单源巴氏杀菌骆驼乳与牛乳货架期比较:细菌群落演替、预测功能潜力及酪蛋白完整性对实际贮藏期限的约束

《Journal of Dairy Science》:Comparative shelf life of pasteurized camel and bovine milk from a single commercial source: Bacterial community succession, predicted functional potential, and casein integrity

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月28日 来源:Journal of Dairy Science 4.7

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  在这项单源探索性比较中,受试巴氏杀菌骆驼乳(camel milk, CM)的微生物学可接受期限长于受试牛乳(bovine milk, BM),但该差异的微生物学基础尚未明确。研究人员采用需氧菌和乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)计数、

  
在这项单源探索性比较中,受试巴氏杀菌骆驼乳(camel milk, CM)的微生物学可接受期限长于受试牛乳(bovine milk, BM),但该差异的微生物学基础尚未明确。研究人员采用需氧菌和乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)计数、pH与滴定酸度、SDS–聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS–PAGE)蛋白谱,以及DNBSEQ平台16S rRNA基因(V3–V4)扩增子测序,追踪4°C冷藏贮藏中的巴氏杀菌CM和BM,并用PICRUSt2推断功能潜力。CM需氧菌计数直至第92天仍低于检测限,第99天超过海湾标准规定的5 log cfu/mL限值,第100天达5.33 log cfu/mL。BM第35天超过同一限值,其LAB种群至第37天升至10.8 log cfu/mL。CM中从未回收到LAB。132个操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs)核心在CM全部6个采样点持续存在,但群落并非静止:Pseudomonadota占初始群落的64.9%,随后被Bacillota替代,后者第20天达100%、第102天达67.8%,第70天和第80天出现瞬时OTUs脉冲。线性判别分析效应量(linear discriminant analysis effect size, LEfSe)将新鲜CM与Enterobacteriaceae关联,将第102天与Macrococcus和Staphylococcaceae关联。预测的趋化性(chemotaxis)和鞭毛组装(flagellar assembly)通路在第102天升高,尽管预测差异未获统计学支持。CM酪蛋白条带在第21天后变淡,而BM蛋白保持完整,表明蛋白水解(proteolysis)而非细菌生长决定CM的实际贮藏限值。解释性摘要:骆驼乳常被认为比牛乳更耐藏,但其原因尚未被细致检验。研究人员将巴氏杀菌骆驼乳和牛乳置于密封零售瓶中冷藏,并同时追踪细菌和乳蛋白。在这项单源比较中,受试骆驼乳在99天内保持于微生物学限值内,而受试牛乳为35天。然而,其酪蛋白约6周后即发生降解,远早于细菌成为问题。因此,骆驼乳货架期应同时依据蛋白品质和细菌计数设定。
骆驼乳(CM)已由区域性生计食品转为商业乳制品,其溶菌酶、乳铁蛋白、乳过氧化物酶和免疫球蛋白等抗菌蛋白的浓度及耐热性与牛乳(BM)不同;货架期直接影响配送半径、退货率和骆驼乳企业运行范围。已有比较多显示CM更耐藏,但监测窗口多以周计,终点多为化学或感官指标,缺少贯穿整个贮藏期的细菌群落层面资料;BM的巴氏杀菌后演替已有较完整数据和法规标准,CM则缺乏相应参考数据,部分产地甚至无公认微生物标准。16S rRNA基因V3–V4扩增子测序可较可靠解析至属水平,PICRUSt2可在无鸟枪法宏基因组测序时由标记基因推断功能潜力,使贮藏试验从菌落计数扩展到“谁存在及其可能具备何种功能”。研究人员因此开展单源探索性试验:确定4°C下CM和BM超过海湾标准5 log cfu/mL需氧限值的天数;用6个时间点描述CM 102天内群落重构;检验α多样性、群落排序和相似性分析变化;预测晚期功能潜力;比较各自超限后的CM第102天与BM第40天;并平行追踪pH、滴定酸度和酪蛋白完整性,以判断微生物稳定与化学稳定是否同步。研究结论是受试CM微生物学可接受至第99天、BM至第35天,CM优势主要在滞后期延长(92天对24天);LAB从未从CM回收;但CM酪蛋白第40天变淡、第60天不可分辨,早于微生物限值约40天。其意义在于:CM货架期不能只按菌数设定,应同时设置蛋白质量终点,否则会高估其保持功能蛋白品质的期限。
关键方法(不超过250字):需氧菌按ISO 4833–1于PCA 30°C计数,LAB于MRS 37°C培养48 h计数;测定pH与滴定酸度;进行16S rRNA基因V3–V4扩增子测序(DNBSEQ,PE300;20个文库:CM 6个时间点各3重复,BMD40 2重复);用PICRUSt2预测KEGG和COG功能潜力;用SDS–PAGE分析蛋白谱。样本为同一商业乳品加工厂的密封500 mL商业巴氏杀菌CM和BM,4±1°C贮藏,BM跟踪至第40天、CM至第102天;原料乳与巴氏样未确认同批次,且无独立生产批重复。
结果小标题及结论:
1. Bacterial Growth and the Extended Lag Phase in Camel Milk:通过需氧/LAB计数及pH/滴定酸度发现,BM第25天检出需氧菌和LAB,第35天超过5 log cfu/mL,第37天LAB达10.8 log cfu/mL;CM第92天前低于检测限,第99天超限,第100天达5.33 log cfu/mL,LAB从未回收;CM滞后期约为BM的3.8倍,指数期均约1周;两乳滴定酸度约0.10%乳酸,CM pH保持6.60,BM第37天降至6.50。原文提出低初始LAB载量、巴氏杀菌及CM抗菌蛋白系统可能参与,密封包装可能解释其长于既往文献。
2. Sequencing Depth and the Persistent Core Microbiota:通过物种累积曲线、Good’s coverage和Venn分析表明测序深度足够(曲线趋近约870个OTUs,覆盖度>0.998);132个核心OTUs在6个CM时间点持续;第70天和第80天出现时间点特异OTUs脉冲;CM第102天与BM第40天共享266个OTUs,CM独有111个、BM独有55个。
3. Alpha Diversity During Refrigerated Storage:通过6个α多样性指数Kruskal–Wallis检验未发现显著差异;但小样本使结果不确定,不能据此认为群落稳定;中位数有升降而组内变异较大。
4. Ordination and Similarity Analysis of Community Structure:通过主成分分析(PCA)、相似性分析(ANOSIM)和多响应置换过程(MRPP)发现,CM系列PC1与PC2解释56.8%变异,瓶间变异大;CM第102天与BM第40天比较解释66.9%,BM重复更紧密;ANOSIM R=0.519、P=0.10,MRPP A=?0.06、P=0.50,提示重构趋势但统计功效不足。
5. Phylum-Level Succession from Pseudomonadota to Bacillota:通过门水平相对丰度发现,CM第0天Pseudomonadota 64.9%、Bacillota 35.1%;第20天Bacillota达100%;第40天三门诊;第70天Bacillota 67.4%;第80天89.2%;第102天Bacillota 67.8%、Pseudomonadota 32.2%。BMD40为Bacillota 87.6%、Pseudomonadota 8.3%、Deinococcota 4.1%;CMD102为Pseudomonadota 32.7%、Bacillota 67.3%、无Deinococcota。原文将Deinococcota差异归于加工环境。
6. Predicted KEGG Pathways: Motility and Environmental Sensing:通过PICRUSt2预测KEGG通路发现,第102天趋化性、鞭毛组装和双组分系统呈升高趋势,但FDR校正后均不显著(FDR=1.00);脂多糖生物合成下降与革兰阴性Pseudomonadota及Enterobacteriaceae减少一致;这些仅为预测趋势。
7. Genus-, Class-, and Species-Level Community Structure:通过热图、LEfSe和相关网络发现,链球菌和不动杆菌贯穿CM贮藏,第20天链球菌高,第40天葡萄球菌和不杆菌升高,第102天Bacillus、Macrococcus和Mixta增加、Rhodococcus下降;LEfSe显示第102天富集Staphylococcaceae和Macrococcus等,第0天富集Enterobacteriaceae和Enterobacter;class水平Bacilli最多,Gammaproteobacteria在CMD102更高,Deinococci仅见于BMD40;11个可能种形成共现模式,非直接生物互作证据。
8. Predicted COG Functional Categories:通过PICRUSt2 COG分析显示四大类功能稳定,代谢类约45%,CMD102与BMD40几乎相同;初级COG对分类差异不敏感。
9. Acidification and pH During Storage:通过pH和滴定酸度发现,两乳滴定酸度均约0.10%乳酸;CM pH 102天保持6.60,BM第37天由6.60降至6.50;冷藏限制中温LAB糖酵解,pH不能作为冷藏乳微生物状态的可靠指标。
10. Casein Degradation and Protein Integrity:通过SDS–PAGE发现,BM第0–37天酪蛋白及β-乳球蛋白、α-乳白蛋白条带保持完整;CM酪蛋白第21天仍清晰、第40天变淡、第60天起不可分辨;CM微生物限值为第99天,但酪蛋白早约40天退化。原文提出内源纤溶酶/纤溶酶原(plasmin/plasminogen)系统可能参与但未测定,属假设;对依赖完整酪蛋白的产品,暂定功能货架期40–60天,仍需以热稳定性、凝胶、凝乳、流变、感官及冷链温度波动验证。
讨论部分总结:本研究为单源探索性比较,每种乳仅来自单一商业加工厂,瓶样为来源内重复而非独立生产批重复,乳类型与加工厂、设备、畜群、季节和生产实践等因素混淆;样本量小且未做事前功效计算,非显著结果应视为不确定而非无差异;需多来源、多品牌、多批次、多季节研究确认滞后期延长和早期酪蛋白降解是否可推广。
研究结论翻译:在这一单源、探索性比较中,4°C密封零售包装贮藏的巴氏杀菌骆驼乳在99天内低于5 log cfu/mL需氧限值,而同样处理的牛乳为35天;优势几乎完全来自延长的滞后期(92天对24天),而非之后生长更慢。牛乳中乳酸菌至第37天达10.8 log cfu/mL,而骆驼乳中从未回收到。骆驼乳群落仍然动态,保留132个操作分类单元核心,同时从初始Pseudomonadota主导转向反复出现的Bacillota主导,并从Enterobacteriaceae相关类群转向Macrococcus和Staphylococcaceae。决定性结果关乎蛋白而非细菌:酪蛋白条带从第40天起变淡,从第60天起不可分辨,比微生物限值早约40天,因此仅按微生物标准设定货架期会高估巴氏杀菌骆驼乳保持功能蛋白品质的期限。由于每种乳来自单一商业来源且瓶样不是独立生产批次重复,乳类型不能与来源相关因素分离,这些发现需在多个来源、品牌和生产批次中确认。
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