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微生物挥发性代谢产物检测及在食品安全监测中的应用研究

来源:时间:2025-04-22 02:41:21

 

食品安全與國計民生息息相關,微生物挥一旦處理不當很容易引發嚴重的社會問題,激發社會矛盾。對此,发性本文對微生物揮發性代謝產物(MVOCs)檢測內容與重要性進行分析,並立足於當前食品安全現狀,挖掘安全標準體係、安全檢測與生產中存在的代谢問題,分別從食品包裝、貯藏、产物测中品質口感以及腐敗菌鑒定等方麵,检测及食究探究食品安全檢測中的MVOCs檢測技術,以期為食品汙染檢測提供參考。

近年來,品安人們的全监物質生活品質不斷提升,對食品安全問題高度重視,用研同時也對安全檢測技術提出了更高的微生物挥要求。微生物揮發性代謝產物(MVOCs)是发性真菌與細菌在代謝中產生的多樣揮發性化合物,是代谢食品腐爛變質的根源所在,容易引發食源性疾病,产物测中如腸道感染症、检测及食究食品中毒等等。品安對此,全监應采取科學合理的檢測方式,有效控製微生物食品汙染程度,使食品安全得到切實保障。

1 MVOCs檢測的內容與重要性

當前,食品安全檢測技術的重要性日益突顯,受到人們的高度重視。從檢測技術層麵上看,該項技術可準確全麵檢測出食品中微生物的類型與含量,使食品安全得到切實保障,主要的檢測技術類型如下

(1)免疫學快速檢測技術。該項技術采用熒光標記法,可分為直接法與間接法兩種,具有操作性強、方便快捷的特點,但也存在些許不足,如檢測結果容易受到影響,對檢測設備要求較高等,在檢測中需要高倍顯微鏡的支持,導致檢測成本增加,可持續發展能力不強。

(2)分子生物學檢測技術,該項技術包括多聚酶鏈式技術、基因探針技術等。其中基因技術是通過帶有同位素標記的探針與微生物基因的結合,對食品中微生物信息進行獲取,該技術具有較強的時效性特征,應用價值較高,但存在一定的安全隱患,尤其是帶有的放射性,可能危及檢測者身體健康;多聚酶鏈技術是以多聚酶為核心,在體外針對微生物特異基因進行擴增、檢測,由此獲取食物內部微生物信息,該項技術操作簡便,檢測結果精準度高,值得推廣使用。現階段,食品安全問題日益嚴峻,致使整個食品行業陷入低穀時期。為了改善生產現狀,需要發揮高科技食品安全檢測技術的作用,對腐敗變質的食品進行篩選,將食物汙染問題扼殺在萌芽狀態,杜絕食物中毒事件。食品安全關係到國計民生,隻有不斷提高食品質量,保障食品安全,才能使百姓吃得健康、放心。

2 當前我國食品安全現狀

2.1 安全標準體係不健全

我國食品安全問題始終不斷,說明安全體製層麵仍然存在不足。我國人口數量較多,分布範圍較廣,在製定安全標準時未能考慮到不同地區的個性需求,導致協調性不完善,食品問題多發。對此,國家食品部門應對各地食品狀況進行調查,根據各地實際情況展開綜合分析,由此製定更加科學適用的安全標準。

2.2 安全檢測存在漏洞

與發達國家相比,我國食品安全檢測仍然不夠完善,導致食品安全問題時有發生,盡管當前檢測製度與以往相比更加規範,但仍存在一些漏洞。現階段,因化學製劑引發的食品安全事件發生概率降低,但因病原微生物引發的食品問題仍沒有得到有效控製,這就要求食品相關部門對檢測機製進行優化,對較為常見的腸出血性大腸杆菌、沙門氏菌等微生物給予高度重視。

2.3 違法違規生產存在

對於國內許多偏遠地區來說,食品生產條件未能達到安全標準,仍存在不合法生產、加工現象,影響食品安全,且加工環境不達標,甚至存在無證經營情況,不但擾亂了食品市場秩序,還對消費者身體健康構成了嚴重威脅。

3 MVOCs在食品安全檢測中的應用

從整體來看,MVOCs在食品檢測領域可謂是一股新流,在監督各類食品安全時具有精度高、靈敏度強的特點,擁有良好的行業發展前景。長期以來,食品安全始終是熱點話題,消費者在食品采購方麵產生信任危機。對此,新技術的應用與發展不但可提高食品安全問題,還可使食品安全現狀得到有效改善。

3.1 食品包裝

包裝作為食品商品的重要內容,是食品工程的主要環節之一,可使食品在流通中避免受到物理、化學等外在因素的損害,有效抑製微生物的生長和發育。相關調查研究表明,在4℃環境下,分別對空氣、真空包裝下的肉類受汙染情況進行對比,結果顯示,在上述兩種包裝形式下MVOCs濃度均有所增加,尤其是空氣包裝狀態下的MVOCs排放量相對更大,假單胞菌揮發性有機物濃度與細菌量具有正比關係,如若濃度較高說明汙染度更高。利用氣相色譜法對上述兩種包裝的貯藏效果進行檢測,發現被酒石酸肉杆菌汙染的肉質樣品中帶有揮發性有機物,空氣狀態下有33種有機物,真空狀態下有24種,空氣中被汙染的肉製品中帶有的揮發性物質濃度均超過真空狀態,尤其是丁酸、乙酸乙酯,均屬於MVOCs中的關鍵化合物。在某項研究中,對揮發性胺進行檢測,對家禽肉在真空、空氣、改性大氣3類包裝形式下的腐爛變質狀態進行檢測。根據檢測結果可知,在貯藏全過程中,總揮發性鹽基氮含量顯著增加,且在改性大氣中檢測的TVB-N與TMA-N數值與其他兩種包裝相比較低。分別在空氣、改性大氣兩種狀態下,對海魚片中散發的MVOCs進行檢測,共計檢測到44種MVOCs,主要為醛、酮、醇等。包裝是食品工業的最終工序,完整的包裝有助於抑製病原菌的繁殖,延長食品保質期,便於後續運輸與銷售。通過對多種包裝條件下產生的MVOCs成分、含量進行檢驗,可準確了解MVOCs汙染程度,以此為依據調整食品生產模式,最大限度避免食品受到MVOCs的汙染。

3.2 腐敗菌鑒定

從本質來看,食品腐敗變質主要是食品蛋白質、脂肪等被微生物分解的過程。微生物含量測定與種類檢定,可反映食品被微生物汙染度、變質情況等,還可將其作為食品生產衛生狀況與質量的關鍵依據。

3.2.1 肉類食品

一般情況下,在肉類食品檢測中可以某相關微生物的MVOCs為指標。例如,對牛肉中MVOCs進行分析,重點探究其嗜冷、嗜溫細菌的腐敗潛力。根據研究結果可知,辛酸乙酯、壬酸乙酯、乙酸異戊酯等對受到大腸杆菌汙染的肉製品具有特異性。此外,麥芽酒石酸杆菌有機揮發物中的醇類物質含量較高,未發現2-乙基-1、2-乙醇-1-辛醇等物質;針對醃製火腿中MVOCs進行深層腐敗表征分析,共計鑒定出70餘種MVOCs,根據檢測結果可知,變質火腿中的碳氫化合物占比提升,尤其是甲苯與間二甲苯含量最高,這主要受豬飼料影響;在對四類腐敗菌汙染臘腸切片中釋放的MVOCs進行研究時,針對百串珠菌等MVOCs構成進行評估,對40餘種MVOCs進行鑒定,發現其主要為白串珠菌,2,3-甲基丁醇等物質。

3.2.2 水產品

此類產品富含大量營養,口味不同,可使人類飲食得以均衡。水產品捕撈後,如若未及時采取保險措施,很容易腐爛變質。究其原因,主要是微生物活動、化學氧化作用,但特定腐敗生物的活動與化學氧化、自溶相比更易導致腐敗。李俊傑學者采用HS-SPME-GC-MS(頂空固相微萃取結合氣質聯用技術)針對蚌肉貯藏周期內腐敗菌的MVOCs進行研究,發現存在40餘種化合物,甲基苯酚、二甲基三硫化物屬於希瓦氏菌特有。假單胞杆菌、熱殺索絲菌為歐洲鱸魚優勢菌,以異丁酸酯為潛在標記物;以墨魚為對象,對其保質期內的腐敗菌進行研究可知,嗜冷杆菌屬於該階段的主要腐敗菌,隨著存儲時間的延長,其濃度含量不斷提升,可將其作為墨魚潛在新鮮度指標。

3.2.3 果蔬產品

此類產品中含有極多的水分,是生活活動的必需條件,可為微生物活動創造良好條件。因此,很容易導致腐敗變質的情況發生,存儲期較短。利用SMPE-GC-MS法可針對導致水果腐爛的主要病原MVOCs進行分析,根據病原體類型對比MVOCs的變化,發現苯甲醛、檸檬烯在衰變過程中屬於主要的MVOCs物質。在李勤的研究中,利用電子鼻(E-nose)技術對西藍花冷藏狀態下的新鮮度進行分析,將分析結果分為3種類型,即十分新鮮、中度新鮮與變質,隨著存儲時間的延長,二甲基二硫化物不斷積累。此外,針對變質洋蔥樣品的MVOCs進行檢驗,發現存在部分微生物與真菌,主要為曲黴、念珠菌與鐮刀菌等。可見,通過對MVOCs進行試驗分析,基本可以確定食品腐敗變質相關MVOCs,可為後續單一菌種MVOCs研究打下堅實基礎。同時,以此為基礎構建更多微生物氣味特征圖庫,可促進微生物氣味檢測技術的快速發展。

3.3 風味口感

當前國民生活質量提升,對食品方麵給予了高度重視,不但要求外觀與營養價值得宜,還注重食物的口感與安全性。對此,在食品檢測中應注重對食品風味、口感的控製和評價,使食品更受大眾喜愛。

3.3.1 乳製品

此類食品的營養價值較高,含有人體代謝所需的全體營養元素,同時也為維生素滋生提供了溫床。當牛奶受到微生物汙染後,在溫度得宜的情況下,維生素會迅速繁殖,使牛奶變質、變味,失去營養價值。相關研究中,采用頂空固相微萃法對牛奶中的MVOCs進行分析,共計檢驗出19種化合物,對乳房鏈球菌、葡萄球菌、大腸杆菌等5類細菌進行鑒定。在不同冷藏溫度下,對短青黴在多種類型酸奶中形成的MVOCs進行分析,經過21天的存儲後,共計發現存在30種MVOCs。根據研究結果可知,當存儲時間越長時,營養物質含量越低。酸奶中MVOCs主要出現以下變化:對於帶有蔗糖的酸奶來說,第5天時酒精含量達到29%;對於含有果糖的酸奶,在第5天時甲基酮含量達到90%,其2-戊酮含量較高;兩種酸奶中均帶有2-庚酮。自第5天後,酸奶樣品中2-庚酮、2-戊酮濃度逐漸降低,在某種特殊情況下,上述化合物在21天後難以滿足檢測標準。

3.3.2 飲料

此類產品同樣會受到微生物汙染,出現腐敗變質等情況,為產品帶來感官缺陷。相關研究中,采用兩種菌株對紅牛飲料中醋酸菌的腐敗程度進行分析,在GC-TOF-MS(氣相色譜高通量飛行時間質譜儀)檢測技術下,共計檢測出33種關鍵物質,如2-苯乙醇、3-戊酮等揮發物。再如,針對咖啡飲品中曲黴菌、青黴菌的MVOCs進行分析。根據研究結果可知,青黴菌樣品中主要檢測出戊-2-酮、乙醇、辛-3-酮;在曲黴菌樣品中,隻發現甲基丙醇、2-甲基-丁醇等物質。食品味道與口感受到廣大消費者的高度重視,且與食品銷量息息相關。在檢測過程中,與以往微生物菌落檢測相比,MVOCs儀器檢測更加便捷高效。前處理也相對容易,通過MVOCs檢測分析,可找到影響該食品味道、品質的主要揮發成分,為快速檢測與鑒定食品中致病菌提供更多便利,同時也為預防病菌傳播提供強有力的技術支持。

3.4 食品儲藏

在MVOCs分析中,主要采用與某項微生物屬性相關的特異性MVOCs,對食品貯藏中汙染程度進行迅速準確的檢測,並提早采取有效措施進行處理,成為食品存儲期間預防微生物汙染的有效措施。該項環節為食品流通的中間環節,與生產、銷售、運輸等環節相關。在貯藏過程中,除采取措施避免受到化學汙染、蟲鼠危害之外,還應做好MVOCs的汙染預防工作。以水果類食物為例,作為人類生活中不可或缺的副食品,在儲藏過程中的主要病害由微生物引發,且在存儲初期具有較強的隱蔽性。在相關研究中,利用GC-MS法對紅蘋果接種4類真菌後,對MVOCs情況進行對比。根據檢測結果可知,共計包括489類不同類型的MVOCs,其中梨狀毛黴菌特征物質為丁酸丁酯、氟乙烯,乙酸甲酯對念珠菌具有特異性,可為後續果實采摘病害預防提供新思路。再如,以芒果為對象,對內部蘊含的感染焦腐病菌、炭疽杆菌中的MVOCs進行研究,研究結果表明,1-戊醇對焦腐病菌具有特異性,帶有高含量揮發性成分。根據試驗結果可知,1,4-環已二烯、4-戊二烯等物質可作為焦腐病菌的早期監測指標。又如,對腐爛番茄進行研究時,發現含有1,2,3-三甲基苯、2-異丙烯基-5等多種MVOCs,且在果實中帶有單核細胞,可將上述代謝物作為生物標記物,使番茄病原體得到早期檢測。

此外,穀類食物在存儲過程中也很容易受到微生物影響,MVOCs檢測成為早期糧食鑒別中的有效措施。在相關研究中,對受蟎蟲、微生物汙染的穀物、咖啡豆中的MVOCs進行調查,共計發現50餘種MVOCs存留在穀類食物中,且不同穀物中的表現有所不同,如白米、糙米、小麥醛類物等等,尤其是在粗米中,醇類物質的比重較大,燕麥中主要為醇類與醛類。嘔吐毒素主要是穀物“鐮刀感染”後的產物,受汙染小麥中具有70種MVOCs,主要為長葉烯、十三烷等等;利用SPME、GC-MS法針對兩株黃曲黴菌株在玉米上的代謝MVOCs進行檢測,共計發現有52種MVOCs,可對不同菌株進行準確區分。在肉質品貯藏中,主要針對腐敗三文魚樣品中的細菌產生的MVOCs進行檢測。在溫度為5℃的環境內,共計檢測出38種MVOCs,主要為酯類、醛類、醇類等。在無菌冷熏三文魚樣品中,醇類物質含量降低,這意味著此類MVOCs可能是腐敗微生物活動的產物。申丹寧學者以熟雞肉為例,利用頂空-固相微萃取技術在不同溫度範圍內,針對潛在的汙染菌MVOCs進行定性分析。根據研究結果可知,共計發現33種揮發物,主要為乙酰托因、1-辛醇等,可將其當作家禽熟製品細菌生長的標誌物。

4 結論

綜上所述,當前人們的健康意識不斷增強,對食品安全給予高度重視。我國食品類型眾多,安全檢測十分耗時,可將食品安全理論與快檢技術相結合,為MVOCs分析檢測提供新思路,從根本上保障食品衛生與安全,有效降低對人類健康的危害。將該項技術應用到食品包裝、貯藏、口感風味檢測中,並健全食品安全標準體係,加強食品生產過程監管,由此促進食品檢測效率的提升,推動食品行業的穩健發展。

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