《Food Science & Nutrition》：Synergistic Activity of Natural Antimicrobials Against Common Fish Spoilage and Pathogenic Bacteria
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本研究考察了一系列天然抗菌剂（NAM）的抗菌活性（AA）：低分子量壳聚糖（CS）、精油（EOs；百里香、牛至、大蒜、鼠尾草、月桂、马郁兰和迷迭香）以及市售的弱有机酸混合物（Articoat (ART) 和 Sulac (SUL)），分别单独测试和组合测试，对抗
本研究考察了一系列天然抗菌剂（NAM）的抗菌活性（AA）：低分子量壳聚糖（CS）、精油（EOs；百里香、牛至、大蒜、鼠尾草、月桂、马郁兰和迷迭香）以及市售的弱有机酸混合物（Articoat (ART) 和 Sulac (SUL)），分别单独测试和组合测试，对抗常见的鱼类腐败菌（Brochothrix thermosphacta (B. thermosphacta)、乳酸菌（LAB）和 Pseudomonas fluorescens (P. fluorescens)）、病原菌（金黄色葡萄球菌 (S. aureus)、无害李斯特菌 (L. innocua) 和大肠杆菌 (E. coli)）以及生三文鱼微生物群。单独使用时，CS 对所有细菌表现出最强的AA，最小抑菌浓度（MIC）为0.125 mg/mL，优于所有测试的EOs、ART和SUL。在测试的40种组合（ART–EOs、CS–EOs、SUL–EOs和EO–EO）中，CS–大蒜EO（GEO）具有最强的协同效应，相较于单独MIC，显著（p<0.05）将CS和GEO的MIC分别降低16倍和8倍，对抗S. aureus、L. innocua、B. thermosphacta和LAB；SUL与GEO或鼠尾草EO的组合也观察到类似的协同效应，相较于单独MIC，显著（p<0.05）将SUL和EO的MIC分别降低17倍和8倍，对抗相同细菌。牛至EO（OEO）–百里香EO（TEO）、ART-OEO和ART-TEO表现出最强的协同效应，对抗E. coli、P. fluorescens和三文鱼微生物群，相较于单独MIC，将所需浓度显著（p<0.05）降低多达8倍。总体而言，协同的NAM组合增强了AA，同时大幅降低了抗菌剂浓度，突出了其在食品和包装中应用以延长保质期、支持清洁标签保鲜、减少浪费和增强可持续性的潜力。
**论文解读：天然抗菌剂组合对鱼类腐败菌和病原菌的协同活性**
**研究背景与问题**
全球食品系统面临确保食品安全与减少食物浪费的双重挑战，这对公共卫生、环境可持续性和全球粮食安全至关重要。同时，消费者对可持续、新鲜、最小加工和清洁标签食品的需求日益增长，推动了天然抗菌剂（NAM）在食品保鲜中的应用。天然抗菌剂如精油（EOs）、壳聚糖（CS）以及市售的弱有机酸混合物（Articoat (ART) 和 Sulac (SUL)）已被用作天然防腐剂，其广谱抗菌活性已有充分文献记载。然而，单独使用这些天然抗菌剂时，需要较高浓度才能达到微生物安全效果，这可能导致感官缺陷（如异味或酸度增加），从而限制其实际应用。此外，在高pH值环境下，其活性降低，且与食物基质的相互作用可能削弱其抗菌潜力。通过组合不同作用机制的天然抗菌剂，可以产生多机制协同效应，增强抗菌活性（AA）、降低所需浓度、减少毒性和感官影响，并降低成本。尽管已有研究显示某些组合的协同作用，但在统一实验条件下系统比较多种天然抗菌剂类别的综合性研究仍较为缺乏，尤其针对鱼类保鲜中关键腐败微生物的抑制。因此，本研究旨在利用优化制备方法，评估多种天然抗菌剂（包括EOs、CS、ART和SUL）单独及组合后对常见鱼类腐败菌和病原菌以及生三文鱼微生物群的抗菌活性。
**研究内容与结论**
研究人员通过体外实验，系统评估了7种EOs（牛至、百里香、大蒜、鼠尾草、月桂、马郁兰、迷迭香）、低分子量壳聚糖、两种市售弱有机酸混合物（ART和SUL）及其40种组合（包括EO-EO、CS-EO、ART-EO和SUL-EO）对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌S. aureus、无害李斯特菌L. innocua、热杀索丝菌B. thermosphacta、乳酸菌LAB）、革兰氏阴性菌（大肠杆菌E. coli、荧光假单胞菌P. fluorescens）以及生三文鱼微生物群的抗菌活性。结果表明，单独使用时，CS的抗菌活性最强，最低抑菌浓度（MIC）为0.125 mg/mL。在组合中，CS与大蒜EO（GEO）的协同效应最为显著，使CS和GEO的MIC分别降低8倍和16倍，对抗革兰氏阳性菌。SUL与GEO或鼠尾草EO的组合也表现出强协同效应，使SUL和EO的MIC分别降低17倍和8倍。对于革兰氏阴性菌和三文鱼微生物群，牛至EO（OEO）与百里香EO（TEO）、ART-OEO和ART-TEO组合表现出最强协同效应，使MIC降低多达8倍。时间-杀菌动力学实验证实了这些组合的杀菌效果。该研究发表在《Food Science》期刊上，强调了协同天然抗菌剂组合在食品保鲜中的应用潜力，可大幅降低抗菌剂使用浓度，有利于减少感官影响、支持清洁标签、延长货架期并增强可持续性。
**关键技术方法**
研究人员采用的主要关键技术方法包括：超声乳化法制备EO乳液，并使用动态光散射（DLS）分析仪测定乳液粒径和多分散性指数（PDI）；采用标准微量肉汤稀释法测定MIC；通过棋盘法计算分数抑菌浓度指数（FICI）以评估组合的协同效应；采用肉汤宏稀释法进行时间-杀菌动力学实验，确定杀菌或抑菌作用；通过16S rRNA基因测序鉴定从生三文鱼中分离的LAB和B. thermosphacta菌株。样本来源为本地采购的生真空贴体包装三文鱼片。
**研究结果**
**3.1 乳液粒径与多分散性指数（PDI）** 通过DLS分析，百里香和牛至EO乳液粒径最小（约162 nm），PDI为0.1，表明均一性高；大蒜EO乳液粒径最大（293 nm），PDI为0.2，可能与其高粘度和含硫化合物有关。
**3.2 生三文鱼中LAB和B. thermosphacta的鉴定** 16S rRNA基因测序显示，分离的LAB与干酪乳杆菌/副干酪乳杆菌群高度相似（>99%），B. thermosphacta与参考菌株相似度>99%，证实其分类归属，并表明它们是生三文鱼天然微生物群的一部分。
**3.3 抗菌活性**
**3.3.1 最小抑菌浓度（MIC）** CS对所有细菌的MIC为0.125 mg/mL，显著优于其他天然抗菌剂。EOs中，牛至EO活性最强（MIC 0.313 mg/mL）。SUL的MIC为3.75 mg/mL，优于ART（MIC 25-50 mg/mL）。革兰氏阴性菌对EOs的耐药性普遍高于革兰氏阳性菌。
**3.3.2 棋盘法**
- **CS与EOs组合**：CS+GEO协同效应最强（FICI=0.19），对革兰氏阳性菌使GEO MIC降低16倍，CS降低8倍。CS与马郁兰、月桂或迷迭香EO组合也呈协同（FICI=0.5）。CS与牛至、百里香、鼠尾草EO组合对革兰氏阳性菌呈加性效应，对革兰氏阴性菌呈协同效应。
- **市售弱有机酸混合物与EOs组合**：ART+GEO对革兰氏阳性菌协同最强（FICI=0.25），使两者MIC均降低8倍。ART+OEO、ART+TEO、ART+SEO对革兰氏阴性菌和三文鱼微生物群协同（FICI=0.25）。SUL+GEO或SUL+SEO对革兰氏阳性菌协同最强（FICI=0.19），使SUL MIC降低17倍，EO降低8倍。SUL+TEO对革兰氏阴性菌和三文鱼微生物群协同（FICI=0.38）。
- **EO-EO组合**：所有19种EO-EO组合均呈协同效应（FICI≤0.5）。TEO+OEO对革兰氏阴性菌和三文鱼微生物群协同最强（FICI=0.36），使TEO MIC降低8倍，OEO降低4倍。
**3.3.3 时间-杀菌动力学** 对S. aureus和P. fluorescens进行时间-杀菌实验。OEO+TEO、CS+GEO、TEO+SUL和TEO+ART组合在2×MIC浓度下均表现出杀菌效果（≥3 log10 CFU/mL减少）。TEO+SUL在12小时内即实现杀菌，而TEO+ART需36小时。CS+GEO对P. fluorescens杀菌，但对S. aureus仅抑菌，可能与菌株耐受性有关。
**总结与结论**
本研究通过系统比较，证实了天然抗菌剂组合（ART-EOs、CS-EOs、SUL-EOs、EO-EO）对常见鱼类腐败菌、病原菌及生三文鱼微生物群的协同抗菌活性，能够显著降低单一抗菌剂的使用浓度。研究结论指出：不同天然抗菌剂的作用机制可被利用通过协同作用增强抗菌效果，这些多机制组合代表了有前景的清洁标签替代品，可替代合成防腐剂，降低抗菌剂用量，减少潜在毒性风险和细菌耐药性。所观察到的浓度降低对食品和食品包装应用尤为重要，有助于减轻感官影响、支持法规合规并融入清洁标签保鲜策略。未来需要更多体内研究验证这些组合在实际食品基质中的性能，并评估其作为栅栏技术的一部分以改善微生物安全、延长货架期和保持产品质量的适用性。
