早期的微生物演替和基质不稳定化过程决定了冷冻海藻的长期保存效果

《Food Chemistry》：Early microbial succession and matrix destabilization guide long-term preservation of refrigerated kelp

　　

• •
  在冷藏海藻中，微生物的不稳定性先于可检测到的化学变质现象发生。
• •
  假单胞菌的优势在TVB-N响应出现前近五天就已经显现。
• •
  微生物的更替与组织软化和水分重新分布同时发生。
• •
  结合多种策略可以有效控制变质，并防止假单胞菌的优势地位。

引言

新鲜海藻（Saccharina japonica）由于其丰富的营养成分和高水分含量，在冷藏储存期间极易变质（Liu等人，2024年；Nie等人，2025年；Wirenfeldt等人，2022年）。传统上，这类海产品的变质通过终端化学指标来监测，主要指标包括总挥发性碱性氮和pH值（Khoshnoudi-Nia & Moosavi-Nasab，2019年；Moosavi-Nasab等人，2021年；Prabhakar等人，2020年；Zhang等人，2021年）。这些基于结果的测量方法对于判断产品变质程度和设定监管保质期非常可靠（Khoshnoudi-Nia & Moosavi-Nasab，2019年；Prabhakar等人，2020年；Zhang等人，2021年）。然而，这些指标本质上只能反映长时间的生物过程的终点（Moosavi-Nasab等人，2021年；Prabhakar等人，2020年；Zhang等人，2021年）。只有当海藻的宏观品质（如质地和颜色）已经显著恶化后，这些含氮分解产物才会大量积累（Chen等人，2024年；Moosavi-Nasab等人，2021年；Wirenfeldt等人，2022年）。因此，仅依赖终端信号无法提供关于早期生物变化过程的充分信息。

这种时间滞后凸显了将新鲜海藻视为一个高度动态、含水量高的大型藻类生态系统的必要性（Marzinelli等人，2024年；Ramírez-Puebla等人，2022年；Saha等人，2024年）。在这种情况下，变质过程涉及微生物更替和基质物理特性的逐渐变化（Anagnostopoulos等人，2022年；Chi等人，2025年；Wirenfeldt等人，2022年）。收获后，海藻的组织结构、水分状态和可用底物会持续演变（Wang等人，2018年；Wang等人，2021年；Wirenfeldt等人，2022年）。虽然经典微生物学研究表明储存期间细菌数量会增加，但这并不能解释特定变质相关菌群是如何以及为何会占据主导地位的（Anagnostopoulos等人，2022年；Zhang等人，2024年）。因此，要了解变质的早期过程，需要研究微生物更替与海藻基质物理不稳定之间的关系，这些变化发生在传统化学变质可检测之前（Chi等人，2025年；Wang等人，2018年；Wang等人，2021年；Wei等人，2021年；Zhang等人，2024年）。

多组学技术通过识别特定的变质微生物及其代谢潜力，显著推进了对食品微生物组的理解（Anagnostopoulos等人，2022年；Mather等人，2024年；Power等人，2023年；Snyder等人，2024年）。然而，目前针对新鲜海产品的微生物组研究通常依赖于离散的快照，往往直接将初始新鲜状态与晚期变质状态进行比较（Anagnostopoulos等人，2022年；Sequino等人，2024年；Xu等人，2024年）。这种终点导向的方法忽略了早期微生物更替的连续性和高分辨率动态（Anagnostopoulos等人，2022年；Sequino等人，2024年；Syropoulou等人，2022年；Xu等人，2024年）。更重要的是，微生物群数据往往与食品基质的物理变化（如水分重新分布和组织软化）分开分析（Power等人，2023年；Wang等人，2018年；Wang等人，2021年）。对于含水量高的新鲜海藻来说，微生物的增殖和基质的不稳定可能在时间上紧密相关（Wang等人，2018年；Wang等人，2021年）。然而，这些生物和物理变化之间的时间关系尚未完全阐明。

在这项研究中，我们旨在阐明Saccharina japonica（海藻）早期微生物和物理化学性质的演变，并评估这些变化对保存策略的影响。我们将微生物更替、物理化学质量、水分流动性和预测的功能变化结合到一个共同的存储时间线上，以描述在传统变质信号出现之前的早期过渡阶段。基于这一过渡，我们随后开发并评估了一种pH–盐–水分保存策略，并在长期冷藏储存过程中进行了验证。这项工作为将海藻保存方式从基于终点的评估转变为基于早期轨迹的干预提供了基础。

章节片段

原材料和样品制备

2025年4月末至5月初期间，我们从中国福建省莆田市南雷岛的一个商业养殖场批量采集了新鲜海藻（Saccharina japonica）。采集的叶片长度约为1米，宽度为20-30厘米，厚度为1-2毫米。去除了明显患病或变黄的部分，选取了健康、平坦且厚度和颜色均匀的叶片。为了模拟商业卫生操作，样品经过了清洗

在早期冷藏储存过程中，微生物的不稳定性先于化学变质信号

在冷藏储存期间，海藻的变质呈现出强烈的阶段性特征。总平板计数（TPC）从第0天的3.65 log CFU/g增加到第3天的5.23 log CFU/g，然后在第6天急剧增加到8.16 log CFU/g（图1A，表S1）。第9天后，TPC趋于一个高水平平台，介于9.14至9.67 log CFU/g之间（图1A，表S1）。假单胞菌的数量也呈现出类似的趋势（表S1）。这些结果表明，微生物增殖的主要阶段发生在

结论

本研究表明，微生物更替比传统的化学变质指标能更早地指示海藻的变质情况。在TVB-N积累可检测之前，细菌数量迅速增加，并且海藻相关的微生物群重组，假单胞菌在早期储存阶段成为优势菌属。这种时间上的分离表明，微生物更替是一个有用的早期变质指标，而不仅仅是变化的终点

数据、代码和材料的可用性

评估论文结论所需的所有数据均包含在论文和补充材料中。

CRediT作者贡献声明

Neng-Pai Shi:撰写——初稿，方法论，正式分析，概念化。Si-Chuang Tu:方法论，调查，数据管理，概念化。Bing-Bing Wu:撰写——初稿，验证，概念化。Ru-Meng Xiao:验证，正式分析。Hai-Bin Pan:资源管理，数据管理。Sheng-Nan Lin:撰写——审阅与编辑。Roger Ruan:撰写——审阅与编辑，监督。Xue-Mei Hou:撰写——审阅与编辑，验证，资金筹集，正式文件

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了福建省自然科学基金区域发展项目（2025?N3002）、福建省自然科学基金项目（2026?J001137）、福州大学研究启动基金（511465）以及福州大学精密仪器分析中心测试基金（2026?T047）的支持。我们还要感谢Syngenta公司的Yu-Cheng Gu博士提供的有益科学讨论。

Neng-Pai Shi|Si-Chuang Tu|Bing-Bing Wu|Ru-Meng Xiao|Hai-Bin Pan|Sheng-Nan Lin|Roger Ruan|Xue-Mei Hou|Xiang-Yang Lin