《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Innovative Applications of Electric Current in Microbial Load Reduction of Meat Products: A Narrative Review
肉制品中的微生物污染对食品工业构成重大挑战，直接影响食品安全和该行业的可持续性。传统上，热力方法和化学方法被用于微生物控制，但这些方法往往会损害食品的感官和营养属性。在此背景下，本综述考察了基于电流技术的创新应用，包括欧姆加热（OH）、脉冲电场（PEF）、低电压电流（LVEC）和电解水（EW），作为降低肉类微生物载量的非热替代方案。这些技术靶向关键的细胞结构，产生诸如电穿孔、氧化应激、蛋白质变性和核酸降解等效应，从而实现有效的微生物灭活。近期研究在不同肉类基质（包括禽肉、猪肉和牛肉）中展示了有前景的应用，其优势涉及质地、色泽和营养品质的保持，以及环境影响的降低。然而，仍存在一些局限性，特别是在高强度或优化不当的处理条件下，可能诱发脂质氧化、质地和色泽变化、局部蛋白质变性，以及对感官接受度的潜在影响。其他挑战包括工艺标准化、实施成本和法规审批。本综述还讨论了电流技术与互补性保藏方法（如天然抗菌剂和脉冲光）的整合，旨在提高加工效率和可持续性。总体而言，基于电流的技术代表了肉类加工系统现代化的有前景工具，尽管大规模应用仍需进一步的工业验证和工艺优化。
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引言
微生物污染仍是肉类工业面临的主要挑战之一，直接影响食品安全、产品质量和国际贸易。沙门氏菌属（Salmonella spp.）、单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）和大肠杆菌（Escherichia coli）等病原体常与肉类及肉制品相关的食源性疾病暴发有关，造成重大的公共卫生问题和经济损失。此外，消费者对最低限度加工食品日益增长的需求，加剧了对创新保藏技术的探索，这些技术需能够在确保微生物安全的同时维持产品质量。传统的保藏方法，包括冷藏、冷冻、热处理和化学防腐剂，在控制肉制品微生物污染方面发挥了基础性作用。然而，这些方法可能对感官、营养和理化特性产生不利影响，或无法满足消费者对最低限度加工食品日益增长的需求。因此，非热技术作为能够提高微生物安全性同时保持产品质量的替代保藏策略，日益受到关注。其中，脉冲电场（PEF）和欧姆加热（OH）在实验研究中已展现出有前景的抗菌功效，可在减少微生物种群的同时，最大限度地减少肉制品的不良品质变化。近期进展也凸显了基于电流的技术在提高加工效率和促进肉类保藏系统可持续性方面的潜力。
已有多项非热保藏技术被研究用于改善食品的微生物安全性和货架期，包括辐照、高压处理、气调包装、超声波和基于电场的技术。其中，辐照技术（包括γ辐照和电子束处理）在肉类及其他食品的微生物灭活和货架期延长方面已较为成熟。然而，本综述特别聚焦于基于电流应用的保藏技术，包括PEF、OH、低电压电流（LVEC）和电解水（EW），因为这些方法在微生物控制方面具有共同的电化学或电学机制，但在作用方式和工业应用上有所不同。
在新兴的基于电流的技术中，PEF在微生物灭活和食品结构改性方面显示出相当大的潜力，且热影响极小。然而，在肉制品中，PEF通常并非作为独立的保藏策略应用，而是作为与冷藏、冷冻、真空包装、腌制或其他栅栏技术相结合的补充处理，以增强微生物稳定性和延长货架期。在肉类、禽肉和海产品上进行的实验研究表明，PEF可以提高盐水渗透率、增加持水能力并提升腌制效率，同时保持产品质量。除PEF外，其他基于电流的技术，包括OH、LVEC和EW，通过不同机制促进微生物灭活，包括局部加热、膜透化、氧化损伤和抗菌化合物的生成。总体而言，这些技术应被视为综合肉类保藏系统中的互补工具，其有效性取决于电学参数、处理条件和肉类基质理化特性的优化。
除PEF外，其他基于电流的技术在肉制品微生物控制方面也日益受到关注。OH涉及电流直接通过食品，促进快速均匀的体积加热，从而实现有效的微生物灭活，同时最大限度地减少品质损失。LVEC基于施加低电位通过非热机制破坏微生物细胞膜，在肉类表面已显示出有前景的抗菌效果，特别是与互补性保藏策略结合时。EW通过电解盐水溶液产生，生成次氯酸和活性氧（ROS）等抗菌氧化物种，可有效减少新鲜肉类和加工表面的微生物污染。这些技术共同展示了目前可用于改善肉类安全和质量的基于电流方法的多样性，每种技术都具有独特的机制、优势和将在本综述中讨论的技术局限性。尽管取得了有前景的进展，这些技术的大规模实施仍面临挑战，如参数标准化、运营成本以及针对不同类型微生物和肉类基质进行验证的需求。近期综述也强调了工艺优化、工业可扩展性以及将电场技术与其他保藏方法整合以提高食品安全和加工效率的重要性。
深入了解这些方面对于将这些创新安全有效地纳入肉类加工生产线至关重要。本研究旨在分析关于应用电流作为降低肉制品微生物载量创新策略的科学文献，寻求理解其作用机制、对主要食源性病原体的有效性、相对于传统方法的优势，以及仍限制工业采用的局限性。本综述还讨论了将这些技术整合入肉类行业的前景，考虑了技术、法规和市场挑战。此外，本综述同时涵盖非热和微热基于电流的技术，因为所有这些技术都依赖电学机制实现微生物灭活和食品保藏。
1.1 文献检索策略
本文献综述通过结构化调查聚焦于基于电流技术在肉制品微生物控制中应用的科学文献。检索使用了Scopus、Web of Science、ScienceDirect、PubMed、SpringerLink和Google Scholar数据库。文献检索包含以下关键词及其关联术语的组合：“脉冲电场”、“欧姆加热”、“低电压电流”、“电解水”、“电穿孔”、“微生物灭活”、“肉类保藏”、“食品安全”、“肉类加工”和“非热技术”。布尔运算符（“AND”和“OR”）用于优化检索并提高相关研究的识别度。优先选择2000年至2025年间以英文发表的同行评审文章，重点关注涉及微生物灭活机制、对肉制品的理化效应、加工参数、工业应用和电流技术局限性的近期出版物。被认为对理解电穿孔、OH和微生物抗性机制至关重要的经典研究也被纳入。所选研究根据所应用的技术类型、目标微生物、加工参数、作用机制、对肉类品质的影响以及在不同肉类基质（包括禽肉、牛肉、猪肉、鱼类和加工肉制品）中的适用性进行分析。当所选论文参考文献中发现的额外文献被认为与本综述范围科学相关时，也被纳入。
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背景与理论框架
2.1 微生物灭活原理
2.1.1 微生物抗性与存活的机制
微生物拥有多种适应性机制，使其能够在不利环境条件下存活并降低对抗菌干预措施的敏感性。其中最重要的机制之一是生物膜的形成，即嵌入自产胞外聚合基质中的复杂微生物群落，该基质提供物理保护以抵抗抗菌剂并限制消毒物质的渗透。在食品加工环境中，由单核细胞增生李斯特菌和沙门氏菌属等食源性病原体形成的生物膜可在食品接触表面和加工设备上持续存在，增加对清洁和消毒程序的耐受性，并促进肉制品的反复污染。
另一个重要机制是外排泵的作用。这些跨膜蛋白将有毒化合物从细胞中排出，从而降低细胞内抗菌剂的浓度并导致耐药性。这些泵在大肠杆菌和铜绿假单胞菌菌株中被广泛研究，与对消毒剂和抗生素的耐药性相关。这种适应能力在亚致死剂量暴露于消毒剂的环境中增强，有利于激活负责耐药性的基因。
质膜脂质组成的改变也是微生物耐药性的一个因素。由饱和与不饱和脂肪酸比例变化引起的膜流动性改变，可降低对抗菌剂的渗透性。这种结构可塑性在遭受氧化应激或温度变化的革兰氏阴性菌中常可观察到，如在巴氏杀菌过程和电流处理中发生的情况。
除结构适应外，微生物在暴露于亚致死电流处理后还可激活应激反应和细胞修复机制。当加工条件不足以诱导不可逆电穿孔时，膜完整性的恢复和细胞内损伤的修复可能使受损细胞存活。这一现象与基于电流的技术尤其相关，特别是PEF，因为在低电场强度或不充分处理条件下可能发生可逆膜透化。实验证据表明，细菌细胞能够在PEF暴露后修复亚致死膜损伤，强调必须仔细优化电学参数以确保不可逆细胞损伤和有效微生物灭活。
2.1.2 微生物中的靶向结构（细胞膜、DNA和蛋白质）
细胞质膜是基于电流的微生物灭活技术的主要靶点。暴露于足够强度的电场会诱导电穿孔，其特征是在脂质双层中形成瞬时或不可逆孔道，导致膜去极化、细胞内成分泄漏、渗透平衡破坏，最终导致细胞死亡。膜透化程度取决于电场强度、脉冲持续时间和微生物特性，决定了膜损伤是可逆还是不可逆。
虽然细胞质膜是主要靶点，但在严重或联合处理后，细胞内结构也可能受到影响。电流暴露期间产生的ROS可促进对核酸的氧化损伤，导致DNA链断裂和复制受损。当PEF与氧化性处理（包括EW）结合时，这些效应变得更加显著，通过多种互补机制增强微生物灭活。
细胞内蛋白质因局部温度升高（焦耳效应）、氧化应激和电学相互作用而发生变性和构象变化，损害酶活性和必需代谢功能。蛋白质聚集和分子伴侣活性丧失进一步损害细胞恢复和存活，导致不可逆微生物灭活。革兰氏阳性菌的细胞壁具有额外的物理屏障，其完整性可因长时间处理或与化学剂的协同作用而受损。在单核细胞增生李斯特菌中，PEF与乳酸的组合已被证明可导致肽聚糖层解体，促进消毒剂的渗透。这凸显了在工业过程中靶向多种结构以获得有效性的重要性。电场技术诱导微生物灭活的主要机制总结于图1。
2.2 食品加工中的电流技术
在食品加工微生物控制的背景下，基于电流的技术已成为传统方法（如热加热和化学添加剂）的有前景替代方案。其中，OH、LVEC、PEF、EW、电穿孔和混合方法较为突出。这些方法已显示出对沙门氏菌属、单核细胞增生李斯特菌和大肠杆菌等病原体的显著抗菌功效，即使在较低热强度下也能减少对产品感官质量的负面影响。除抗菌有效性外，基于电流的技术还提供显著的运营和环境优势，包括更短的处理时间、更高的能效、无化学防腐剂或减少使用，以及更好地保持食品的营养和理化特性。近期研究强化了这些技术在工业中的日益增长兴趣，因其具有改善现代食品系统可持续性、加工性能和产品质量的潜力。
这些特性使电流技术对肉类工业特别有吸引力，因为该行业对最低限度加工和安全产品的需求日益增加。在不同肉类基质（包括禽肉、牛肉、猪肉和鱼类）中已有成功应用的报道，证明其在适当优化后作为互补保藏技术的潜力。其中，OH、PEF、LVEC和EW已显示出整合入工业加工系统的有前景潜力，有助于微生物控制，同时保持肉制品的感官品质。尽管实验室结果令人鼓舞，但工业规模的成功实施需要深入了解作用机制、与不同类型肉类的相互作用以及操作参数的优化。此外，必须特别注意在向食品施加电流的设备操作期间的安全规程，确保适当的屏蔽、接地和监控系统以保护工人免受电气危害。遵守职业安全法规和持续的操作员培训对于最小化风险、保证工艺可靠性和支持这些技术安全整合入工业环境至关重要。这些技术中每一种的特性、操作原理和具体应用将在下文详细探讨，从OH开始，其以提供均匀高效体积加热的能力而著称。
2.2.1 欧姆加热（OH）
OH是一种基于在食品内部将电能直接转化为热量的技术，利用导电食品材料对电流通过的电学阻力。这一现象由焦耳定律描述，该定律指出产生的热量与产品的电阻和所施加电流的平方随时间成正比。在食品中，这种关系通常表示为电导率（σ）和所施加电场（E）的函数，有助于理解体积加热效应。与传统加热（热量通过传导或对流从食品表面传递到内部）不同，OH中加热以体积方式更均匀地发生，导致更短的处理时间和更低的能耗，以及与传统热加热相比更好地保持食品的感官和营养特性。
OH系统通过施加20–100 V/cm的电场运行，通常使用交流电以减少电极处的电化学反应。过程效率取决于电场强度、频率、电极材料和产品电导率等参数。近期工程研究强调，电学参数和工艺条件的优化对于最大化微生物灭活效率同时最小化食品不良品质变化至关重要。由于食品的电导率随温度和组成而变化，具有异质区域（如高脂肪含量）的产品可能存在冷点，影响热均匀性和微生物灭活效率。
中等电场（100–1000 V/cm）和脉冲欧姆电场（ohmic-PEF）（>1000 V/cm）的使用已被广泛研究，作为加速加热和促进食品中细胞电穿孔的创新替代方案，促进膜透化和组织解构。这些效应导致热和质量传递效率提高，以及电导率均匀化，有助于改善产品的微生物、感官和营养品质。此外，这些技术提供能源和环境优势，处理时间更短，外部热需求更低，并且在非热微生物灭活以及组织软化和生物活性化合物提取等应用中也有效。近期研究强调了优化电学参数以最大化技术效益和确保加工食品完整性的重要性。
2.2.2 脉冲电场（PEF）与电穿孔
PEF技术涉及施加高压脉冲（通常在0.5–50 kV/cm范围内），持续微秒级时间，使用与食品基质接触的电极，从而能够产生所需的细胞效应而不会显著升高温度。该技术已成功应用于微生物灭活、快速解冻和促进生物活性化合物提取等应用，同时保持食品的感官和营养特性。近期综述强调了PEF对细胞透化和杀菌潜力的影响，具有最小的热改变，允许在液体和半固体产品中保持新鲜度和品质。
PEF技术作为新兴的非热食品加工技术日益受到重视，因其对最终产品质量影响最小且能有效消除有害微生物。PEF诱导的氧化应激促进食品中各种营养素的合成和积累，特别是在受该技术刺激的蔬菜中，其开始产生大量ROS。这些物种激活代谢途径，导致蛋白质、多酚、硫代葡萄糖苷和类胡萝卜素的产生。微生物细胞膜处ROS的积累可改变蛋白质表达并损伤脂质双层和DNA，导致微生物灭活。
PEF技术在固体食品的各种应用中显示出巨大潜力，用于结构改性、物理参数改变、生物活性化合物提取和保藏等目的。然而，其应用仍仅限于肌肉来源食品。尽管如此，PEF技术可用于肉类加工的多种目的，包括增强细胞渗透性以改善嫩度、降低微生物载量以延长货架期，以及在储存期间保持肉类的挥发性特征。近期研究还强调了PEF在优化加工条件下改变肉制品理化和结构特性同时保持整体品质属性的潜力。
此外，该技术可显著增强酶释放和糖酵解，这些过程对蛋白质水解至关重要，因此对肉类嫩度至关重要。O'Dowd等人研究了PEF在1.1–2.8 kV/cm范围内对肉类的影响，未观察到储存期间嫩度的显著改善。相比之下，Suwandy等人在20–90 Hz频率和5–10 kV/cm条件下经PEF处理后发现牛肉嫩度显著提高，表明PEF处理增加了结蛋白和肌钙蛋白-T的降解。虽然较高电压通常提高微生物灭活效率，但必须考虑对食品质量和安全的潜在影响。PEF技术背后是一种称为电穿孔的现象。这些可以是可逆或不可逆的，导致细胞破坏（特别是在营养型病原体中）以及通过非热机制释放细胞内成分（如蛋白质和代谢物）。
如果电场强度超过一定限度，细胞的弹性特性无法承受电荷引起的吸引力，导致孔道形成，且孔道可随场强增加而扩大，最终导致细胞破裂。因此，最初可逆的电穿孔可变为不可逆，最终导致细胞膜的持续破坏。电压降低后，由于已发生不可逆破裂，细胞无法恢复其原始结构。过度应激可导致食品不良变化或因有害副产物生成而引发安全问题。因此，优化电压设置对于平衡微生物灭活效率与食品品质保持至关重要。此外，食品基质的具体特征和存在的微生物类型可影响这些处理的有效性，需要对不同食品产品和微生物挑战采用定制方法。
电穿孔可用于优化肉类嫩度、从蔬菜中提取生物活性化合物或延长加工产品的货架期，同时保持食品的感官完整性。因此，深入了解电穿孔机制及其受控应用代表了食品领域非热技术发展的战略优势，将PEF定位为食品工业中创新和可持续的工具。表1提供了应用于肉类基质的基于电流技术的主要报道效应的比较概述，包括其作用机制、对微生物的效应和对产品品质的潜在影响。
2.2.3 低电压电流（LVEC）
LVEC代表了肉制品表面微生物灭活的一种新兴且有前景的方法。该技术包括在干燥或潮湿环境中使用特定电极，受控施加通常在10至100 V之间的低电压电流。其主要区别在于应用的非热性质，保留了肉类的感官和营养属性。LVEC的有效性取决于电流强度、暴露时间、电极类型和食品基质电导率等参数。
实验证据表明，LVEC可有效减少肉类表面的微生物种群，尽管处理效果因电学参数和食品基质而异。Harris等人证明使用交流电可显著减少牛肉上的大肠杆菌O157:H7，而Delso等人报道电场强度和暴露时间都强烈影响腐败和病原微生物的灭活。类似地，Hussain等人表明低电压电刺激有助于改善胴体微生物质量，同时保持肉类属性。
当前证据还表明，LVEC与其他保藏技术整合时可能比作为独立处理更有效。与EW、天然抗菌剂、PEF或脉冲光的组合已显示出协同抗菌效应，同时降低处理强度并最小化对肉类品质的不利影响。然而，这些组合方法仍缺乏标准化，其有效性取决于微生物种类、生长阶段、肉类组成和加工条件等因素。因此，需要进一步研究以优化组合处理方案并验证其工业适用性。
尽管取得了这些进展，LVEC仍是肉类保藏中成熟度最低的基于电流技术之一。现有研究在电压、电流强度、电极配置、暴露时间、肉类基质和目标微生物方面差异显著，使得直接比较和建立标准化加工参数变得困难。此外，肉类的异质电学特性可能导致电流分布不均，影响微生物灭活效率。微生物敏感性也因目标生物的生理特性而异。革兰氏阳性菌通常对电学处理的敏感性低于革兰氏阴性菌，因为其较厚的肽聚糖细胞壁提供了更大的结构保护以抵抗电诱导的膜损伤，尽管这种响应也取决于加工条件和食品基质。这些发现表明，未来研究应优先考虑标准化加工方案和工业规模验证，以更好地确定LVEC在多栅栏肉类保藏系统中的作用。
图2总结了本综述讨论的主要基于电流技术的相对电强度。
总体而言，当前可用证据表明，LVEC是肉类保藏中成熟度最低的基于电流技术之一。与已在更广泛的食品基质和加工条件下研究的PEF和OH不同，LVEC研究仍然有限且在电压、暴露时间、电极配置和目标微生物方面高度异质。这种方法学变异性使得直接比较困难，并部分解释了研究间报道的抗菌效率不一致。然而，一个共同趋势出现：LVEC作为栅栏保藏系统的一部分似乎比作为独立干预更有效。未来研究应优先考虑标准化加工参数、工业规模验证以及与其它电学技术的系统比较，以更好地确定LVEC在肉类保藏中的实际作用。
2.3 非热电流技术相对于传统热方法的优势与局限性
传统热技术因其微生物灭活的有效性和工艺可靠性在肉类工业中仍被广泛使用。然而，强烈热处理可能对感官和营养特性产生负面影响，包括质地、色泽、风味、蛋白质功能性和热不稳定化合物的稳定性。此外，长时间热加工通常与高能耗和肉制品品质损失相关。
相比之下，非热和微热基于电流的技术（如PEF、LVEC和EW）日益受到关注，因为它们促进微生物减少，同时最小化对食品品质属性的损害。这些技术可能有助于更好地保持质地、持水能力、色泽稳定性和营养化合物，同时减少处理时间和能源需求。OH虽然涉及热量产生，但由于其快速均匀的体积加热特性，也呈现出优于传统加热的优势。
尽管有这些优势，重要局限性仍限制着非热技术的工业应用。电学处理的有效性强烈依赖于工艺参数、微生物抗性和食品基质特性。优化不当可能导致微生物灭活不完全或产生不良效应，如脂质氧化、蛋白质变性、质地改变和感官变化。此外，设备成本、工艺标准化、法规审批和工业可扩展性仍是大规模实施的重要挑战。
因此，非热电流技术不应必然被视为传统热方法的替代品，而应被视为综合保藏系统内的互补策略。热与非热方法的组合可能代表在现代肉类加工中平衡微生物安全、产品质量、可持续性和工业可行性的有前景替代方案。
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电流技术在肉类中的应用研究
对本综述纳入研究的分析显示，电流应用在不同肉类基质中的分布不均衡。禽肉产品约占已识别研究的40%，其次是牛肉（35%）和猪肉（20%），而山羊和绵羊产品约占可用研究的5%（图3）。这种分布反映了这些生产链的经济相关性以及每种肉类基质特定的微生物学挑战。
总体而言，表2中总结的研究表明，基于电流的技术可有效降低不同肉类基质中的微生物载量，同时通常保持产品的感官特性。此外，多项研究报告了比传统热过程更低的能源需求，特别是对于非热技术。尽管现有证据证明了有前景的抗菌性能，但关于工业实施、经济可行性和大规模加工的信息仍然稀缺。当前证据还表明，组合保藏策略往往比独立电学处理提供更大的抗菌有效性。表2列出了将这些技术应用于不同肉类基质的主要研究，指定了处理类型和目标微生物，突出了电流技术专门用于肉类加工的多样性，在不同基质中成功应用并报道了灭活相关病原体的有效性。
对表2的检查还揭示，大多数已发表研究聚焦于PEF，而涉及LVEC或EW的研究明显较少。此外，革兰氏阴性菌，特别是大肠杆菌和沙门氏菌属，主导实验模型，而评估耐药革兰氏阳性微生物或自然污染工业样品的研究较少。这种不平衡凸显了未来研究的重要机会。
基于电流技术对禽肉产品的应用已显示出微生物控制和工艺特性改变的潜力，尽管处理有效性强烈依赖于电学参数和肉类基质特性。在鸡胸肉中，中等强度PEF延迟了冷藏储存期间某些微生物群的增长，但其有效性因所评估的微生物而异，表明PEF不应被视为对所有细菌种群均匀有效。这些发现强化了优化电场强度、脉冲特性、处理持续时间和温度控制以实现微生物减少而不产生不良品质变化的重要性。
除微生物控制外，低强度PEF可改变鸡肉的工艺特性。Baldi等人报道了持水能力的改善，表现为冷藏储存期间滴水损失显著减少，在所评估条件下对主要品质属性无重大不利影响。因此，在禽肉产品中，PEF似乎提供超越净化的益处，尽管其实际应用更现实地被视作综合保藏策略的一部分，而非独立干预。
总体而言，可用原始研究表明，禽肉基质因其异质组成和表面结构可限制微生物灭活。因此，可能需要组合保藏方法，包括冷藏、气调或真空包装以及互补抗菌干预，以实现一致的微生物控制，同时保持产品质量。
基于电流处理在猪肉产品中的有效性受组织组成、表面特性、微生物种群和加工条件的影响。目前，EW的实验证据强于直接PEF净化常规猪肉切块。Athayde等人证明EW处理减少了猪肉中自然存在的微生物种群，同时允许同时评估理化和感官品质。类似地，Torres-Rosales等人报道含58 ppm有效氯的中性EW减少了猪排上的单核细胞增生李斯特菌，肉类色泽变化有限。
这些研究表明，电化学产生的抗菌溶液可能特别适用于猪肉产品的表面处理。然而，其有效性取决于有效氯浓度、pH、氧化还原电位、暴露方法、接触时间和初始微生物载量。因此，这些技术应被视为可与冷藏、真空包装和其他保藏屏障整合以改善微生物稳定性的互补干预措施。
对于直接电学处理如PEF或LVEC，猪肉基质中的证据相对有限且异质。需要进一步的原始研究来确定提供微生物控制而不负面影响色泽、脂质稳定性、持水能力或感官特性的加工窗口。
电学处理在牛肉中的应用受到了相当大的关注，因为微生物污染主要与暴露的胴体和切块表面相关。Bawcom等人评估了接种的牛上脑牛排上的连续和脉冲电学处理，报道620 V下20或60秒的电刺激将总大肠菌群减少了约0.7 log CFU/cm2。对需氧菌和鼠伤寒沙门氏菌的效应取决于处理条件，表明电压、暴露时间、电流输送模式和表面水分强烈影响微生物灭活。
低电压处理也已专门针对牛肉表面微生物控制进行了研究。Harris等人证明低电压交流电减少了表面附着的大肠杆菌O157:H7，暴露时间越长灭活越大。然而，牛肉的异质电学特性和不规则表面结构可能导致电流分布不均，这有助于解释研究间微生物减少的变异性。
因此，现有证据表明，电学处理可支持微生物控制或改善牛肉的某些工艺特性，具体取决于处理配置。然而，结果并非一致积极。Bolton等人例如报道了PEF对牛肉修整碎肉和汉堡中大肠杆菌O157:H7的有效性有限，说明了固体、富含蛋白质和脂肪的基质所施加的限制。总体而言，这些发现支持将电学技术用作互补干预措施，而非作为既定保藏方法的独立替代品。
综合来看，可用研究揭示了跨肉类基质的一些一致模式。PEF是本综述考虑的研究中最常被研究的技术，展示了不仅用于微生物控制，还用于改变嫩度和质量传递等工艺特性的适用性。OH似乎呈现出更大的微生物灭活技术成熟度，因为其抗菌作用结合了快速体积加热与电学效应，便于其适应工业热处理。相比之下，LVEC仍处于较早发展阶段，研究相对较少且实验设计变异性显著。EW与其他方法不同，因为其抗菌活性主要依赖于电化学产生的氧化化合物，而非肉类本身的直接电学暴露。
另一个重要观察是，处理有效性不仅取决于所选技术，还取决于工艺优化。电场强度、暴露时间、脉冲特性、温升、电极配置、处理介质和肉类固有特性反复出现为微生物灭活的主要决定因素。次优条件通常导致适度或不一致的减少，而适当优化的方案可提供更大的微生物控制，同时限制对产品质量的不利影响。
尽管实验室和中试规模结果令人鼓舞，但相对较少研究评估了工业实施、经济可行性、长期货架期性能或法规接受度。因此，当前文献表明，基于电流的技术尚不应被视为传统保藏方法的普遍替代品，而应被视为多栅栏策略中的互补工具，旨在平衡微生物安全、产品质量和工艺可持续性。
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研究空白与未来趋势
尽管电流技术在实验室研究和中试工厂应用中取得了显著进展，但其整合入肉类工业连续生产线仍有限。肉类基质的异质性、精确自动化的需求以及操作参数的实时控制等因素，要求开发更稳健和适应性更强的系统。模块化设备的优化、实时过程监测以及与智能微生物传感器的整合代表了实现工业规模实施的有前景策略。
除技术挑战外，法规障碍代表了这些技术商业采用的重要障碍。尽管已为特定应用建立了某些法规框架，但针对PEF、OH和LVEC等技术在肉制品中工业使用的协调法规仍然有限。国际标准的协调以及毒理学安全性和产品稳定性研究的开展，对于加速法规接受和这些技术进入市场至关重要。
另一个关键方面是需要深入研究电流技术在控制复杂生物膜方面的有效性。当前大多数研究聚焦于减少浮游微生物载量，而生物膜，特别是在加工设备和表面上，仍然是持续污染源。对多层生物膜渗透和破坏的研究，以及电学技术与抗生物膜剂的组合，是优先研究领域。
最后，经电学技术处理的肉制品的货架期和储存微生物群的影响仍鲜有探索。需要在商业储存条件下进行更长期研究，不仅评估微生物载量的初始减少，还评估残留微生物群的动态及其对感官稳定性和产品安全性的影响。理解这些效应对于开发有效方案和确保这些技术的预期益处转化为对工业和消费者的切实优势至关重要。
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结论
基于电流的技术代表了改善肉制品微生物安全性和工艺品质的传统保藏方法的有前景替代方案。本综述表明，这些技术的抗菌性能不仅取决于所采用的电学处理类型，更重要的是取决于加工参数的优化，如电场强度、电压、脉冲特性、暴露时间、温度控制以及肉类基质的固有特性。这些变量在不同肉制品和微生物靶点中一致地决定处理有效性。
在所综述的技术中，OH似乎是微生物灭活方面技术成熟度最高的，因为它结合了快速体积加热与电学效应，并已展示了良好的工业应用潜力。PEF是研究最广泛的技术，不仅在微生物控制方面，而且在改善质量传递、腌制效率和嫩度等工艺特性方面显示出相当大的潜力。然而，实验证据表明，PEF的微生物灭活高度依赖于处理条件和食品基质特性，多项研究在非优化加工条件下仅报告了适度的减少。EW已证明作为表面净化策略的一致有效性，通过电化学产生的氧化化合物的作用，而LVEC仍是一种新兴技术，具有令人鼓舞的初步结果，但实验证据仍有限且加工条件变异性显著。
现有文献中一个一致的发现是，基于电流的技术不应被视为传统保藏方法的普遍替代品。相反，当前证据支持其作为多栅栏保藏系统内互补干预措施的应用，可与冷藏、包装技术、天然抗菌剂或其他保藏策略组合，以最大化微生物安全，同时保持肉制品的感官和营养品质。
尽管过去十年取得了令人鼓舞的进展，在广泛工业实施之前仍存在若干挑战。未来研究应优先考虑实验方案的标准化、商业加工条件下的验证、长期货架期研究、经济可行性分析和法规协调。还应特别关注理解亚致死处理后微生物的恢复、优化不同肉类基质的工艺参数，以及评估这些技术在工业操作条件下的可扩展性。
总体而言，本综述提供了基于电流的保藏技术在肉制品中的作用机制、技术应用、实验证据、当前局限性和未来前景的综合分析。通过批判性比较OH、PEF、LVEC和EW，本工作有助于更清晰地理解其当前发展状态，并突出可能支持这些新兴技术安全可持续工业采用的研究优先事项。
