热应激、冷应激和酸应激的鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）及原生菌群在冷藏和温度滥用条件下鸡翅上的生长与存活

《Poultry Science》：Growth and survival of heat-, cold-, and acid-stressed Salmonella Typhimurium and native bacteria on chicken wings during refrigerated storage and temperature abuse

　　

在食品加工过程中，沙门氏菌（Salmonella）经常暴露于环境应激，这可能会改变其生长与存活，从而影响食品安全和微生物风险评估的准确性。本研究调查了鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium, ST）未应激（USST）、热应激（HSST）、冷应激（CSST）和酸应激（ASST）在鸡翅上的行为，并开发了模型以预测在4°C、10°C和20°C贮藏期间的货架期。在所有温度下，原生菌群（native bacteria, NB）生长，并采用无滞后期（一级）模型和Ratkowsky平方根（二级）模型进行建模，用于鸡翅货架期预测。在4°C和10°C下，ST群体（无论应激与否）逐渐下降，而在20°C下观察到完整的生长曲线。在4°C下，USST和应激ST遵循线性存活动力学，CSST的D值比USST、HSST和ASST长3-4天。在10°C下，USST保持线性下降趋势，而所有应激ST以形状参数大于1的非线性方式下降。这些结果表明，应激ST可能在低温贮藏期间已经发展出防御机制。在20°C下，应激影响ST的迟滞期、生长速率和最大群体密度，尤其是ASST。这些发现表明，应激对ST行为的影响依赖于温度和应激类型。估计的ST动力学参数为了解应激诱导的ST行为变化提供了有价值的信息，并支持未来开发包含温度和应激因素的微生物风险评估预测模型。

**论文解读：应激对鼠伤寒沙门氏菌在鸡翅上生长与存活的影响及预测模型开发**

**研究背景与问题**
食源性疾病是全球重大公共卫生问题，沙门氏菌（Salmonella）是导致腹泻病的主要病原体之一，在美国每年约导致135万例感染，家禽产品是其主要来源。温度滥用（temperature abuse）在食品供应链中普遍存在，是促进沙门氏菌生长并引发感染的关键因素。然而，沙门氏菌在禽肉加工过程中常经历多种环境应激，如热应激（软烫毛、硬烫毛）、酸应激（消毒操作）和冷应激（冷却环节），这些应激可能触发细菌的适应性反应和防御机制，改变其存活或生长行为，甚至增强对其他应激的抵抗力和毒力。现有预测模型多基于未应激沙门氏菌开发，可能无法准确描述应激后沙门氏菌的行为，亟需研究应激对沙门氏菌动力学的影响，以提升风险评估的可靠性。

**研究内容与结论**
研究人员以鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium, ST）ST4/74菌株为对象，诱导其耐萘啶酸（NA）以区分原生沙门氏菌，制备未应激（USST）、冷应激（CSST，4°C 2h）、热应激（HSST，57°C 2.5min）和酸应激（ASST，pH 5.0 2h）接种物，接种于从当地市场购得的鸡翅上，在4°C、10°C和20°C贮藏，定期取样计数。结果表明：原生菌群（NB）在所有温度下直接进入指数期，无滞后期，采用无滞后模型和Ratkowsky平方根二级模型描述其生长并预测货架期；ST在4°C和10°C下群体逐渐下降，在20°C下呈现完整生长曲线。应激对ST行为的影响具有温度和应激依赖性：4°C下所有ST呈线性下降，CSST的D值（90%减少时间）比USST、HSST和ASST长3-4天；10°C下USST维持线性下降，而应激ST呈非线性下降（Weibull模型形状参数α>1），提示应激ST可能激活了保护机制；20°C下应激影响ST的迟滞期、生长速率和最大群体密度，尤其ASST的迟滞期缩短至2.8h（USST为10.1h），最大群体密度降低约2 log CFU/mL。该研究发表于《Poultry Science》，为理解环境应激对禽肉产品中沙门氏菌行为的影响提供了重要数据，并支持将应激因素纳入未来预测模型以提高风险评估准确性。

**关键技术方法**
研究人员采用单菌株（Salmonella enterica serovar Typhimurium ST4/74）并诱导其耐200 ppm萘啶酸（NA）以分离接种菌与原生沙门氏菌。鸡翅购自当地市场，检测无原生沙门氏菌。分别通过以下条件制备应激菌：冷应激（4°C 2h模拟冷却）、热应激（57°C 2.5min模拟软烫毛）、酸应激（pH 5.0 2h模拟酸性消毒）。接种后于4°C、10°C、20°C贮藏，定期取样并采用平板计数法（XLD/NA平板计数ST，TSA平板计数NB）。数学建模方面：NB生长使用无滞后一级模型拟合，并用Ratkowsky平方根二级模型描述温度对生长速率的影响；ST在4°C的存活采用线性模型，10°C采用Weibull模型，20°C的生长采用Huang模型。模型验证采用独立实验数据，以均方根误差（RMSE）和残差分布评估。

**研究结果**
**原生菌群（NB）生长**：NB在4°C、10°C和20°C下均无滞后期，直接进入指数期，无滞后模型拟合良好（RMSE 0.4-0.5 log CFU/mL rinsate）。在4°C和10°C下，NB从初始约4 log CFU/mL升至约8.9 log CFU/mL，货架期阈值（7 log CFU/mL）分别在5天和3天达到；20°C下从2 log CFU/mL升至8.9 log CFU/mL，约23小时即达阈值。Ratkowsky二级模型表明最低生长温度约为-1.8°C。模型验证显示76%的预测值在观测值±0.5 log范围内，可有效预测鸡翅微生物货架期。

**ST在4°C和10°C的存活**：ST在4°C下所有处理（USST、HSST、CSST、ASST）均呈线性下降，线性模型拟合良好（RMSE<0.3）。CSST的D值（19.5天）比USST（15.4天）、HSST（16.4天）和ASST（15.9天）长3-4天，表明冷应激可能诱导了保护机制。在10°C下，USST仍呈线性下降（D=21.5天，α≈1），而应激ST（HSST、CSST、ASST）呈非线性下降（Weibull模型α>1，约2.0），形状参数表明早期下降缓慢、后期加速，提示应激可能激活了防御机制。

**ST在20°C的生长**：ST在20°C下呈现完整生长曲线，Huang模型拟合良好（RMSE 0.3-0.6）。USST的滞后期为10.1h，最大生长速率0.14 log CFU/mL/h，最大群体8.6 log CFU/mL。HSST的滞后期缩短至7.9h，最大生长速率和最大群体与USST相似。CSST的滞后期延长至13.8h，最大生长速率略高（0.19 log CFU/mL/h），最大群体降低至7.7 log CFU/mL。ASST的滞后期显著缩短至2.8h，最大生长速率降低（0.10 log CFU/mL/h），最大群体仅6.4 log CFU/mL。这些差异表明应激改变了ST的生长动力学，尤其酸应激使细胞快速启动生长但总体产量降低。

**讨论与结论**
讨论部分强调，应激对ST行为的影响是温度和应激依赖性的，应将细胞生理状态纳入预测模型。仅基于未应激菌的模型可能低估早期生长（如ASST）或错误描述指数期起始（如CSST）。研究同时指出，单菌株实验、NA诱导可能的影响、NB组成未鉴定、以及不同计数单位（CFU/mL rinsate）等局限性，建议未来研究采用多菌株、动态温度条件，并评估应激对毒力的影响。结论部分翻译如下：本研究证明了ST在鸡翅上的生长和存活受应激（热、冷、酸）和温度的影响。在冷藏条件下，USST和应激ST群体在30天贮藏期间下降，而在20°C观察到生长。应激对ST行为的影响具有温度和应激依赖性。在4°C，USST和应激ST呈线性减少动力学，CSST的D值比USST、HSST和ASST长3-4天。在10°C，USST保持线性模式，而应激ST呈非线性动力学，形状参数大于1，表明应激ST中存在保护机制。在20°C，ST生长动力学参数（迟滞期、最大生长速率和最大群体密度）受应激影响，尤其是ASST。此外，开发了无滞后和Ratkowsky平方根模型来描述原生菌群生长并预测鸡翅货架期。这些结果表明，在开发未来预测模型时纳入应激、温度和原生菌群因素的重要性，以提高病原体风险评估的可靠性和准确性。未来研究应调查多种沙门氏菌菌株在动态温度条件下的应激效应，评估对毒力和致病性的潜在影响，并开发整合这些相互作用因素的综合模型，以提高预测准确性并支持家禽产品中有效的食品安全干预措施。