酸奶加工与贮藏过程中牛奶发酵对大肠杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)灭活效果的有效性:一项系统综述与荟萃分析

《Journal of Food Protection》:The Effectiveness of Milk Fermentation in Escherichia coli and Staphylococcus aureus Inactivation During Yogurt Processing and Storage: A Systematic Review and Meta-Analysis

【字体: 时间:2026年07月08日 来源:Journal of Food Protection 3.7

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  发酵技术广泛应用于控制食品中微生物的生长,从而提高微生物安全性并延长货架期。关于牛奶发酵在微生物灭活方面效率的研究结果存在矛盾。因此,本荟萃分析旨在评估发酵对酸奶加工和贮藏过程中大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)灭活的影响。该分析

  
发酵技术广泛应用于控制食品中微生物的生长,从而提高微生物安全性并延长货架期。关于牛奶发酵在微生物灭活方面效率的研究结果存在矛盾。因此,本荟萃分析旨在评估发酵对酸奶加工和贮藏过程中大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)灭活的影响。该分析基于46项研究和81个效应量,按照PRISMA(系统综述和荟萃分析首选报告项目)指南筛选。数据采用R环境中的metafor软件包,使用REML(限制性最大似然)估计器拟合随机效应模型和混合效应模型进行分析。结果显示,与酸奶加工过程(1.68 log CFU/mL)相比,酸奶贮藏表现出更高的E. coli和S. aureus灭活效果(4.66 log CFU/mL)。超过50%的研究显示出高致病菌降低率,发酵和贮藏期间的四分位距分别为91.12%~99.93%(中位数=98.74%)和99.89%~100%(中位数=100%)。E. coli和S. aureus在贮藏期间的降低量分别高达4.41和4.96 log CFU/mL。荟萃回归分析显示,中温(mesophilic)和高温(thermophilic)发酵条件以及0~12小时发酵时间类别显著提高了S. aureus的降低效果(p < 0.05)。37~48小时贮藏时间显示出更大的E. coli降低效果。超过6 log CFU/mL的大接种量以及欧洲地区显著影响了致病菌的降低。结果表明,牛奶发酵与贮藏的结合可以消除E. coli和S. aureus,从而提高酸奶的安全性。
引言

腹泻仍是全球主要死因之一,2021年导致117万人死亡。大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)是与原料乳污染和人类腹泻疾病相关的主要食源性致病菌。这些致病菌通过多种途径进入牛奶,包括挤奶和加工过程中的不良卫生条件。在原料乳中,巴氏杀菌和高静压处理等几种热处理方式已成功用于灭活和消除这些致病菌。然而,热处理方法会导致感官特性和营养成分(特别是蛋白质和水溶性维生素)的改变,从而加剧以牛奶为主要蛋白质来源地区的蛋白质能量营养不良和隐性饥饿问题。多年来,发酵技术被广泛用于消除牛奶中的致病菌(包括E. coli和S. aureus)。此外,发酵将牛奶转变为高营养和功能性食品。最常见的发酵乳制品是具有健康益处的酸奶。酸奶生产依赖于在适当的时间和温度组合下使用发酵剂或牛奶中天然存在的乳酸菌进行牛奶发酵以达到最佳效果。然而,必须认识到牛奶可能在发酵前、发酵过程中或酸奶贮藏期间受到E. coli和S. aureus的污染。因此,有必要在酸奶到达脆弱消费者之前消除这些致病菌。关于酸奶加工和贮藏过程中发酵效率的研究报告了相互矛盾的结果,需要进一步评估这些干预措施以确保最终产品的安全性。

材料与方法

该研究遵循系统综述和荟萃分析首选报告项目(PRISMA)指南进行报告。纳入的研究使用单一食品基质——发酵乳/酸奶,在发酵或贮藏前接种S. aureus、E. coli或两者。三种发酵剂类型为标准发酵培养物、益生菌培养物配方和非标准发酵培养物。这些食品基质使用特定的标准、益生菌或天然发酵剂进行发酵干预,并在特定温度和持续时间下于受控实验条件下进行发酵或贮藏。测量的主要结局为病原体降低,以log菌落形成单位(CFU)/mL或g以及存活/灭活表示;测量的次要结局包括发酵条件(基于不同发酵剂类型的发酵类型、时间和温度)以及贮藏条件(贮藏时间和温度)。

研究纳入标准为:(1)评估发酵对E. coli、S. aureus或两者存活或灭活的影响;(2)报告巴氏杀菌乳在后巴氏杀菌阶段的E. coli或S. aureus接种水平,或记录自发发酵乳发酵开始时的初始log计数;(3)以文本、图表或表格形式报告S. aureus和E. coli的最终水平为log或平均降低值;(4)提供足够数据以计算log降低值;(5)可在科学期刊和图书馆网站电子获取,无发表年份限制。纳入灰色文献以避免文献来源偏倚并确保数据来源的充分覆盖。

排除标准为:(1)以百分比报告病原体降低或抑制;(2)报告的数据不足以计算log降低值;(3)除发酵本身外添加额外处理;(4)使用Google Translate无法翻译的语言。

检索策略

2025年10月至2026年2月期间,基于以下研究问题进行全面电子文献检索:发酵是否能显著降低酸奶发酵和贮藏过程中的S. aureus和E. coli负荷?E. coli和S. aureus在酸奶发酵和贮藏过程中降低的影响因素是什么?使用Web of Science、PubMed、Google Scholar和Scopus数据库进行检索,采用布尔运算符组合不同关键词以识别聚焦于酸奶发酵或贮藏期间E. coli或S. aureus降低的实验研究。

数据提取

从符合纳入标准的研究中系统地提取数据。数据提取的首选来源为表格和文本。如果数据未在表格或文本中呈现,则使用图表进行手动计算。收集的最重要的实验信息包括:发酵类型(发酵剂类型)、病原体类型(E. coli和S. aureus)、酸奶类型(标准培养物、益生菌培养物和非标准)、发酵或贮藏前后的初始和最终病原体负荷、病原体降低量、发酵和贮藏温度及时间,以及研究设计。

质量评估

两名评审员独立评估检索标准确定的标题、摘要和全文。如果出现分歧,邀请第三名评审员独立评估以解决分歧。此外,使用改良的纽卡斯尔-渥太华量表(NOS)评估每项实验研究的偏倚风险。该量表最初用于非随机研究,经改良后适用于食品微生物发酵实验设计和研究问题。确定六个领域或标准:(1)选择偏倚;(2)发酵和贮藏方案(处理偏倚);(3)混杂因素控制;(4)结局测量或评估偏倚;(5)结局报告偏倚;(6)缺失结局数据导致的偏倚。完成定量偏倚风险评估后,研究按最高13分进行评定,分为:(1)低偏倚风险(10~13分);(2)中等偏倚风险(6~9分);(3)高偏倚风险(0~5分)。选取低偏倚风险的研究提取荟萃分析数据。

统计分析

效应量计算。为确定初始细菌log计数与干预后发酵或贮藏细菌log计数之间的主要效应量,计算细菌计数降低值。细菌计数降低以log10降低值(log CFU/mL)表示,公式为:LR(log10 CFU/mL) = log10 B ? log10 A。其中LR为log降低值(log CFU/mL),log10 A为发酵或贮藏前初始病原体数量(log10 CFU/mL),log10 B为发酵或贮藏后最终病原体数量(log10 CFU/mL)。然后在R中计算合并效应量。合并效应量旨在作为总体趋势,不应逐字解释,由于存在极高的异质性,应谨慎解读。

发表偏倚。为进行敏感性检验,需要标准差(SD),但研究仅提供log计数和降低值而未提供SD,仅两项实验提供了带SD的log计数,但未提供log降低值及其SD。因此,研究人员计算了log降低值和SD变化值。对于SD变化值,需要基线(初始计数)与最终计数之间的相关系数(r),但微生物发酵研究很少报告该值。根据先前方法,如果r未在重复测量中报告,可通过假设合理的r为0.75或从合理范围(0.5~0.9)中估算。本荟萃分析假设r为0.75,用于估算SD变化值,进而计算标准误(SE),最终用于计算所有其他研究的SE。

荟萃分析模型。本荟萃分析使用两种模型:随机效应模型和混合效应模型。由于研究来自不同人群且样本方案存在差异,研究为非同质性研究,因此使用随机效应模型(95%置信区间)。该模型使用限制性最大似然(REML)估计器拟合,以判断发酵是否解释了细菌log降低值之间的研究间异质性。对于亚组分析,REML也用作荟萃回归(混合效应模型)中的估计器,以估计发酵和贮藏条件对细菌降低的影响。该模型中,独立变量(潜在调节因子)为发酵或贮藏时间和温度、酸奶类型(基于发酵类型;使用的乳酸菌)。E. coli和S. aureus的log降低值作为模型中的因变量。使用Higgins和Thompson的I2、Cochran's Q检验、τ2和H2统计量确定统计异质性。所有分析在R环境(版本4.5.3)中使用metafor软件包在α < 0.05水平下进行。

敏感性分析

为评估个别研究对总体荟萃分析估计值的影响以及合并估计值的稳健性,使用影响力诊断表和图、留一法分析和Baujat图进行敏感性分析。当检测到研究间高异质性时,进行影响力诊断和Baujat绘图以识别异常值和有影响力的研究。任何有影响力的研究或异常值进一步进行留一法分析,以评估其对合并效应量和异质性的影响。所有分析在R统计软件(版本4.5.3)中完成。

结果

文献检索、发表偏倚和研究特征

文献检索结果和研究特征呈现于图1、表1和表2。最初从数据库识别6,200项研究,从网站识别2项。其中6,198项来自数据库的研究中,3,900项因重复和技术问题被排除。2,302条记录基于标题和摘要进行筛选,405项成功按照纳入标准筛选。最终43项来自数据库的研究和2项来自网站的研究被纳入荟萃分析。除Kuta、Biru和Mokua的4篇论文(Biru, 2019; Kutaa, 2017; Mokua, 2004)外,所有研究均来自同行评审期刊。

所有研究均报告了发酵过程在酸奶制备或贮藏期间降低S. aureus、E. coli或两者种群效果的实验结果。23篇报告文献评估了发酵对S. aureus灭活的效果,34篇评估了对E. coli灭活的效果。其中部分研究在相同或不同实验条件下评估了两种生物的灭活效果。24项研究聚焦于发酵过程中的灭活,21项聚焦于酸奶贮藏期间的灭活。部分研究评估了两种条件下的测试病原体。由于部分研究在相同条件下进行了多次实验,本荟萃分析使用的效应量总数为81个。

发酵过程中,共评估了19个非标准酸奶样品、19个标准酸奶样品和4个益生菌酸奶样品。提取了37个聚焦于实际发酵过程的效应量,44个聚焦于酸奶后发酵贮藏的效应量。研究报道了发酵和贮藏条件,包括时间和温度、初始和最终细菌负荷和/或细菌降低。评估后,所有研究均被归类为低偏倚风险,适合纳入荟萃分析,随后进行数据提取。研究经过影响力诊断,3项被识别为边缘有影响力。经敏感性检验和留一法检验,排除这3项研究并未显著改变或改善效应量和研究间异质性,因此被纳入分析。就发表年份而言,研究发表于1972年至2024年之间。

大多数研究作者所属机构位于埃及(8项),其次是美利坚合众国(USA)(5项)和埃塞俄比亚(5项)。

发酵期间总体病原体降低

发酵效率的初步评估涉及对发酵和后续贮藏两个时点的总体病原体降低进行全面分析。分析显示,发酵过程中合并病原体降低为1.68 log CFU/mL(95% CI: 1.02, 2.34),研究间存在显著异质性(I2 = 95.4%, τ2 = 3.979, Q = 787.13, p < 0.001)。发酵过程中观察到的病原体降低因研究而异,最高降低6.00 log CFU/mL(95% CI: 5.20, 6.80)由Kas?mo?lu和Akgün报告,而Al-Nabulsi等则报告了2.70 log CFU/mL的增长。描述性统计显示,大多数研究(超过50%)实现了高S. aureus和E. coli降低率,范围为91.12%~99.93%,中位数为98.74%。

贮藏期间总体病原体降低

与发酵过程中部分研究观察到的E. coli和S. aureus计数增加相反,所有评估酸奶贮藏影响的研究均报告了降低值(图4)。共使用44个效应量在随机效应模型中估计酸奶贮藏期间合并E. coli和S. aureus的log降低。合并效应量估计为4.66 log CFU/mL(95% CI: 4.17~5.15)。研究间异质性非常高(I2 = 92.8%, τ2 = 2.541, Q = 592.71, p < 0.001)。报告效应量因研究而异,范围为1.38(95% CI: 0.58, 2.18)至8.00(95% CI: 6.61, 9.39)。通过荟萃回归比较发现,酸奶贮藏期间的平均合并log降低与发酵期间相比存在显著差异。

酸奶贮藏在研究间表现出近乎完全的灭活效果,S. aureus和E. coli降低率高,中位数为100%,范围为99.89%~100%。

发酵和贮藏期间S. aureus降低

将数据集按评估时点划分后,进一步按单个病原体亚组进行分组,因为病原体由于生物学变异对发酵处理的反应不同。分别对E. coli和S. aureus应用随机效应模型。

S. aureus发酵期间降低的结果显示,大多数研究(10项)报告了发酵过程中S. aureus种群的降低,范围为0.04~3.18 log CFU/mL。相反,三项研究报告了S. aureus种群在发酵过程中数量增加。总体而言,酸奶加工过程中的牛奶发酵降低了S. aureus的种群(1.02 log CFU/mL; CI: 0.29~1.76)。模型还显示了研究间高异质性(I2 = 89.5%)。

随机效应模型结果显示,酸奶贮藏期间S. aureus显著降低4.96 log CFU/mL。所有研究均显示了S. aureus种群的降低,范围为2.30(95% CI: 1.32~3.28)至8.00(95% CI: 6.61~9.39)log CFU/mL。65%(n = 13)的试验表明,4°C和25°C条件下贮藏酸奶两天或更长时间可以完全灭活所有S. aureus。

发酵和贮藏期间E. coli降低

森林图显示了发酵过程中E. coli log降低估计值的显著变异性。虽然合并估计显示平均log降低为2.08 log CFU/mL(95% CI: 1.14, 3.01),但个别研究的估计值差异很大。观察到效应量存在显著变异性,表现为显著异质性(I2 = 96.4%, τ2 = 5.04, Q = 636.09, p < 0.001)。研究报道了log降低和细菌计数增加两种情况。例如,Tesfaye等(2011)和Al-Nabulsi等(2016)的报告称计数增加了0.75~2.70 log CFU/mL。相反,大多数研究表明牛奶发酵显著降低了E. coli种群,log降低范围为0.21(95% CI: -0.59, 1.01)至6.00(95% CI: 5.20, 6.80)log CFU/mL。

酸奶贮藏期间观察到显著的E. coli降低,合并估计为4.41 log CFU/mL(95% CI: 3.74~5.08)。研究间效应量存在可观察到的变异。超过四分之三的研究报告了≥4 log CFU/mL的降低。75%(n = 18)的试验揭示,4°C和8°C条件下贮藏酸奶≥2天具有完全灭活所有E. coli的潜力。

温度、时间和发酵类型对S. aureus降低影响的亚组分析

使用荟萃回归模型评估潜在调节因子时间、温度和发酵类型对发酵和贮藏期间S. aureus降低的影响。测试因素的整体调节效应未显著解释效应量变异性(QM, P < 0.05)。

温度变量分为三类:嗜冷温度(低于30°C)、中温(30~37°C)和高温(38~45°C),基于乳酸菌(LAB)的能力。荟萃回归(混合效应模型)显示,中温和高温的效应量显著高于参考类别(嗜冷温度)(p < 0.05)。对于时间变量,截距(参考类别:0~12小时)显示了S. aureus的统计显著性log降低,而61~72小时发酵时间相比参考类别显著降低。观察到除截距外,所有发酵类型类别的估计值与参考类别(标准酸奶)无显著差异,截距导致S. aureus种群的统计显著性log降低(p = 0.012)。

同样,酸奶贮藏期间,调节因子检验显示贮藏时间和温度未显著解释S. aureus合并效应量的变异性。然而,对于时间变量,截距(参考类别:1~12小时)具有统计学意义。类似地,超过168小时的贮藏时间是相对于参考类别效应量变异的显著预测因子(P = 0.0197)。与发酵期间一样,所有发酵类型类别均与酸奶贮藏期间S. aureus效应量的变异无关,除参考类别外(p < 0.0001)。

温度、时间和发酵剂类型对E. coli降低影响的亚组分析

荟萃回归分析(混合效应模型)也评估了时间和温度对酸奶发酵和贮藏期间E. coli降低的影响。调节因子检验显示,温度和发酵类型未解释发酵和贮藏期间合并效应量的变异性(QM, p > 0.05)。

发酵期间,没有任何温度类别与E. coli的显著降低相关(p > 0.05)。然而,37~48小时的发酵时间是相对于参考类别效应量变异的显著预测因子(p = 0.032)。标准、益生菌和非标准酸奶作为发酵类型类别。参考类别(标准)导致E. coli的显著log降低。益生菌和非标准酸奶未显著解释E. coli log降低的变异性。

贮藏期间,参考贮藏时间、温度和发酵剂类型条件下观察到E. coli的显著降低(p < 0.05)。相对于时间、温度和发酵类型的参考类别,所有类别均不是效应量变化的显著预测因子(p > 0.05)。

接种量、地区和发表年份对病原体降低影响的亚组分析

评估时间、温度和病原体类型作为调节因子后,还评估了接种量、地区和发表年份,结果呈现于表6。数据集按评估点(与牛奶发酵和贮藏相关的三个因素)分为两部分。然后将S. aureus和E. coli的数据集合并。参考类别为低于4 log CFU/mL的接种量、非洲地区以及1970~1979年的发表年份。

混合效应模型显示,三个因素均不是效应量的显著调节因子(p < 0.05)。

接种量未解释发酵期间S. aureus和E. coli效应量的变异。4~6和高于6 log CFU/mL的接种量类别估计值高于参考类别(1~3 log CFU/mL),但差异不显著。相反,接种量影响了酸奶贮藏期间的效应量。使用高接种量时,S. aureus和E. coli显著降低。高于6 log CFU/mL的接种量类别log降低显著高于参考类别。该模型解释了7.05%的异质性。将接种量作为连续变量评估后,显示其为效应量的显著调节因子(QM(df = 1) = 7.0878, p = 0.0078)。

与参考类别非洲相比,发酵期间E. coli和S. aureus降低在各地区之间无统计学显著差异,模型未解释观察到的异质性(R2 = 0%)。然而,欧洲相对于非洲显示出显著较低的降低,模型解释了酸奶贮藏期间一小部分异质性(R2 = 4.69%)。就发表年份而言,除参考类别外,发酵期间无病原体降低证据,贮藏期间亦然,尽管模型解释了发酵期间14.63%的异质性。

讨论

这是首个关于标准、益生菌和非标准发酵剂酸奶加工和贮藏过程中牛奶发酵效率的系统综述和荟萃分析。该分析进一步评估了不同发酵和贮藏条件对S. aureus和E. coli灭活的影响。用于评估检索证据质量的改良纽卡斯尔-渥华量表(NOS)显示低偏倚风险。由于研究间存在显著异质性,研究经影响力诊断和敏感性检验以识别高研究间变异的来源,3项研究被识别为有影响力。然而,在留一法分析中,它们的排除并未显著降低异质性或影响效应量。此外,由于研究涉及生物学动态系统且抑制性化合物的形成可能存在异质性,这3项研究被纳入分析。

分析后的元数据提供了牛奶发酵灭活S. aureus和E. coli的证据,特别是在酸奶加工和后发酵贮藏期间。贮藏期间的降低显著高于加工期间。然而,作为调节因子的发酵条件并未显著解释病原体降低合并估计值的变异性。尽管所有研究均采用实验设计,但它们未提供方法学上相同且可比较的发酵和贮藏条件,包括病原体的初始log计数,因此观察到高异质性。

酸奶加工过程中,特别是牛奶发酵时,通常做法是让pH降至酪蛋白等电点(pH 4.6)附近,在43~45°C特定温度下持续2.5小时以获得理想的酸度、质地、香气和风味。因此,当发酵条件不具抑制作用时细菌负荷最初增加,随后由于抑制性化合物的积累91.12%~99.93%被灭活,这并不令人惊讶。E. coli和S. aureus对低pH、有机酸和其他抗菌化合物(如细菌素、过氧化氢和双乙酰)敏感,这些化合物在发酵过程中产生,导致其种群下降。这些化合物是乳酸菌(LAB)代谢活动的结果。荟萃分析显示,发酵期间的合并log降低在测试细菌种类之间无显著差异。然而,S. aureus表现出对酸性和渗透压胁迫稍高的生理耐受性,这解释了部分差异。研究表明,革兰氏阳性菌如S. aureus比革兰氏阴性菌包括E. coli更能适应生理应激。

发酵过程中微生物降低幅度在跨研究中的显著变异可能由多种因素导致。因素包括病原体菌株变异、实验和发酵条件。例如,发酵剂组成、初始log计数、牛奶成分、发酵时间和温度等存在广泛变异。这些在其他地方被报告为有效发酵过程的关键驱动因素。发酵过程中微生物群落之间的竞争相互作用,加上上述因素,可能是少数研究记录细菌计数增加的部分原因。然而,细菌计数的增加不足以改变总体合并估计值,随机效应模型结果证实了这一点。纳入报告阳性和阴性结果的研究为本研究发现的稳健性提供了强有力证据。1.68(95% CI: 1.02~2.34)的总体合并log降低具有关键的食品安全意义,因为它反映了发酵从发酵容器中清除致病菌的有效性。虽然总体发现支持发酵在发酵过程中降低S. aureus和E. coli的作用,未来研究必须聚焦于标准化实验条件和关键技术参数的详细报告,以提高跨研究效应量的可比性。作者未纳入标准差来报告食品微生物学实验已成为常见做法,而标准差在每项荟萃分析中至关重要。因此,未来研究必须确保食品微生物学实验研究的标准化报告,以提高跨研究可比性和荟萃分析结果的可靠性。

随机效应模型表明,酸奶贮藏期间的合并降低为4.66(95% CI: 4.17~5.15),显著高于发酵期间观察到的降低(p < 0.0001)。超过四分之三的研究在贮藏2天后表现出S. aureus和E. coli的完全灭活。此类证据非常有前景,为酸奶安全性提供了保障,特别是在无法获得其他病原体处理的地区。这种完全灭活可能是由于贮藏条件和发酵产生的抑制性产物的共同作用。例如,大多数研究报道的贮藏温度为4°C。该温度可以减缓或抑制E. coli和S. aureus的代谢活动,因为这些病原体为中温菌。因此,综合效应可以阻止这些代谢过程,从而破坏病原体。必须注意的是,贮藏期间显著的病原体降低部分受LAB在发酵过程中产生的抑制性化合物的影响,或贮藏期间发生的长时间发酵导致酸奶在整个贮藏期间进一步酸化。其他研究在室温下观察到病原体完全灭活,这引发了对环境温度在酸奶保藏中作用的严肃质疑,需要进一步研究。未来研究应调查贮藏期间环境温度下发酵剂培养和pH变化的作用。否则,此类保藏与进一步酸化有关,可能改变产品的感官特性。研究执行良好,处理偏倚最小;对于缺乏冷藏服务的低资源国家的生产者而言,这是一种有前景的替代方案。

虽然酸奶贮藏期间的合并效应在S. aureus和E. coli之间统计学可比,但有趣的是,S. aureus的降低略大于E. coli。这与发酵期间观察到的降低相反。这是需要进一步探索的主要发现之一。是否可以推测S. aureus进一步暴露于低pH和抗菌化合物逐渐降低其活力比E. coli更多?还是E. coli比S. aureus更快地适应发酵产物和贮藏条件?这需要未来研究聚焦于酸奶中全面的比较适应性实验。

酸奶加工过程中,时间、温度和发酵剂(发酵类型)的组合对于获得理想产品至关重要。对这些技术参数进行的亚组分析产生了大量组合。荟萃回归揭示了在所识别的技术参数中,没有一个是该荟萃分析中效应量的显著预测因子。虽然所测试的调节因子无一显著解释合并估计值的变异性,但调节因子内的特定亚组显著影响了结果。例如,中温条件下发酵牛奶实现了最高的S. aureus降低(p = 0.0078),其次是高温条件(p = 0.0266),而嗜冷温度未显著影响结果。这意味着温度在调节发酵期间S. aureus降低幅度方面起关键作用。这与发酵剂培养在乳糖代谢中的最适温度相关,从而创造抑制环境。然而,观察到的高异质性(I2 ≈ 85%)表明温度本身不能单独解释跨研究中病原体降低的变异。相反,荟萃回归显示所有温度类别对相对于参考类别的E. coli在牛奶发酵期间无显著影响。高残余异质性(I2 ≈ 96.7%)提示存在其他导致研究间变异的相互作用因素,如牛奶成分、初始接种量等。早期报告已表明高初始接种量可能夸大效应量。

相对于时间参考类别,特定时间类别在牛奶加工期间显示了S. aureus和E. coli的显著降低。37~48小时发酵显著降低了E. coli计数,而类似时间段也观察到S. aureus的高降低。实际上,抑制性化合物的水平以显著量积累以减少这两种病原体的种群。然而,应注意当发酵时间达到62~72小时时,S. aureus和E. coli的log降低开始减少。这意味着长时间发酵过程可能诱发这些病原体的适应性或存活机制,或发酵剂培养在批量培养环境中代谢乳糖的效力下降。

荟萃回归揭示,酸奶贮藏期间,时间、温度和发酵类型不是效应量的显著调节因子。虽然截距表明了S. aureus和E. coli贮藏期间的显著降低,但所述技术参数未能显著解释研究间异质性(I2 > 89.10%)。但有趣的是,超过168小时(7天)的延长酸奶贮藏与显著降低相关。总体而言,可以推测发酵过程中产生的抑制性化合物或抑制性环境是酸奶贮藏期间病原体降低的驱动因素。分析表明,所有评估调节因子的异质性始终很高,表明贮藏期间病原体灭活与多方面因素相互作用有关。它涉及超出所评估调节因子的复杂因素相互作用,如包装材料、酸奶中的微生物群落、抗菌化合物、发酵容器类型、氧气可用性和牛奶成分。这些发现促使研究人员评估接种量、发表年份和地理区域对病原体降低的影响。亚组分析结果显示,接种量是显著调节因子,欧洲机构所属研究影响了效应量,而发表年份无显著影响。然而,观察到的高异质性提示存在其他解释跨研究效应量变异的潜在调节因子。这些隐性调节因子需要深入检验。因此,未来研究必须优先全面评估上述未测试因素的作用,并识别与酸奶加工和贮藏期间病原体降低相关的其他因素。

尽管本荟萃分析执行良好,但研究存在两个主要局限性。首先,研究使用Google Translate克服一项研究的语言偏倚。虽然在线翻译器很好,但有时可能引入错误。其次,分析中观察到高异质性。因此,结果必须谨慎解读,因为它们反映了可能影响病原体降低估计值但未予考虑的因素的存在。

结论

当前研究表明,单独发酵即可在三种酸奶加工过程中灭活S. aureus和E. coli。S. aureus和E. coli在牛奶发酵过程和酸奶后发酵贮藏期间的降低具有可比性。基于荟萃分析,酸奶贮藏期间的病原体降低显著高于发酵期间。因此,发酵为测试的食源性病原体提供了低成本的天然生物控制机制,从而增强食品安全。当病原体在发酵过程中存活时,贮藏条件成为次要安全屏障,正如研究所示,贮藏条件可消除所有病原体,即使在室温下也是如此。

食品安全视角

足够的发酵时间和接种量在病原体灭活中起重要作用,而发酵温度和类型则不然。因此,在发酵主要由小规模生产者或家庭在不受控制的条件下进行的地区,确保足够的发酵时间可能对消费者具有保护作用。此外,跨研究一致的高异质性表明,酸奶加工和贮藏期间的病原体降低受超出所评估调节因子的多方面因素影响。虽然大多数研究对涉及受控发酵的标准和益生菌酸奶进行了实验,但研究发现对使用自发和回接种发酵类型的非标准化酸奶生产具有意义。这些在低资源国家普遍实施,受特定文化传统影响。在这些国家,病原体降低不一致,需要发酵管理实践,如确保足够的发酵持续时间和适当的贮藏条件后再消费酸奶。
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