冰温贮藏新鲜牛肉中主要腐败细菌的腐败特征与机制：基于原位分析及代谢组学的研究见解

《Food Research International》：Spoilage characteristics and mechanisms of dominant spoilage Bacteria in fresh beef stored at ice temperature: Insights from in situ analysis and metabolomics

【字体：大中小】 时间：2026年08月08日 来源：Food Research International 8.8

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　　•分离出了相关菌株，并对其腐败能力进行了评估。•在单培养和混合培养条件下，检测了P. marginalis、P. lundensis和的腐败潜力。•微生物间的相互作用改变了冰温保存的新鲜牛肉的蛋白质降解特性。•与单独接种相比，混合培养加速了冰温保存新鲜牛肉的腐败进程。•明确了腐败

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分离出了相关菌株，并对其腐败能力进行了评估。
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在单培养和混合培养条件下，检测了P. marginalis、P. lundensis和的腐败潜力。
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微生物间的相互作用改变了冰温保存的新鲜牛肉的蛋白质降解特性。
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与单独接种相比，混合培养加速了冰温保存新鲜牛肉的腐败进程。
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明确了腐败相关的代谢机制、途径及代谢产物。

引言

新鲜牛肉是全球范围内最主要的牛肉消费形式。由于其高蛋白、低脂肪含量以及良好的感官品质，它既适合家庭烹饪也适用于餐饮业，占据了全球零售牛肉市场的50%以上。然而，新鲜牛肉在运输、储存和加工过程中极易受到微生物污染，从而导致腐败，带来严重的安全风险和巨大的经济损失(Wang, G.等，2026)。尽管新鲜牛肉的腐败受脂质氧化和内源酶解等多种因素影响，但人们普遍认为微生物的生长和代谢才是主要因素（Zhu, Y.等，2024）。因此，了解牛肉中腐败微生物的生长与代谢规律，以及它们引发腐败的机制，对于制定有效的保鲜和安全措施具有重要意义。

温度是影响肉类腐败和品质下降的关键物理因素。以往的研究主要集中在0℃以上的温度，如冷藏温度和室温，以探究肉类的品质变化及背后的腐败机制。Hao等人（2025）发现脂质过氧化会在死后的猪肉中引发铁死亡，进而影响肉质，推测铁元素耗竭可能是其机制。此外，铁元素的生物利用率也会影响冷藏草鱼的品质下降，表明铁在鱼类腐败中的作用（Zhuang等人，2026）。Odeyemi等人（2020）阐明了肉类中的腐败微生物群及其机制，而从冷藏鸡肉中分离出的Aeromonas属细菌则表现出较强的腐败能力和蛋白水解活性（Shao等人，2022）。不过，针对冰温、超低温冷冻等低于0℃条件下的肉类储存研究，大多集中在品质下降机制方面。例如，Xu等人（2023）通过不同的静电场应用方式，在控制冰点的储存条件下提高了牛肉的持水能力。超低温储存能够减轻Thunnus albacares的品质下降，其效果优于冷藏和冷冻储存（Lee等人，2024）。Liu, Y.等人（2025）发现低压静电场结合部分冷冻处理可以延长牛肉的保质期并保持其品质。迄今为止，关于低温条件下腐败机制的研究还较少，这可能是因为较低的温度更有效地抑制了微生物的生长和繁殖。在-18℃及更低温度的冷冻条件下，肉类完全冻结，微生物生长几乎被完全抑制，但品质下降依然十分严重。在冰温及超低温状态下，品质下降问题依然存在，因此研究人员主要致力于解决水分流失（Hu, J.等，2026）、脂质和蛋白质氧化（Zhuang等人，2026）以及质地劣化（Zhao等人，2025）等与品质相关的问题。相比之下，冰温保存的新鲜牛肉的腐败特征和机制仍有待进一步阐明，这就需要更坚实的理论支撑。

在肉类腐败过程中，不同腐败细菌属之间的相互作用受到了广泛关注。Pseudomonas protegens和Acinetobacter johnsonii的混合培养使得牡蛎中蛋白质降解产物的积累速度变慢，挥发性盐基氮含量也有所降低，转录组分析显示其可能转向硫代谢途径（Hu, Z.等，2026）。Ye等人（2025）报告称，Shewanella putrefaciens和Pseudomonas fluorescens的混合培养会降解黄鲷鱼中的肌原纤维蛋白及其与肌纤维的连接，且这两种腐败细菌之间存在竞争关系。此外，先前的研究还表明，Macrococcus caseolyticus和Aeromonas sobria的相互作用会改变鱼类模型中的腐败特征，并导致肉质变化（Tan等人，2023）。同时，在鸡肉中同时接种Lactobacillus curvatus和Brochothrix thermosphacta，相较于单一物种接种，能显著提高总活菌数和TVB-N值（Wang等人，2025）。相反，L. curvatus和之间的底物竞争则更为激烈。总体而言，这些研究表明不同腐败菌属之间的相互作用会促进肉类腐败。此外，同一菌属内部也可能存在此类相互作用；Pseudomonas fragi和的混合接种会加速葡萄糖消耗和氨基酸降解（Zhang等人，2025）。不过，关于肉类中同一菌属内的腐败相互作用的研究仍较为零散，缺乏系统性的探讨。因此，弄清亲缘关系较近的物种，尤其是同一菌属内的物种之间的代谢相互作用，对于揭示新鲜牛肉的腐败机制具有尤为重要意义。另外，近年来代谢组学已被广泛用于评估肉类品质和细菌腐败机制。Fang等人（2022）通过代谢组学研究发现，在Pseudomonas lundensis和Brochothrix thermosphacta的混合培养中，组氨酸代谢是关键的腐败途径之一。Ding等人（2025）发现W. viridescens和的共同腐败与脯氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、核黄素、肌苷酸和鸟嘌呤有关。总体来看，这些研究都表明代谢组学是解析肉类腐败过程和细菌腐败机制的强大工具。

在本研究中，我们确认P.m、P.l和C.d是冰温保存新鲜牛肉中的主要腐败细菌。据此，我们将这些菌株单独或混合接种到新鲜牛肉中，然后在冰温下存放15天，旨在阐明其原位腐败表型以及蛋白质降解的分子机制。我们还确定了驱动这些表型的关键代谢途径，为理解腐败进展提供了新的机制视角，也为制定针对新鲜牛肉的针对性保鲜策略提供了依据。

章节要点

新鲜牛肉的制备与接种

新鲜牛肉样本取自中国安徽省合肥市一家屠宰场的24至36个月龄的中华杂种黄牛的脊部肌肉（牛里脊）。我们按照Zhang, W.等人（2024）的方法稍作修改后，对牛肉样本进行了无菌处理并接种。我们取约6.0–6.5公斤的牛肉样本，立即将其浸入沸水中10分钟进行表面灭菌，然后用无菌工具去除外层组织

菌株的分离、纯化、鉴定及腐败能力分析

菌株的分离、纯化、鉴定及腐败能力分析结果见补充材料中的表S1和表S2。经过综合评估，我们选择了P.m、P.l和C.d这三株菌株用于后续实验。

TVC指标

图1A展示了在不同菌株接种的冰温保存新鲜牛肉中TVC指标的变化情况。随着时间的推移，除C.?d组外，其他各组的TVC值均呈现上升趋势。未接种菌株的组

结论

本研究旨在揭示冰温保存新鲜牛肉在单培养和混合培养条件下，由主要腐败细菌（P.m、P.l和C.d）引发的原位腐败潜力、蛋白质降解以及相关代谢机制。所有实验组都表现出较强的腐败能力，其中P.m–P.l组的腐败程度最为严重，这主要体现在其更强的生长能力，以及TVC、TVB-N、TCA可溶性肽等指标的显著变化上，此外电泳分析结果也反映了这一特点

CRediT作者贡献说明

Sunyan Wang：论文撰写——初稿撰写、可视化分析、软件应用、方法设计、数据整理、概念构思。Kezhou Cai：可视化分析、方法设计、实验研究。Ping Li：可视化分析、方法设计、实验研究。Yang Wang：可视化分析、方法设计、实验研究。Zhijie Bao：可视化分析、方法设计、实验研究。Xiaoyu He：可视化分析、方法设计、实验研究。Wendi Zhang：可视化分析、方法设计、实验研究。Feiran Xu：可视化分析、方法设计、实验研究。Baocai

未引用参考文献

Hu等人，2026

Liu等人，2026

Liu, Hu, Ma, Wang和Liu，2023

Liu等人，2023

Liu等人，2025

Liu等人，2026

Liu, Kai和Yang，2023

Liu等人，2025

Wang, Liu, Ma和Qiu，2026

Wang等人，2026

Yang等人，2025

Yi和Xie，2022

Zhang等人，2024

Zhu等人，2024

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了国家关键研发计划（编号：2023YFD2100703）、云南省重大科技专项（编号：202502AE090041）以及安徽省自然科学基金（编号：2508085QC075）的支持。

引言