高压静水压协同天然抗菌剂提升牛肉和植物基汉堡安全性与货架期的创新研究

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Enhancing the safety and shelf life of beef and plant-based burgers by combining High Hydrostatic Pressure (HHP) with nisin or a blueberry-derived product

本研究针对传统肉类和植物基肉制品中单增李斯特菌控制及货架期延长难题，探讨了高压静水压(HHP)分别联合乳酸链球菌素(nisin)和蓝莓副产物在牛肉与植物基汉堡中的协同抗菌效果。结果表明，600 MPa HHP处理3分钟结合天然抗菌剂可显著抑制单增李斯特菌生长，使植物基汉堡的微生物指标在7°C贮藏83天内维持3 log CFU/g以下，并在300-500 MPa压力区间实现最高1.4 log的协同减菌效应。该研究为清洁标签食品开发提供了新技术路径。

　　

随着消费者对可持续膳食和健康饮食需求的日益增长，植物基肉制品市场呈现爆发式扩张，但传统牛肉制品因其独特的营养价值和感官特性仍占据主导地位。这两类产品共同面临着严峻的微生物安全挑战——牛肉富含蛋白质和脂肪的湿润环境为单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)等致病菌提供了理想温床，而植物基肉制品的中性pH值和特定水分活度特性则可能改变微生物的行为模式。尽管汉堡肉饼通常经过烹饪后食用，但生鲜产品在储运过程中仍存在交叉污染风险，特别是采用高压静水压(High Hydrostatic Pressure, HHP)等延长货架期技术后，更需要有效控制冷藏条件下可能增殖的致病菌。

传统热加工技术容易破坏食品的感官品质和营养成分，而非热加工技术HHP通过200-600 MPa的工业级压力灭活微生物，能较好保持食品原有特性。然而其设备投资和运营成本较高，且单一技术对某些耐压菌株效果有限。为此，研究人员探索将HHP与天然抗菌剂结合的策略，其中乳酸链球菌素(nisin)作为经欧盟和美国FDA批准的抗菌肽，可通过破坏细菌细胞壁合成发挥广谱抑菌作用；而蓝莓加工副产物富含多酚类和花青素等生物活性成分，也被证明具有显著抗菌潜力。这种"栅栏技术"的多重协同效应，为开发更安全、更长货架期的清洁标签食品提供了新思路。

本研究创新性地将HHP技术与nisin或蓝莓衍生物相结合，系统评估了这两种组合在牛肉和植物基汉堡中对单增李斯特菌的协同抑制效果，并深入探讨了不同食品基质对处理效果的影响。相关成果发表于《Innovative Food Science》期刊，为植物基肉制品的安全生产提供了重要理论依据和技术支持。

关键技术方法包括：1)采用工业级HHP设备(Hiperbaric 135/55型)在300-600 MPa压力下处理样品3分钟；2)使用五株不同HHP耐受性的单增李斯特菌标准菌株制备混合菌液；3)通过平板计数法和富集法监测微生物动态变化；4)利用pH计、水活度仪和色差仪跟踪理化指标变化；5)采用协同效应计算公式量化HHP与抗菌剂的相互作用。

3.1 HHP与抗菌剂组合对接种单增李斯特菌的汉堡效果

在600 MPa HHP处理下，植物基汉堡中单增李斯特菌数量从6.95 log CFU/g降至1.95 log CFU/g。添加nisin或蓝莓产品后，病原菌生长被延迟104天，显著优于单独HHP处理。牛肉汉堡中蓝莓产品表现出更持久的抑菌效果，使菌落计数在多数采样日显著低于对照组。

3.2 非接种汉堡的微生物稳定性与理化特性

HHP处理使植物基汉堡的天然菌群在83天内维持在3 log CFU/g以下。蓝莓产品的添加显著降低了两种基质的pH值(牛肉从5.68至5.33，植物基从6.45至5.75)，并导致颜色变深。牛肉汉堡的色泽在HHP处理后发生明显变化，而植物基汉堡则保持稳定。

3.3 不同压力下的即时杀菌效果

在500 MPa压力下，HHP与nisin组合在牛肉和植物基汉堡中分别实现5.0和3.8 log的菌落减少，协同效应最高达1.4 log。随着压力从300 MPa升至400 MPa，协同效应显著增强，但400-500 MPa区间无统计学差异。

研究结论表明，食品基质组成显著影响HHP与抗菌剂的协同效果。植物基汉堡因均质化结构和较高初始pH值，更有利于抗菌剂扩散和作用，其中nisin与HHP组合表现出最强协同效应。而牛肉中的脂肪和蛋白质成分可能降低nisin的生物利用度。蓝莓产品通过降低pH值和释放多酚类物质，有效增强了HHP对微生物的破坏作用。

该研究的创新价值在于首次系统量化了HHP与天然抗菌剂在两种不同基质中的协同杀菌效应，为优化植物基肉制品加工工艺提供了精准参数。特别值得注意的是，HHP技术可使植物基汉堡在轻微温度滥用条件下(7°C)保持微生物稳定性达83天，远超常规冷藏产品的7-14天货架期，这为延长产品分销半径、减少食品浪费提供了技术支撑。未来研究需重点关注感官品质优化和消费者接受度，以推动该技术向产业化应用转化。