《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Sophorolipids as a Biotechnological Strategy for Microbiological Control and Safety of Meat Products
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槐糖脂（Sophorolipids）是天然生物表面活性剂（biosurfactants），具有与甜味和鲜味相关的感官特性以及降低苦味的功能，此外还能与肉基质成分兼容，因此对肉制品工业应用具有相关性。该生物表面活性剂对食源性病原真菌和细菌具有抗菌活性，同时具备抗
槐糖脂（Sophorolipids）是天然生物表面活性剂（biosurfactants），具有与甜味和鲜味相关的感官特性以及降低苦味的功能，此外还能与肉基质成分兼容，因此对肉制品工业应用具有相关性。该生物表面活性剂对食源性病原真菌和细菌具有抗菌活性，同时具备抗氧化和乳化特性，这支持了其在肉制品加工中的应用。文献已证明其可用于设备与胴体清洗、肉制品配方以及基于生物聚合物（biopolymers）的活性包装（active packaging）、薄膜和封装系统的开发，有助于控制微生物腐败并改善产品的稳定性和保藏性。在此背景下，本研究采用叙事性综述（narrative review）并以批判性视角探讨槐糖脂在肉制品生产链中的应用，重点关注微生物控制策略，其与传统及新兴保藏技术的整合表明可改善肉及肉制品的安全性并延长保质期（shelf life）。结果表明，槐糖脂在加工的不同阶段均具有应用可行性；然而，其巩固应用仍需进一步研究，涉及不同食品基质、加工条件和保藏系统。因此，研究认为，未来需要进行感官、理化及毒理学评估，以便为未来的监管分析和在食品工业中使用的技术指南建立提供依据，包括确定适宜的应用和消费水平，以及经济可行性评价。
1. 引言（Introduction）
槐糖脂（Sophorolipids）是天然生物表面活性剂（biosurfactants），对多种食源性病原真菌和细菌具有抗菌活性，与肉类及其他食品的工业加工兼容。这些胞外糖脂（glycolipids）由槐糖（sophorose）单元与羟基化脂肪酸连接而成，以酸性或内酯形式存在，由不同酵母菌种合成，具有两亲性结构，赋予其多种功能特性，包括抗菌、抗氧化、免疫调节和乳化活性，以及高生物降解性。槐糖脂在宽pH（2–10）、温度（4°C–180°C）和盐度（5%–20%）范围内稳定，这些特性使其适用于肉制品工业，可掺入食品配方和聚合物基质及活性包装中，有助于微生物安全、技术性能和环境可持续性。肉制品受病原菌如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、大肠杆菌（Escherichia coli）、肉毒杆菌（Clostridium botulinum）、单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、沙门氏菌（Salmonella spp.）、产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）和蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）污染是食品安全和质量的重大挑战，此外产霉菌毒素真菌生长也危及安全。全球约20%的肉类产量（约69兆吨）每年损失或丢弃，主要发生在消费阶段（55%），其次为分销（25%）和宰后阶段（20%），与微生物增殖相关，受储存不当、温度控制失败、运输分销缺陷及包装不当等因素影响。肉制品行业采用多种物理和化学策略抑制微生物生长并延长保质期，但传统防腐剂存在形成有害副产物、改变感官属性及消费者排斥等问题，因此需开发更安全高效的替代方案。本研究对槐糖脂在肉制品工业中的应用进行叙事性综述，涵盖传统保藏方法和新兴技术，包括功能性包装系统开发，其可游离或掺入聚合物基质应用，在食品生产链各阶段均有效，可改善产品质量和延长保质期，并涉及市场前景和生物生产过程。
2. 综述方法（Review Methodology）
文献检索在PubMed、Scopus、ScienceDirect和Google Scholar数据库中进行，使用“sophorolipids”、“sophorolipid”、“meat products”和“meat”组合描述符，考虑英文和葡萄牙语文献。纳入标准为评估槐糖脂对肉及肉制品分离微生物活性或直接应用于肉基质的研究，排除不符合条件的研究。经筛选，选取2019年至2023年间发表的4项研究作为主要原始证据，并补充其他参考文献以支持关于槐糖脂生产、理化性质、作用机制、抗菌活性及其他生物技术应用的讨论。
3. 槐糖脂：市场与生物产品（Sophorolipids: Market and Bioproduct）
槐糖脂结构上由二聚糖槐糖（2-
O-β-D-吡喃葡萄糖基-β-D-吡喃葡萄糖）与羟基化脂肪酸（通常为C16或C18链）连接而成，槐糖的C-1′与ω-1位基团结合可生成内酯型（lactonic）和酸型（acidic）结构，具有不同乙酰化程度，赋予槐糖脂不同的生物学和理化特性。槐糖脂广泛应用于清洁和化妆品行业，如ACS Ltd、Ecover、Evonik和Henkel等公司推动其在低环境影响的配方中使用。目前生产成本约为每千克2.54–2.95美元，碳足迹约为每千克产品0.7 kg CO
2当量。可由多种酵母菌种合成，如
念珠菌（Candida catenulata）、
蜂生假丝酵母（S. bombicola）和
红酵母（Rhodotorula babjevae），通常在指数期末期和稳定期初期（氮限制下）合成，属于次级代谢产物。生产过程依赖不同碳源，亲水来源如葡萄糖（形成槐糖）和疏水来源如油酸（构成脂质尾），产量受培养方法（分批、补料分批、连续和固态发酵）影响。其中，
蜂生假丝酵母菌株因其高产量而具有商业吸引力，该菌株非致病性，不可定殖人体组织，安全性高。其槐糖脂生物合成由单一基因簇控制，包括细胞色素P450单加氧酶、两种UDP-糖基转移酶（UGTA1和UGTB1）、乙酰转移酶、槐糖脂转运蛋白（含ATP结合盒）和乳糖酯酶。生物合成途径始于脂肪酸（如油酸）的ω/ω-1羟基化，经糖基化、乙酰化、转运和乳糖化，生成结构多样的槐糖脂。对生物合成途径的认知有助于优化生产、降低成本并推进工业规模可行性，但食品领域应用仍需满足严格监管要求。
4. 肉制品保藏的工业过程（Industrial Process for the Preservation of Meat Products）
肉类是重要蛋白质和微量营养素来源，2023年全球肉类产量达354兆吨，预计2033年增长3%，达到388兆吨。为延长保质期，采用多种保藏策略，包括传统方法和新兴技术，如添加合成添加剂（硝酸钠、异抗坏血酸盐）、腌制、发酵、功能性包装、冷冻、压力移动冷冻（pressure shift freezing）和脉冲电场（pulsed electric field）等。成熟过程（maturation）是重要的保藏和嫩化技术，可分为真空包装成熟（wet aging）和干式成熟（dry-aged）。屠宰和加工阶段是胴体微生物污染的主要来源，包括皮肤、粪便、内脏、水、操作人员和设备。生碎肉和需氧冷却肉易受多种微生物污染。表1列出了主要热和非热新兴技术，包括静电辅助冷冻、流体化冷冻、冲击冷冻、浸渍真空冷却、磁共振辅助冷冻、压力移动冷冻、射频辅助冷冻、超冷、超速冷冻；以及非热技术如冷大气等离子体、高静水压、臭氧处理、脉冲电场、脉冲UV光、超声波。这些技术旨在抑制微生物生长并保持产品品质。槐糖脂在体外研究中与肉成分兼容，在温度、pH和盐度范围内稳定，可改善感官特性。操作上，槐糖脂可用作表面、设备和胴体清洗的消毒剂，减少微生物负荷和交叉污染风险；在肉配方中可改善乳化稳定性、抑制微生物生长并发挥抗氧化活性；在冷冻过程中可加入冰基质中，解冻后恢复生物活性；在材料领域可应用于可食用薄膜和涂层，以及活性、生物活性和智能包装，与纳米材料和封装系统结合可提高稳定性和释放控制。槐糖脂的抗菌活性呈剂量依赖性，可优化浓度用于消毒、加工控制或储存保藏，建议开展中试规模研究及毒理学和感官评价。
5. 槐糖脂作为肉制品工业的抗菌剂（Sophorolipids as an Antimicrobial Agent for the Meat Industry）
天然防腐剂的使用日益受到重视。槐糖脂作为生物技术分子，可改善食品质量，兼顾人类健康与环境。在肉制品工业中，槐糖脂可掺入不同生产阶段，作为成分或功能性包装，有效改善产品品质。Silveira等[90]首次研究
蜂生假丝酵母槐糖脂对鸡肉中产气荚膜梭菌和空肠弯曲菌（C. jejuni）的抗菌作用，并发现与乳酸的积极相互作用。另一研究[91]扩展至金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、肠炎沙门氏菌（S. enterica）和大肠杆菌，观察到对李斯特菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果。Freitas等[85]将槐糖脂作为消毒剂用于鸡肉胴体清洗水，喷洒和浸泡方式均有效，喷洒时4000 μg/mL槐糖脂溶液使金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、耐热大肠菌群和中温需氧菌分别减少1.32、1.47、1.43和1.05 log，浸泡时完全消除。Kaiser等[25]在鸡肉香肠中添加0.008%–0.06%槐糖脂，对产气荚膜梭菌有效抗菌，并表现出抗氧化作用，防止脂质氧化，延长保质期。Hipólito等[7]研究槐糖脂对食品真菌如黄曲霉（Aspergillus flavus）等的抗菌活性，最小抑菌浓度范围为225–729 μg/mL。Chen等[93]评估槐糖脂与乳链菌肽（nisin）联合使用，对金黄色葡萄球菌有效。Silveira等[26]开发淀粉纳米复合膜，含银纳米颗粒与槐糖脂和酒石酸，具有抗大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌活性。这些研究表明槐糖脂除抗菌外，还具有乳化、润肤和抗氧化作用，内酯型结构抗菌活性更显著。其作用机制包括减少微生物黏附、干扰胞内代谢和破坏细胞质膜。与生物聚合物固定化可提供安全可食用的替代方案。
6. 封装槐糖脂在肉制品工业中的潜力（Potential of Encapsulated Sophorolipids in the Meat Industry）
肉制品行业采用生物活性化合物封装技术，如纳米乳液和微胶囊，以改善保藏、提高稳定性、促进控释和延长保质期。微胶囊化可保护加工和储存过程中的成分，在腌制肉制品中用于减少盐含量。表2列出主要封装技术及其工业应用，包括气凝胶化、凝聚、挤出、离子凝胶化、冷冻干燥、流化床包衣、喷雾冷却和喷雾干燥。壁材如海藻酸盐、阿拉伯胶、蛋白质和卡拉胶包裹活性成分，形成微胶囊（1–800 μm）和纳米胶囊（1 nm–1 μm）。槐糖脂在医疗和生物修复领域广泛用作纳米系统，与低聚果糖结合用于生物活性薄膜可改善草莓品质。槐糖脂喷雾干燥封装（麦芽糊精和阿拉伯胶）产率为59.33%，包埋效率38.1%，平均粒径1.432 ± 89 μm，可保护槐糖脂并应用于加工肉制品。生物聚合物-槐糖脂系统可替代合成表面活性剂和防腐剂。表3列出主要生物聚合物和脂质递送系统，包括琼脂、海藻酸盐、卡拉胶、酪蛋白、纤维素、壳聚糖、胶原/明胶、糊精、结冷胶、谷蛋白、阿拉伯胶、瓜尔胶、左聚糖、脂质体/脂质囊泡、纳米乳液、纳米结构脂质载体、普鲁兰多糖、淀粉、血清白蛋白、丝素蛋白、固体脂质纳米粒、大豆蛋白、黄原胶、玉米醇溶蛋白和乳清蛋白。槐糖脂与生物聚合物通过次级相互作用结合，如壳聚糖的NH
3+与槐糖脂的COO
?之间的静电相互作用，以及海藻酸盐、羧甲基纤维素和玉米醇溶蛋白形成的三元纳米颗粒中的疏水效应、静电和氢键。将槐糖脂封装为包装、薄膜、微凝胶和粉末可扩大在肉制品工业中的应用，提升稳定性和功能性。槐糖脂具有鲜味和甜味感官特征及苦味抑制特性，有助于调味。目前尚无监管规定或指南确定槐糖脂在食品中的消费限量或剂量，需进一步研究确定安全参数和工业规模标准化。
7. 槐糖脂在肉制品工业中的应用前景（Future of Sophorolipid Application in the Meat Industry）
基于本研究信息，槐糖脂在肉制品工业中的应用可能性包括设备清洗、工业过程、直接掺入（游离或封装形式）以及活性包装和薄膜开发。这些应用有助于改善肉制品的保藏、稳定性、营养质量和微生物安全，延长保质期。工业规模生产仍存在技术和经济限制，如高成本、较低生产率和纯化复杂性，以及规模化中的氧传递效率低和泡沫问题。依赖特定底物和与合成表面活性剂的竞争也是障碍，但利用可再生资源培养和基因组方法（如
蜂生假丝酵母）已被研究以降低成本。未来应用需优化生物技术生产过程，提高效率、降低成本，并开展额外研究涵盖不同食品基质、加工条件和保藏系统，进行感官、理化和毒理学评估，以及保质期研究，为监管评价和使用指南提供依据，确定适宜的使用和消费水平。
