微酸性电解水与尼辛的联合处理可延长新鲜切片的生菜保鲜期：微生物群落动态及转录组学分析

《Food Control》：Combined treatment of slightly acidic electrolyzed water and nisin preserves fresh-cut lettuce: Microbial community dynamics and transcriptomic insights

新鲜切生菜在冷藏储存期间应用弱酸性电解水（SAEW）与乳链菌肽（nisin）联合处理，可有效抑制微生物增殖，维持维生素C含量，减少重量损失和质地劣变，并通过转录组学分析揭示糖酵解/ gluconeogenesis和丙酮酸代谢通路的调控机制。

　　

林丽娟|陈炳彦|林金华|廖娟娟|黄志志|刘云|林晓子

福建省农业科学院食品科学技术研究所，福州350002，中国

摘要：

本研究探讨了微酸性电解水（SAEW）和尼辛在冷藏储存期间对新鲜切叶生菜的微生物抑制、品质保持及转录调控的联合效果。与对照组相比，SAEW（50 mg L^-1）与尼辛（300 mg L^-1）的组合使用在第8天时将总菌落数显著降低了2.2 log CFU/g，同时保持了维生素C的含量，并最小化了重量损失和质地恶化。值得注意的是，这种联合处理方式更好地维持了细胞的能量状态，表现为ATP水平的提高和丙酮酸的积累，表明其中枢碳代谢受到了调节。高通量测序显示，与腐败相关的菌属（如Flavobacterium、Stenotrophomonas和Plectosphaerella）受到抑制，同时整体微生物多样性也发生了变化。转录组分析突出了糖酵解/糖异生和丙酮酸代谢途径的动态调控，关键基因（如PFK3, PKP2, PCK1, Ldha, DLD, LPD1, PKP1, PGM1, PGIC, PFP-ALPHA, PDH-E1）被调节以限制微生物活性并增强其应激适应能力。SAEW-尼辛组合通过共同抑制腐败微生物并激活宿主防御机制，展现了作为基于氯的消毒剂可持续替代品的潜力。这些发现为优化新鲜切叶农产品的保鲜策略提供了机制上的见解。

引言

由于方便性、新鲜度和营养价值，低加工蔬菜（如新鲜切叶生菜）在注重健康的消费者中越来越受欢迎（Liu et al., 2024; Ru et al., 2025; Steensma et al., 2025）。然而，切割和清洗过程中造成的机械损伤使生菜极易受到微生物污染、酶促褐变、组织软化和营养成分降解的影响，这些都会缩短保质期并降低消费者接受度（Meng et al., 2026; Steensma et al., 2025）。传统消毒方法，尤其是次氯酸钠（NaClO），在行业中被广泛使用。然而，这些方法由于会产生有害副产物（包括氯化残留物），引发了安全和环境问题。

微酸性电解水（SAEW）是一种通过电解稀释的HCl或NaCl溶液制备的非热消毒剂，具有接近中性的pH值（5.0-6.5）、较低的游离氯含量（10-80 mg L^-1）和较高的氧化还原电位（ORP）（Cheng et al., 2023; Gao et al., 2023; Liu et al., 2025）。与传统基于氯的消毒剂相比，SAEW具有更强的杀菌效果、更低的腐蚀性以及更高的环境安全性。最新研究表明，它在新鲜切叶农产品的保鲜方面具有潜力，能有效抑制食源性病原体（如大肠杆菌、沙门氏菌）和腐败微生物，同时减少化学残留物并保持产品质量（Du et al., 2023; Han et al., 2024; Suo et al., 2023）。然而，单独使用SAEW在长时间储存时的效果可能有限。因此，探索与天然抗菌剂（如尼辛）的组合使用至关重要，尼辛是一种被主要食品安全机构批准的天然抗菌肽，对革兰氏阳性细菌具有很强的活性（Guo et al., 2025; Song et al., 2017; Ukuku et al., 2005）。先前的研究表明，当尼辛与物理或化学预处理（如紫外线或脉冲光）结合使用时，其效果显著增强，这些预处理可以减少初始的微生物负荷（Bari et al., 2005; Ceballos et al., 2025; Rybak et al., 2021）。

我们之前的研究证明了SAEW-尼辛联合应用的潜力，结果显示50 mg L^-1 SAEW和300 mg L^-1尼辛的组合在10 °C下储存时能够抑制新鲜切叶生菜的褐变（Lin et al., 2025）。到第8天时，S+N处理组的褐变指数比对照组降低了78.0%。它还抑制了关键褐变酶（包括多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，保持了叶绿素含量，并减少了丙二醛（MDA）的积累。

虽然这些发现证实了S+N在延缓物理化学恶化方面的有效性，但其背后的机制，特别是关于微生物生态动态的机制仍不清楚。因此，我们假设SAEW和尼辛的联合应用通过调节微生物群落和诱导植物组织内的有益防御途径，提供了更好的保鲜效果。

为了验证这一假设，我们评估了该处理对冷藏储存期间新鲜切叶生菜的微生物抑制、品质保持和感官属性的联合影响。此外，还采用了高通量测序（针对16S rRNA和ITS区域）和转录组分析来解析与品质维持相关的微生物演替模式和基因表达网络。这种综合方法为新鲜切叶农产品的组合保鲜策略提供了新的机制见解。

材料与处理方法

本研究中使用的新鲜生菜（Lactuca sativa var. ramosa Hort.）是在田间条件下栽培的，来自中国福州的福州友宇食品科技有限公司。实验室收到后，样品在4 °C的冷藏室中预冷12小时。实验前，先无菌切除受损组织，并用去离子水仔细清洗表面以去除残留颗粒。

好氧菌落数

如图1A所示，对照组的好氧菌落数在储存过程中显著增加，第8天时从4.2 log CFU/g上升到8.5 log CFU/g。相比之下，NaClO处理组的增加较为温和，在第6天达到7.2 log CFU/g的峰值后趋于稳定。SAEW和S+N处理组的微生物抑制效果更好，整个8天内菌落数保持在6.0 log CFU/g以下。其中，S+N组的微生物负荷最低，减少了23.5%

联合抗菌效果和微生物群落动态

SAEW和尼辛的联合应用比单独使用SAEW或传统的NaClO消毒显示出更强的微生物抑制效果。S+N组在整个储存期间将总菌落数保持在6.0 log CFU/g以下，这与先前的研究结果一致，即SAEW的高ORP会破坏微生物膜的完整性，而尼辛则通过形成孔洞来靶向革兰氏阳性细菌（Du et al., 2024; Jeon et al., 2023; Ukuku et al., 2005）。高通量测序显示，S+N组合

结论

SAEW-尼辛联合处理抑制了微生物的增殖并保持了新鲜切叶生菜的品质。与对照组相比，SAEW + 尼辛组合保持了更高的维生素C含量，减少了重量损失，改善了质地参数，并抑制了与腐败相关的菌属（Flavobacterium、Stenotrophomonas）。重要的是，生化分析证实，这种联合处理维持了较高的细胞能量状态（ATP）并促进了丙酮酸的积累，表明其效果显著。

CRediT作者贡献声明

廖娟娟：资源、方法论。黄志志：监督、软件。刘云：监督、资源。林晓子：监督、项目管理、方法论、资金获取。林丽娟：撰写——初稿、调查、正式分析、数据管理。陈炳彦：撰写——审稿与编辑、监督。林金华：可视化、调查

未引用参考文献

Liu et al., 2022; Zhang et al., 2024.

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本工作得到了中国国家自然科学基金（项目编号3230161040）、福建省科技计划（项目编号2024R11030085）和福建省农业科学院科研项目（项目编号ZYTS202416）的支持。