过氧化氢（H2O2）对鸡翅食品病原体的去污效果及过氧化氢酶（catalase）去除作用：体外（in vitro）与分子对接（molecular docking）研究

《ACS Omega》：Efficacy of Hydrogen Peroxide Decontamination Against Food Pathogens on Chicken Wings and Removal by Catalase: In Vitro and Molecular Docking

　　

本研究旨在探讨不同浓度和处理时长的过氧化氢（H2O2）对鸡翅肉中去污处理对肠炎沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）和单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）存活的影响，以及通过过氧化氢酶（catalase）酶去除H2O2来维持鸡肉品质属性的效果，并通过分子对接（molecular docking）分析评估H2O2对这些病原体的影响。为此，研究人员将污染的鸡翅浸入不同浓度的H2O2（5、10、25、50、100和250 ppm）中不同时间（5、15、30、45、60和90 s），随后使用不同浓度的过氧化氢酶（catalase）酶溶液去除H2O2。结果显示，使用250 ppm H2O2处理30 s后，冲洗样品中肠炎沙门氏菌（S. Typhimurium）约减少3 log CFU/mL；而在50和100 ppm下处理90 s以及250 ppm下处理30 s后，单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）计数降至检测限以下。此外，观察到过氧化氢酶（catalase）酶处理能有效去除H2O2，尽管颜色参数存在统计学显著变化，但对整体色泽质量无明显不利影响。分子对接（molecular docking）分析表明，在计算机模拟（in silico）条件下，H2O2与选定的靶蛋白存在潜在相互作用。本研究结果表明，此类干预策略应用于包装步骤前的加工链末端时，具有作为氯等其他存在安全隐患消毒剂替代品的潜力。

该研究发表在《ACS Omega》。研究背景方面，禽肉产业是全球动物蛋白的重要来源，但屠宰加工过程中易受肠炎沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）和单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）等食源性病原体污染，带来公共卫生与经济风险。目前常用的氯基消毒剂在有机物存在下效力下降且可能产生不良气味与脂质氧化，高浓度氯还存在安全隐患，因此亟需寻找替代消毒剂。过氧化氢（H₂O₂）被美国FDA认定为GRAS（Generally Recognized as Safe），具备快速抗菌活性，但其在肉类中使用可能存在残留问题，需有效去除。同时分子对接（molecular docking）可从计算层面阐释H₂O₂的抗菌机制。基于此，研究人员开展本研究，旨在明确不同浓度与时长H₂O₂对鸡翅上两种病原体的杀灭效果、过氧化氢酶（catalase）去除残留的效果、对肉品色泽的影响及分子层面的作用机制，得出H₂O₂在特定条件下可有效减菌且过氧化氢酶（catalase）可高效去除残留、对色泽影响有限的结论，为禽肉加工安全替代消毒技术提供依据。

研究人员为开展研究用到的主要关键技术方法包括：样本为当地市场购买的带皮鸡翅，经冷链运至实验室后立即使用；制备5、10、25、50、100、250 ppm的H₂O₂溶液及商业牛肝源与禽肝提取源过氧化氢酶（catalase）溶液并测定酶活性；将鸡翅接种约6 log CFU/mL的病原菌混合液后分组浸泡处理，随后浸入过氧化氢酶（catalase）溶液；采用MQuant Peroxide Test定量残留H₂O₂，通过涂布平板法在选择性培养基上计数病原菌（log₁₀CFU/mL），用pH计测pH，便携式色差仪测L、a、b*颜色参数；分子对接（molecular docking）选取沙门氏菌的异柠檬酸裂解酶（PDB: 4KR4）、DNA结合蛋白Dps（PDB: 6EXL）及单增李斯特菌的李斯特溶素O（LLO, PDB: 4CDB）、Internalin B（PDB: 2P7P），利用Chimera、AutoDock Vina和Discovery Studio软件进行对接分析并可视化；数据统计采用GLM与Tukey检验（P < 0.05）。

研究结果如下：

3.1. 鸡翅肉的微生物学结果。通过分析不同浓度H₂O₂与接触时间下两种病原菌的存活对数，发现250 ppm H₂O₂处理30 s起肠炎沙门氏菌（S. Typhimurium）减少约3 log CFU/mL，呈现时间与浓度依赖性减菌；单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）在50和100 ppm处理90 s、250 ppm处理30 s后降至低于1 log CFU/mL，表明其对H₂O₂更敏感。H₂O₂浓度升高伴随pH降低，与杀菌效果增强相关，其抗菌机制为损伤DNA、蛋白质、脂质及细胞膜。肠炎沙门氏菌（S. Typhimurium）因粘附较强及应激抗性表现相对更强耐受性。

3.2. 鸡翅肉中过氧化氢（H₂O₂）的去除结果。使用商业过氧化氢酶（catalase）（0.002 U/mL）与禽肝提取过氧化氢酶（catalase）（0.48 U/mL）处理所有浓度与时间的样品后，残留H₂O₂均低于检测方法限（<0.5 ppm），证实两种来源的过氧化氢酶（catalase）均能高效分解H₂O₂为水和氧，禽肝粗提物具备成本效益与工业应用潜力。

3.3. 鸡翅肉的颜色变化。颜色分析显示L（亮度）在25 ppm 90 s与250 ppm 60 s显著升高但仍在鸡肉自然变异范围内（40–79），a（红绿）与b*（黄蓝）值波动但无实质感官不良影响。变化可能与H₂O₂氧化性、肉pH趋近肌原纤维蛋白等电点（约pH 5.0）致水分流失有关，及时过氧化氢酶（catalase）处理减轻了不利影响。

3.4. 分子对接（molecular docking）结果。H₂O₂与靶蛋白对接分数（docking score）为-3.0至-3.3 kcal/mol，优于阳性对照次氯酸盐（-2.1至-2.6 kcal/mol），其中与异柠檬酸裂解酶（4KR4）亲和力最强（-3.3 kcal/mol），并形成多个氢键。表明H₂O₂在分子层面可与病原菌关键代谢、毒力及氧化应激蛋白相互作用，辅助其氧化灭活机制，但主要杀菌仍源于活性氧介导的氧化损伤而非特异性配体结合。

讨论部分总结指出，H₂O₂浓度与时间增加显著提升对两种病原菌的灭活，单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）较肠炎沙门氏菌（S. Typhimurium）更敏感；过氧化氢酶（catalase）可有效去除残留且无实质色泽损害；分子对接（molecular docking）提供H₂O₂与靶蛋白潜在相互作用的理论支持。需注意长期低浓度使用可能诱导细菌适应性抗性，工业中建议轮换消毒剂或采用协同屏障技术。

研究结论部分翻译：综上所述，本研究表明在特定浓度与接触时间下，过氧化氢（H₂O₂）处理可显著减少鸡翅肉上单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）和肠炎沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）的数量，其中单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）对H₂O₂处理似乎比肠炎沙门氏菌（S. Typhimurium）更敏感。过氧化氢酶（catalase）处理将残留H₂O₂水平有效降低至所用检测方法限以下。尽管部分颜色参数存在统计显著变化，但这些变化对整体色泽质量的实际相关性有限。然而仍需进一步研究以优化这些策略并评估其在食品安全中的更广泛应用，确保在未来禽肉加工中在最小化风险的同时保持食品品质。