温度与盐浓度对重组鸡肉中沙门氏菌及其替代菌热灭活的影响：基于微生物预测与机器学习模型的评估

为解决盐浓度如何影响重组鸡肉中沙门氏菌（Salmonella）及其替代菌肠球菌（Enterococcus faecium）的热灭活问题，研究人员结合Weibull模型与机器学习（ML）技术，系统评估了不同温度（62-74°C）和盐浓度（0-5%）下的微生物灭活动力学。结果表明，盐浓度显著增加沙门氏菌在低温（62°C）下的热抗性（D值提升50%），而肠球菌表现出更强的耐热性（D值达753.2秒）。随机森林（RF）模型预测显示温度是灭活效率的关键因素（R2 =0.936）。该研究为禽肉制品热加工工艺优化提供了数据支持。

　　

研究背景与意义
沙门氏菌（Salmonella）是全球食源性疾病的主要病原体，每年在美国导致超百万例感染。尽管1996年PR/HACCP体系实施后禽肉污染率下降，但沙门氏菌病发病率未同步降低。重组鸡肉制品（如盐渍肉饼）的流行加剧了风险——盐分可能通过渗透保护作用增强病原体热抗性，但具体机制尚不明确。同时，美国农业部（USDA）要求鸡肉制品沙门氏菌阳性率≤15.4%，而现行74°C热处理标准是否适用于不同盐浓度产品仍需验证。此外，肠球菌（Enterococcus faecium）作为沙门氏菌替代菌的适用性缺乏系统评估。

为解决上述问题，国内某研究团队在《Poultry Science》发表研究，通过结合传统微生物动力学模型（Weibull）与机器学习算法（RF/SVR/BLR），首次量化了盐浓度（0-5%）对重组鸡肉中沙门氏菌ATCC 14028及其替代菌E. faecium ATCC 8459热灭活的影响规律，并验证了替代菌的适用性。

关键技术方法
研究采用2×4×14因子设计（2菌种×4温度×14时间点），将接种菌液的鸡肉样品（含0.5%三聚磷酸钠+0-5%NaCl）真空包装后，于62-74°C水浴热处理0-240秒。通过TSA-NaL/BEA-NaL平板计数存活菌落（检测限0.3 log₁₀
CFU/g），利用USDA-IPMP软件计算D值（90%菌量灭活时间），并采用R语言构建正交多项式模型。机器学习部分通过Halving Grid Search CV优化RF/SVR/BLR模型参数，以RMSE和R²
评估预测性能。

研究结果

沙门氏菌的热灭活动力学
62°C处理时，3-5%盐浓度使沙门氏菌灭活率降低0.3-0.6 log₁₀
CFU/g（P<0.05），D值从30.8秒升至52.5秒；但74°C时盐的保护作用消失，5%盐组灭活率达4.61 log₁₀
CFU/g。正交多项式模型显示盐浓度与温度存在交互作用（F_27,821
=12.8，P<0.0001），70°C时5%盐反而加速灭活（D值17.0秒）。

肠球菌的耐热性特征
E. faecium在所有温度下均表现出更强耐热性，62°C时D值达753.2秒（3%盐），比沙门氏菌高6倍。但74°C时盐浓度增加至5%使其灭活率提升2.8 log₁₀
CFU/g，表明高温可克服盐的保护效应。

模型比较与预测
Weibull模型（RMSE=0.48-0.71）优于线性模型（RMSE>1.0）。机器学习中RF模型预测性能最佳（R²
=0.936），特征重要性分析显示温度>时间>盐浓度是主要影响因素。SVR（RBF核）和BLR（多项式特征）的R²
分别为0.927和0.895。

替代菌验证
E. faecium的D值在62-74°C范围内均≥沙门氏菌（如0%盐组129.5秒 vs 30.8秒），且其热灭活曲线与沙门氏菌趋势一致（正交模型AIC=1241 vs 1248），证实其作为替代菌的可靠性。

结论与讨论
该研究首次揭示盐浓度对沙门氏菌热抗性的双重作用：低温（62°C）时渗透保护占主导，而高温（≥70°C）下盐可能破坏细胞膜稳定性。通过机器学习模型量化了温度的关键作用，为动态调整热处理参数提供依据。E. faecium的强耐热性使其成为验证禽肉热加工安全的理想替代菌，尤其适用于高盐产品。研究成果可直接指导USDA-FSIS修订热加工标准，并为机器学习在预测微生物学（PM）中的应用提供范例。未来可结合蛋白质组学进一步解析盐影响热抗性的分子机制。