评估三种防腐剂处理对生山羊初乳中细菌生长的温度依赖性效应

《Journal of Dairy Science》：Evaluating the temperature-dependent effects of 3 preservative treatments on bacterial growth in raw goat colostrum

　　

生山羊初乳在储存期间的细菌污染对新生羔羊的被动免疫转移构成风险，然而针对山羊特异性系统的循证保存策略仍然有限。研究目的是评估山梨酸钾（PS，0.5%）、苯甲酸钠（SB，0.5%）和L-乳酸钠（SL，0.3%）对山羊初乳中细菌生长和pH的温度依赖性效应。样本在4^°C（0–168小时）或25^°C（0–48小时）储存。使用Compact Dry平板对大肠菌群、总细菌数（TBC）和大肠杆菌（E. coli）进行计数。在4^°C下，早期计数稳定，但到168小时时，对照组的大肠菌群达到6.97 log₁₀ cfu/mL，L-乳酸钠组与对照组趋势一致。山梨酸钾和苯甲酸钠将大肠菌群维持在基线附近（约4.0 log₁₀ cfu/mL；比对照组低约3.0 log₁₀），并在168小时时将总细菌数降低超过1.3 log₁₀ cfu/mL。在168小时储存期间，所有组的大肠杆菌计数均保持较低水平。在25^°C下，对照组和L-乳酸钠组呈现快速增殖（12小时时大肠菌群6.72 log₁₀；24小时时大肠杆菌4.43 log₁₀；总细菌数9.14 log₁₀）。山梨酸钾和苯甲酸钠显著抑制了生长，在12小时时将大肠菌群降低2.39–2.91 log₁₀，并将大肠杆菌限制在接近或低于检测限。平均pH与大肠菌群计数呈负相关。总体而言，山梨酸钾和苯甲酸钠持续抑制细菌生长，而L-乳酸钠显示出最小或不一致的效果。

**研究背景与问题**
山羊初乳是新生羔羊获取被动免疫的唯一来源，免疫球蛋白G（IgG）通过肠上皮细胞吸收进入循环系统，提供早期保护。然而，山羊具有上皮绒毛膜胎盘，无法在产前传递免疫球蛋白，羔羊出生时处于无丙种球蛋白血症状态，完全依赖初乳。初乳在储存过程中极易被细菌污染，尤其是大肠杆菌（E. coli）等病原体，不仅直接导致新生儿疾病，还可能通过损伤肠上皮或降解免疫球蛋白削弱IgG吸收效率。现有物理保存方法（如巴氏杀菌、冷藏或高压处理）需要专用设备和冷链基础设施，在农场实际条件下难以实现。化学防腐剂作为一种替代策略引起关注，但多数研究集中于牛初乳系统，且对山羊特异性系统的证据有限。山梨酸钾（PS）和苯甲酸钠（SB）在牛初乳中显示抗菌活性，但山羊初乳在脂肪球大小、酪蛋白胶束结构和免疫球蛋白组成上存在差异，其效果未知。L-乳酸钠（SL）在蛋白基质中有效，但尚未在生山羊初乳中评估。此外，许多研究仅报告总细菌或大肠菌群计数，未评估临床相关病原体如大肠杆菌，且短期常温暴露（如收集后至冷藏前）对细菌增殖的影响缺乏关注。因此，本研究旨在评估PS、SB和SL在冷藏（4^°C）和常温（25^°C）条件下对生山羊初乳中细菌生长动态和pH变化的影响。

**研究内容与结论**
研究人员从澳大利亚维多利亚州Meredith Dairy的两个商业农场（Cargerie和Lochaber）收集生山羊初乳，混合后分为四组：对照组（CTR）、0.5% PS、0.5% SB和0.3% SL。样本分别在4^°C（0–168小时）和25^°C（0–48小时）储存。使用Compact Dry平板对大肠菌群、总细菌数（TBC）和大肠杆菌进行计数，同时测量pH。采用线性混合效应模型（LMMs）分析数据。结果表明，PS和SB在两种温度下均持续抑制细菌生长，而SL效果微弱或不一致。在4^°C下，PS和SB将大肠菌群维持在基线水平（约4.0 log₁₀ cfu/mL），168小时时比对照组低约3.0 log₁₀，并降低TBC超过1.3 log₁₀；大肠杆菌在所有组中保持低水平。在25^°C下，PS和SB在6小时内即显著抑制大肠菌群、TBC和大肠杆菌，而SL与对照组相似。温度依赖性分析显示，PS和SB减弱了温度驱动的细菌增殖。pH与大肠菌群呈负相关，且这种关系受温度和防腐剂处理影响。该研究发表在《Journal of Dairy Science》，为农场初乳管理提供了实用指导，尤其在短期常温暴露和延长冷藏条件下，PS和SB可作为风险缓解工具，但不能替代卫生和冷链管理。

**关键技术方法**
研究人员从澳大利亚维多利亚州Meredith Dairy的两个商业农场（Cargerie和Lochaber）收集生山羊初乳，混合后分为四组：对照组（CTR）、0.5%山梨酸钾（PS）、0.5%苯甲酸钠（SB）和0.3% L-乳酸钠（SL）。样本分别在4^°C（0–168小时）和25^°C（0–48小时）储存。使用Compact Dry平板进行微生物计数，包括大肠菌群、总细菌数（TBC）和大肠杆菌（E. coli）。pH使用多参数pH计测量。采用线性混合效应模型（LMMs）进行统计分析，评估时间、温度、处理及其交互作用对细菌计数和pH的影响。

**研究结果**
**冷藏储存（4^°C）下的细菌生长动态**
- **大肠菌群**：早期各组稳定，后期对照组在168小时达到6.97 log₁₀ cfu/mL。PS和SB维持大肠菌群接近基线（约4.0 log₁₀ cfu/mL），比对照组低约3.0 log₁₀（P < 0.001）。SL与对照组无差异。
- **大肠杆菌**：所有组计数保持低水平（0.81–1.85 log₁₀ cfu/mL），无持续增长，处理间无显著主效应。
- **总细菌数（TBC）**：对照组后期加速，168小时达约7.4–7.6 log₁₀ cfu/mL。PS和SB在168小时降低TBC超过1.3 log₁₀（P < 0.001），SL与对照组相似。

**常温储存（25^°C）下的细菌生长动态**
- **大肠菌群**：对照组在12小时迅速升至6.72 log₁₀ cfu/mL，后略降。PS和SB在6小时即显著降低（P < 0.01），12小时降低2.39–2.91 log₁₀。SL与对照组相似。
- **大肠杆菌**：对照组从1.51 log₁₀升至24小时4.43 log₁₀。PS和SB组计数接近或低于检测限。SL在24小时高于对照组（P = 0.018）。
- **总细菌数（TBC）**：对照组在24小时达9.14 log₁₀ cfu/mL。PS和SB从6小时起显著降低（P < 0.01），持续至48小时。SL在48小时高于对照组（P = 0.002）。

**防腐剂处理的温度依赖性效果**
- **大肠菌群**：温度显著影响生长，CTR和SL在25^°C下大幅上升，PS和SB减弱了温度相关升高（Temp25×TreatPS/ SB: P < 0.001）。
- **大肠杆菌**：PS和SB显著降低温度驱动增长（Temp25×TreatPS/ SB: P < 0.001），SL与CTR相似。
- **总细菌数**：PS和SB减弱温度效应（Temp25×TreatPS/ SB: P < 0.001），SL与CTR相似。

**pH与细菌生长的关系**
平均pH与大肠菌群计数呈负相关，且关系随温度和防腐剂处理改变。在25^°C下，PS组表现出独特的pH-大肠菌群关系（pH_mean×Temp25×TreatPS: P = 0.032）。

**讨论与结论总结**
讨论部分指出，PS和SB在冷藏和常温下均提供持续且生物学显著的抑制作用，其最清晰的价值在于早期常温暴露和延长冷藏后期。SL在0.3%浓度下未提供可靠抗菌控制，可能因其在近中性pH下解离度高，且部分革兰氏阴性菌可利用乳酸作为碳源。研究局限性包括单一批次混合初乳（仅代表一个生物学重复）、未测量IgG浓度、以及培养计数法受采样变异和细菌生理状态影响。结论部分翻译如下：总体而言，PS和SB在两种温度下均提供一致且生物学显著的抑制作用。其最清晰的价值在于早期常温暴露和延长冷藏后期。相比之下，SL在0.3%浓度下未在生山羊初乳中提供可靠抗菌控制。生物学上，PS和SB提供了额外的细菌控制层，但不能替代基础卫生和冷链管理。未来研究应在更多批次初乳中评估这些防腐剂，并纳入IgG完整性测量和羔羊被动转移效果。