制微生物生長(zhǎng)的同時(shí)誘導(dǎo)其細(xì)胞損傷，進(jìn)一步降低微生物的耐受性。例如，將鮮榨果汁在

250 MPa、5 ℃條件下處理10 min，再于0～2 ℃低溫貯藏，可使酵母菌和霉菌的適應(yīng)性進(jìn)化周期延長(zhǎng)3～5倍。

在濕度控制方面，建議將低溫貯藏環(huán)境的相對(duì)濕度控制在80%～85%，并適當(dāng)通入如二氧化碳、一氧化氮等抑菌氣體。較低的儲(chǔ)存濕度可適度降低食品水分活度，并促進(jìn)抑菌氣體的溶解與滲透，從而強(qiáng)化微環(huán)境的抑菌效果，降低微生物的適應(yīng)性進(jìn)化速度。在優(yōu)化低溫貯藏條件的同時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化過程中的微生物監(jiān)測(cè)?？山Y(jié)合分子生物學(xué)技術(shù)，如定量PCR、宏基因組測(cè)序等，實(shí)現(xiàn)低溫貯藏環(huán)境與食品中微生物種群結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)解析，尤其要關(guān)注具有低溫適應(yīng)性的特殊菌群，如嗜冷菌、嗜壓菌等，一旦發(fā)現(xiàn)上述菌群的比例明顯升高，應(yīng)及時(shí)調(diào)整貯藏溫度與時(shí)間。同時(shí)，在冷藏車間、冷庫(kù)等布設(shè)微生物快速檢測(cè)設(shè)備，并與溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)食品冷鏈各環(huán)節(jié)的微生物污染預(yù)警，為動(dòng)態(tài)調(diào)控儲(chǔ)存條件提供依據(jù)。

4.2 合理選用化學(xué)保鮮劑，防止微生物耐藥性產(chǎn)生

為解決化學(xué)保鮮劑使用不當(dāng)導(dǎo)致微生物耐藥性提高的問題，可從優(yōu)化使用濃度與組合、采用新型保鮮劑、結(jié)合非熱物理技術(shù)等方面采取措施。①應(yīng)根據(jù)食品特性與腐敗菌譜，合理選擇化學(xué)保鮮劑種類，嚴(yán)格控制使用濃度。以乳制品為例，苯甲酸鈉復(fù)配山梨酸鉀可有效抑制酵母菌和霉菌生長(zhǎng)，但為避免酵母菌和霉菌產(chǎn)生耐藥性，二者質(zhì)量濃度比應(yīng)控制在2∶1至3∶1，且總添加量不宜超過1 g·kg-1。

②可采用新型保鮮劑替代傳統(tǒng)防腐劑，如ε-聚賴氨酸。該物質(zhì)通過靜電吸附細(xì)菌細(xì)胞壁，改變膜滲透性，其作用機(jī)制不同于Nisin等抗菌肽，可有效延緩耐藥性的產(chǎn)生。使用時(shí)可將其涂覆于鮮肉表面，5 g·L-1濃度即可延長(zhǎng)冷鮮牛肉貨架期3～5 d，且對(duì)嗜冷菌亦有良好的抑制效果。③將化學(xué)保鮮劑與非熱物理技術(shù)相結(jié)合，可從多角度控制微生物生長(zhǎng)，避免單一因素導(dǎo)致微生物產(chǎn)生耐藥性。例如，超聲波處理（20～40 kHz，100～1 000 W·cm-2）

可使細(xì)胞壁松弛，增強(qiáng)防腐劑滲透性，同時(shí)熱效應(yīng)有限，可最大限度保持食品品質(zhì)。將其與Nisin或ε-聚賴氨酸復(fù)配使用，協(xié)同抑菌效果更佳，且二者作用機(jī)制不同，可降低細(xì)菌交叉耐藥風(fēng)險(xiǎn)。在各項(xiàng)新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意評(píng)估微生物耐受性變化，及時(shí)調(diào)整防控方案。此外，加強(qiáng)化學(xué)保鮮劑殘留監(jiān)測(cè)，控制微生物暴露水平，也是延緩微生物耐藥性產(chǎn)生的重要舉措。

4.3 改進(jìn)包裝技術(shù)，阻斷微生物交叉污染途徑

針對(duì)包裝技術(shù)缺陷引發(fā)微生物交叉污染的問題，可從優(yōu)化包裝材料、改進(jìn)灌裝封口工藝、建立包裝無(wú)菌監(jiān)測(cè)體系等方面采取措施。①在選擇包裝材料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮抑菌性與阻隔性能。例如，納米銀復(fù)合聚乙烯材料，銀顆粒直徑控制在10～50 nm，添加量為0.5～2.0%（w/w）時(shí)，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見污染菌有顯著抑制作用，且耐熱性、透明性良好，可用于低溫殺菌乳制品灌裝，降低后續(xù)污染風(fēng)險(xiǎn)。②在包裝灌裝封口環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格控制無(wú)菌操作，優(yōu)化工藝參數(shù)。以醬腌制品為例，在熱灌裝（85～95 ℃）過程中，應(yīng)確保瓶口、瓶蓋在高溫蒸汽中停留5～8 s，快速滅活附著微生物，然后立即密封，防止空氣中微生物落入。對(duì)于易受熱影響的低溫食品，可采用臭氧水無(wú)菌冷灌裝，臭氧質(zhì)量濃度控制在1.0～1.5 mg·L-1，灌裝后迅速封口，可有效控制食品中好氧菌數(shù)量。③建立食品包裝無(wú)菌監(jiān)測(cè)及預(yù)警體系，可在關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置微生物采樣點(diǎn)，如空瓶存放區(qū)、灌裝封口處等，并對(duì)包裝設(shè)備表面、灌裝間空氣進(jìn)行定期采樣檢測(cè)。若發(fā)現(xiàn)菌落總數(shù)或大腸菌群超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)停產(chǎn)排查，必要時(shí)進(jìn)行清潔消毒。同時(shí)，可引入快速檢測(cè)技術(shù)，如微生物呼吸法、ATP熒光法等，縮短無(wú)菌監(jiān)測(cè)反饋周期。針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品，宜實(shí)行100%成品微生物抽檢，一旦發(fā)現(xiàn)污染問題，應(yīng)及時(shí)預(yù)警下游經(jīng)銷商與消費(fèi)者，最大限度降低公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文圍繞食品保鮮過程中微生物控制這一關(guān)鍵問題，在深入剖析了低溫適應(yīng)性進(jìn)化、抗菌劑耐受性、包裝無(wú)菌控制等方面存在的技術(shù)瓶頸的基礎(chǔ)上，提出了一系列抑制微生物適應(yīng)性進(jìn)化、延緩耐藥性產(chǎn)生、阻斷交叉污染途徑的微生物控制新策略。這些技術(shù)路線的優(yōu)化組合，可顯著提升食品冷鏈各環(huán)節(jié)的微生物控制水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)食品品質(zhì)安全的系統(tǒng)化保障。未來(lái)，隨著微生物檢測(cè)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析手段的進(jìn)一步發(fā)展，精準(zhǔn)調(diào)控食品保鮮環(huán)境，實(shí)現(xiàn)微生物污染的早期預(yù)警、動(dòng)態(tài)防控將成為

可能。

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