冷藏托盘包装鲜牛肉香肠中挥发性有机化合物的变化规律及优势腐败菌作用机制解析

本研究针对托盘包装鲜牛肉香肠冷藏过程中挥发性有机化合物(VOCs)变化机制不明的问题，通过HS-SPME-GC-O-MS和16S rDNA测序技术，揭示了Brochothrix和Serratia两种优势腐败菌与特征性VOCs（乙酰丙酸、己醛和1-辛烯-3-醇）的强相关性，为肉品腐败标志物筛选和货架期延长提供了新依据。

　　

鲜牛肉香肠作为广受欢迎的肉制品，其新鲜度保持一直是食品工业的难题。在冷藏过程中，微生物代谢产生的"腐败气味"往往先于肉眼可见的变质出现，这种"看不见的腐败"导致每年全球约20%的肉制品因误判品质而被浪费。更棘手的是，不同肉类产品的腐败特征存在显著差异，而针对托盘包装鲜牛肉香肠这一特定产品的VOCs变化规律及其微生物驱动机制尚未阐明。

合肥工业大学食品与生物工程学院的研究团队在《Meat Science》发表的最新研究，通过多组学技术揭示了这一"气味密码"的生成机制。研究人员采用顶空固相微萃取-气相色谱-嗅闻-质谱联用技术(HS-SPME-GC-O-MS)结合16S rDNA扩增子测序，对4°C冷藏条件下托盘包装鲜牛肉香肠进行了为期21天的动态监测。

关键技术包括：1) HS-SPME-GC-O-MS用于41种VOCs的定性与半定量分析；2) 16S rDNA测序解析微生物群落演替；3) Mantel检验评估菌群-VOCs相关性；4) 传统指标(pH、TBARS、TVB-N)验证腐败程度。样本采用市售胶原肠衣制作的标准化牛肉香肠，以聚乙烯薄膜(PE)托盘包装模拟商业流通条件。

VOCs分析
研究检测到醛类、酮类、醇类等41种VOCs，其中乙酰丙酸、己醛和1-辛烯-3-醇呈现显著的时间依赖性增长。特别值得注意的是，这些化合物在感官评价中被确认为"典型腐败气味"的主要贡献者。

微生物群落动态
16S数据显示，Brochothrix和Serratia在冷藏后期成为绝对优势菌属(相对丰度>60%)。这与传统平板计数显示的菌落总数突破10⁷ CFU/g腐败阈值的时间点高度吻合。

菌群-VOCs关联
Mantel检验揭示：乙酰丙酸与Brochothrix的相关系数r=0.95(p=0.017)，1-辛烯-3-醇与Serratia的r=0.81(p=0.024)。这种强相关性暗示这些菌株可能通过特定代谢通路(如脂质β-氧化和支链氨基酸降解)产生特征性VOCs。

传统指标验证
在冷藏终点(21天)，pH升至6.82±0.13，TBARS达0.87±0.05 mg/kg，TVB-N突破35.27±1.84 mg/100g，均超过食品安全限值，与微生物和VOCs数据形成相互印证。

该研究首次系统阐释了托盘包装鲜牛肉香肠冷藏过程中VOCs的微生物驱动机制，确立乙酰丙酸等三种化合物作为腐败标志物的潜力。这不仅为开发快速检测技术提供了靶标，更通过揭示Brochothrix和Serratia的关键作用，为针对性抑菌技术研发指明了方向。研究采用的多维度分析方法也为其他易腐食品的保鲜研究提供了范式参考。正如通讯作者Peijun Li强调的，这项成果"从分子水平解开了肉品腐败的气味密码，将推动智能包装和精准保鲜技术的创新发展"。