鸡蛋贮藏期细菌污染及其对蛋品质影响的研究进展

陈力力1,2,申田宇1,3,刘 金1,2,陈 欢1,3,张立钊1,2

(1.湖南农业大学食品科技学院,湖南 长沙 410128;2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410128;3.湖南省发酵食品工程技术研究中心,湖南 长沙 410128)

摘 要: 鸡蛋富含人体所需的优质蛋白质、多种氨基酸、矿物质、维生素等营养成分,是天然营养食品之一,然而鸡蛋丰富的营养物质也是细菌滋生的温床。沙门氏菌、大肠杆菌O157:H7、李斯特菌等致病菌侵染鸡蛋可产生各种有毒有害物质,能够引起食物中毒,对人体健康带来危害;而肠杆菌、肠球菌、假单胞菌等非致病性腐败菌污染鸡蛋后,使鸡蛋成分发生改变,降低食品的营养价值、直接食用价值和加工应用价值。本文对鸡蛋贮藏过程中污染细菌的种类、入侵鸡蛋的途径及其在鸡蛋内的生长繁殖、代谢作用引起鸡蛋的品质变化等研究进行综述。旨在为进一步揭示鸡蛋腐败变质的微生物过程和生物化学过程,针对性地制定控制鸡蛋腐败变质的措施、延长鲜蛋的保质期、保障食品安全提供参考。

关键词: 鸡蛋;细菌污染;鸡蛋品质;入侵途径

鸡蛋是人类经常食用的一种动物源食品,含有人体所需的全部营养素。鸡蛋蛋白质含量为12.7 g/100 g,其消化率高于牛乳、猪肉、牛肉和大米蛋白质;脂肪含量为11.6 g/100 g,大多以不饱和脂肪酸形式集中在蛋黄中,呈乳融状,易被人体吸收;鸡蛋还含有其他重要的微量营养素,如钾、钠、镁、磷等矿质元素,蛋黄中的铁含量高达7 mg/100 g;鸡蛋含有丰富的VA、VB2、VB6、VD、VE及生物素,蛋黄中的VA、VD和VE与脂肪溶解容易被机体吸收利用。然而,鸡蛋丰富的营养物质也是微生物滋生的温床。鸡蛋在生产、贮藏和销售等环节受到环境微生物的污染,可导致微生物在鸡蛋表面生长繁殖,并通过渗透侵染蛋内;如果蛋壳异常,出现壳薄、壳表面孔增多时,更易于菌体侵染,并且蛋壳的半透明物质可增加细菌的穿透力[1];随着蛋壳表面微生物数量增多,渗透侵染造成蛋内容物污染的风险加大[2]

根据食品污染细菌的致病性不同,可将其分为致病菌、条件致病菌和非致病菌3 类。致病菌侵染食品产生各种有毒有害物质,可引起食物中毒,对人体健康带来危害;非致病菌虽然一般不会直接引起人体疾病,但污染食品后,将降低食品的营养价值、直接食用价值和加工应用价值。亦有研究报道,同一种细菌经历了一定时间演化后,其致病能力可发生改变,食品中越来越多的非致病菌经过自然条件下的转化、噬菌体介导的转化以及细菌与细菌的接合交换等方式发生基因水平转移而获得毒力,进化成为致病菌,引起人类疾病[3]。本文对鸡蛋贮藏过程中污染细菌的种类、入侵鸡蛋的途径及其在鸡蛋内的生长繁殖、代谢作用引起鸡蛋的品质变化等研究进行综述。

1 鸡蛋细菌污染情况调查及其控制

随着居民生活水平的提高、食品安全意识的加强,细菌污染对鸡蛋质量的影响已经越来越引起重视,研究者从不同角度调查鸡蛋细菌污染情况,采取措施努力控制鸡蛋表面微生物数量,减少细菌污染所造成的损失。

1.1 鸡蛋微生物污染情况的调查分析

新鲜未经清洗鸡蛋表面的天然保护膜对微生物侵染有一定自卫能力,但是随着鸡蛋在环境中暴露时间延长及温度变化,这种能力逐渐减弱[4];尤其是鸡蛋经泄殖腔产出时,会受到排泄物中细菌的污染;鸡蛋在贮藏和销售环节也会受到环境微生物的污染,由此导致微生物在鸡蛋表面生长繁殖,为此,杨伊磊等[5]开展了蛋壳表面及蛋内容物微生物污染情况的调查分析。采集蛋鸡场鸡蛋样品及饲料和空气样品,对样品进行菌落总数计数。发现鸡蛋壳的细菌菌落总数多为4 个数量级,同时发现蛋壳表面的细菌菌落总数与鸡场饲料、空气中的细菌菌落总数呈一定正相关性。鸡场空气中的细菌菌落总数越少,鸡蛋被污染的程度就越低;饲料中附着的细菌越多,蛋壳表面检测出来的细菌菌落总数也就越多。说明鸡场的环境能影响鸡蛋壳表面的细菌菌落总数。

在探讨盛夏室内自然条件下,不同贮存时间对鸡蛋微生物数量变化情况的影响中发现,鸡蛋外壳和内容物菌落总数随着贮存时间(0~25 d)的延长呈上升趋势,变化范围分别在1.70×104~4.69×105 CFU/g和0~9.5×107 CFU/mL之间[6]。此外,还发现贮存温度越高,鸡蛋细菌总数增长的速率越快、数量越多,8 ℃贮存30 d时鸡蛋蛋壳、蛋清和蛋黄的细菌菌落总数分别为3.5×103、2.4×103、1.7×103 CFU/g,而25 ℃贮存30 d时菌落总数分别达到4.6×106、7.54×104、5.3×105 CFU/g[7]。在相同温度条件下,清洗的鸡蛋比不清洗的鸡蛋更容易变质[8-9]。研究表明鸡蛋细菌污染率受鸡舍规模及建筑类型、饲养方式、管理模式甚至蛋鸡品种等多种因素的影响[10-12]

1.2 细菌侵染鸡蛋途径的研究

一般认为污染蛋壳表面的微生物可以通过渗透侵入蛋内,导致蛋内容物被污染,并把这种方式称为水平感染途径,但不同侵染部位及侵染方式对细菌侵染率及其细菌种类有较大影响。通过铜绿假单胞菌进行渗透侵染实验发现,如果把鸡蛋分为3 个区域,则气室端(钝端)是最易受感染的部位,中间区域次之,尖端有抗渗透的能力;研究认为蛋壳内膜没有屏障作用,气室端蛋壳内膜及鸡蛋蛋白接种假单胞菌造成鸡蛋腐败的速率相似[13]。采用C14标记赖氨酸跟踪测定鼠伤寒沙门氏菌及铜绿假单胞菌渗透进入蛋壳内膜的变化,发现在感染后8 d细菌渗透率很低,8~15 d蛋内容物的细菌数才明显增多[14]。建立运动性肠炎沙门氏菌渗透进入鸡蛋的生长模型进行模拟实验,结果表明,由于蛋壳外层的阻挡作用以及蛋白中溶菌酶的溶菌、杀菌作用等,大约经过100 h细菌才穿透蛋壳进入蛋白中大量繁殖,大约200 h后细菌在蛋黄中开始生长,细菌在蛋黄中的繁殖速度非常快,导致比蛋白先一步达到最大细菌浓度[15]。在假单胞菌和沙门氏菌渗透实验中,接种物菌液中添加锌离子能阻止细菌渗透,而添加螯合剂乙二胺四乙酸和铁离子能增强细菌的侵染[16]。为比较不同采样方式对鸡蛋表面菌落总数、菌相、相对丰度的影响,本项目组以含菌洗蛋水混合液人工侵染鸡蛋,分别采用蛋壳擦拭(YC)、蛋壳清洗(YX)、蛋壳破碎(YD)3 种蛋壳处理方法制备样品,进行检测分析;结果表明,YX样品检测到的菌落总数最多为(5.21±0.34)(lg(CFU/个)),而YD样品为(4.76±0.40)(lg(CFU/个))、YC样品为(4.89±0.56)(lg(CFU/个));YD样品中埃希氏杆菌-志贺氏杆菌属相对丰度较大,为55.37%,而YX样品中为2.29%,YC样品仅为0.08%;清洗法以肠球菌属相对丰度最大,为26.98%;YC样品芽孢杆菌属相对丰度最大,为99.54%。说明存在于蛋壳表面的细菌尤其是革兰氏阴性菌能以不同速率沿着蛋壳孔隙,透过壳内层,渗透进入蛋内[17]。渗透进入鸡蛋的细菌具有协同作用,以相同浓度大肠杆菌O157:H7和金黄色葡萄球菌污染新鲜鸡蛋表面,大肠杆菌O157:H7最先侵染鸡蛋内,并且对金黄色葡萄球菌的渗透侵染有促进作用[18]

除水平感染途径外,产蛋鸡体内感染也可能是造成鸡蛋细菌污染的原因,因为相较于肌肉等可食性动物食品而言,鸡蛋的形成过程稍显复杂,除鸡蛋黄自卵巢随排卵过程进入输卵管中外,蛋白质成分主要来自输卵管膨大部的腺体分泌物,包围蛋白的内外壳膜由输卵管峡部腺体分泌的黏性纤维形成,随后真壳和覆盖真壳表面的蛋白质透明膜在子宫中形成,鸡蛋最终形成后经阴道排出,在此过程中生殖道的细菌有可能直接进入蛋内。结合鸡蛋形成过程,对鸡蛋中兽药残留分析表明,不同兽药在鸡蛋中的残留、同种兽药在蛋黄和蛋白中的残留均存在差异,鸡蛋形成的各个过程中,都有可能产生兽药残留,但因蛋黄形成时间长,因此其兽药出现的概率更大[19]。另有研究认为致病性大肠杆菌引起的输卵管炎可以导致产蛋鸡和种鸡产蛋量下降及散发性死亡[20],并有文献报道从产蛋病鸡输卵管积液中分离到鸡新城疫病毒[21]。非致病性腐败菌是否在鸡蛋形成过程中造成内源性感染有待研究。

1.3 洁蛋保鲜处理的研究

由于微生物可从蛋壳气孔进入鸡蛋,进而分解破坏蛋内容物影响其品质,人们以保证蛋壳完整、避免微生物污染、降低二氧化碳及水分的流失、延缓壳膜自体抑菌物的活性丧失等为鸡蛋贮存原则,在鸡蛋产出后,及时经过严格筛选、清洗、消毒、干燥、喷码、涂膜、包装、检验等加工工序,生产洁净的鲜蛋产品,以延长货架期。为此,研究人员开展了用于生产流水线上的禽蛋自动捡拾装盘功能装置、破损鸡蛋识别系统、高效洁蛋覆膜机等机械设备的设计研究,在传送带上,实现了捡拾机械手可靠定位并快速捡蛋入盘的操作、蛋壳细微裂痕的图像识别和鸡蛋自动涂膜,提高了洁蛋保鲜生产效率[22-24]。同时,开展了多种涂膜材料的应用研究,鸡蛋涂膜材料分为:可食性涂膜(多糖类、蛋白质类、精油、中草药等)和非可食性涂膜(聚乙烯醇、石蜡、钙制剂等)2 大类;研究应用最多的为石蜡、壳聚糖和聚乙烯醇。刘会珍等[25]比较了壳聚糖、聚乙烯醇和液体石蜡3 种材料分别涂膜处理产后12 h内新鲜鸡蛋,在25 ℃、相对湿度60%~80%环境条件下的保鲜效果,结果表明石蜡处理的鸡蛋贮存30 d,鲜蛋率仍为100%,按照保鲜效果优劣次序为石蜡>聚乙烯醇>壳聚糖,且都优于对照组。但也有报道认为石蜡易使蛋壳产生油腻感,甚至易渗入蛋内导致蛋内容物产生异味,故通常将它与其他防腐剂混合使用[26]。在研究涂膜材料成膜性和通透性的同时进行鸡蛋涂膜保鲜剂中抑菌物质的筛选也是研究的热点,研究发现肉桂油、冬青油、紫苏叶油等多种植物精油以及壳聚糖、蜂胶都有较好的抑菌作用,与成膜剂复配使用保鲜抑菌效果极佳。张帅等[27]配制了4 种添加有复合植物精油的植物涂膜剂涂膜新鲜鸡蛋,哈夫单位显示涂膜能使蛋保持A级时间达30 d,保持可食用B级以上时间最高可达90 d。鲜蛋涂膜贮藏期间,所有样品的内容物均未检测出微生物。刘丽莉等[28]以明胶作为成膜剂添加桉叶精油、连翘精油及壳聚糖配制鸡蛋涂膜保鲜剂开展应用实验,结果表明,在37 ℃贮藏条件下,涂膜组的质量损失率、哈夫单位、蛋白系数、蛋黄指数、pH值、游离脂肪酸含量远优于对照组;另外,贮藏6 d时,涂膜组的菌落总数仍为0,对照组达到1.3×105 CFU/100 g;9 d后对照组已明显腐败,而涂膜组的菌落总数无明显变化。有文献还报道了植物精油抗菌乳状液涂膜、绿颖矿物油及凡士林涂膜、植物精油与壳聚糖复配涂膜、纳米植物糖原/壳聚糖复合涂膜、脉冲强光结合蜂胶涂膜等多种材料的混合使用研究[29-31],然而大多数涂膜材料还没有应用于蛋品企业的实际生产。根据对一些蛋品企业、鸡蛋保鲜剂销售厂家和鸡蛋涂膜机械设备销售厂家的调查发现,生产中食品级白油涂膜保鲜较为常见[32]。食品级白油即液体石蜡,已由美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准作为直接食品添加剂,并通过美国农业部(United States Department of Agriculture,USDA)/美国国家卫生基金会(National Sanitation Foundation,NSF)/Hl认证,是GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中唯一能用于鸡蛋保鲜的被膜剂。采用食品级白油涂膜鸡蛋保鲜,其性质稳定、对人体无害、成膜性好、通透性差,可有效阻止微生物侵染及蛋内水分和CO2的渗出,同时采取低温贮藏,能更有效地延长鸡蛋货架期。

目前,美国、日本、加拿大和德国等发达国家已经规定,鸡蛋必须经清洁处理成为洁蛋后才能上市。日本的鸡蛋涂膜保鲜已进入机械化、自动化时代[33],涂膜已作为洁蛋生产的重要环节。我国的洁蛋产品刚刚起步,随着人民生活水平的不断提高和对食品安全的日益重视,涂膜保鲜的洁蛋产品是我国鲜蛋流通的主要方向。

2 鸡蛋污染细菌种类及快速检测方法分析

文献资料报道鸡蛋内分离的污染细菌主要属于大肠杆菌属、变形杆菌属、葡萄球菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属、假单胞菌属和沙门氏菌属。目前,对于非致病菌的研究主要集中在采用传统微生物培养方法对不同来源鸡蛋污染细菌进行细菌总数测定以及菌相分析方面;对于鸡蛋污染致病菌的研究主要在于简单、快速、准确的检测方法的建立、抑菌剂筛选及抑菌方法建立和应用方面。

2.1 鸡蛋污染细菌菌相分析

在贮藏鸡蛋卫生品质监测研究中,发现随着鸡蛋贮藏过程中哈夫单位等品质指标的增高,蛋壳及蛋内容物细菌总数增多,细菌种群趋于复杂。朱茂英等[34]从247 枚“变质蛋”中共分离出401 株细菌,其中包括肠杆菌科191 株、葡萄球菌属90 株、假单胞菌属16 株、枯草杆菌31 株、巴氏杆菌属9 株、支气管败血波氏杆菌10 株、果胶杆菌1 株、未知菌53 株,因此认为“变质蛋”以革兰氏阴性菌尤其是肠杆菌科细菌占优势。由于环境中大多数微生物处于“存活但不能培养”或难培养的状态,传统的微生物纯培养及显微技术作为分析鉴定微生物种群的手段有很大局限性。陈力力等[35]基于宏基因组学,采用高通量测序不依赖于微生物纯培养的分子生物学方法,研究了鸡蛋壳表面细菌种群多样性。从不同养鸡场采集8 组样品,提取细菌基因组DNA,采用合成带有barcode的特异引物进行细菌16S rRNA V4~V5区聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增,所得PCR产物经MiSeq测序,共获得163 214 条优化序列,平均每个样本20 401.75 条序列,发现蛋壳表面的细菌分属于5 个门20多个属,并且以假单胞菌(Pseudomonas)、埃希氏-志贺菌属(Escherichia-Shigella)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)以及寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)的相对丰度较高。8 个样品所含菌种相似,但菌种分布差异较大,其中2 个样品中假单胞菌的相对丰度最高,分别为51.89%和67.89%;5 个样品分别以埃希氏-志贺菌属(相对丰度36.15%)、不动杆菌属(相对丰度68.08%)、芽孢杆菌属(相对丰度40.12%)、寡养单胞菌属(相对丰度21.59%)以及肠球菌属(相对丰度26.98%)为优势菌属,而另一个样品没有明显的优势菌属,但得到20 674 条序列,说明其微生物种类最多。此外8 个样品中也存在相对丰度极低但可能对鸡蛋品质造成影响的其他类群,如泛菌属(Pantoea)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、禽杆菌属(Avibacterium)、哈夫尼菌属(Hafnia)、梭菌属(Clostridium)、巨型球菌属(Macrococcus)细菌等。采用宏基因组研究手段比传统的微生物分离培养方法能够更加真实地反映样品环境的细菌种群结构和菌相变化,能为进一步分离鸡蛋主要腐败菌,研究其生物学特性、致腐能力以及鸡蛋品质劣变之间的关系奠定基础。然而,目前对污染细菌的种群多样性及生物学特性分析、在鸡蛋内的代谢特点以及相互作用研究鲜见报道。

2.2 鸡蛋污染细菌检测方法的研究

根据鲜鸡蛋、鲜鸭蛋分级标准(SB/T 10638—2011《鲜鸡蛋、鲜鸭蛋分级》)的卫生要求,商品蛋按照国家标准方法检测细菌菌落总数(GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》)、大肠菌群(GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》)及沙门氏菌(GB 4789.4—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 沙门氏菌检验》)等微生物学指标,虽然国家标准方法结果较为准确,但操作繁琐、耗时长,并对检测环境条件有严格规定,难以满足食品企业实施危害分析和关键控制点体系(hazard analysis citical control point,HACCP)实时监控的要求。为此研究者开展了相对应的细菌快速检测方法研究,如ATP生物荧光法、分光光度法、电阻抗法等测定细菌总数[36-37],程教擘等[38]采用ATP生物荧光检测法和GB 4789.2—2016中方法对40 个样品的表面细菌总数进行检测,以lg(CFU/个蛋壳)为横坐标(x),以lg(ATP生物荧光值(RLU)/个)为纵坐标(y),分别进行线性模型、对数模型、乘幂模型、指数模型拟合。结果表明,ATP生物荧光检测法与国标法检测结果Pearson相关系数为0.912,线性模型y=0.730 6x—1.004 1(R2=0.832 2)拟合度较高。该实验结果为ATP荧光检测法在鸡蛋壳表面细菌总数快速检测中应用的可行性提供了依据。

在鸡蛋传播传染病的致病菌检测方面,采用免疫学方法及分子生物学技术进行沙门氏菌、大肠杆菌O157:H7和金黄色葡萄球菌以及弯曲杆菌、李斯特菌快速鉴定。刘霞等[39]分别将不同粒径的金纳米粒子(Au nanoparticles,AuNPs)标记大肠杆菌O157:H7多克隆抗体(polyclonal antibody,PAb)作为二抗,以固定在双通道表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)传感器芯片表面的PAb作为一抗,应用三明治夹心法对大肠杆菌O157:H7进行检测,结果表明,增强效果最佳的AuNPs粒径为17.79 nm,其可检测到的大肠杆菌O157:H7的最低浓度为10 CFU/mL。同时,Liu Xia等[40]建立了采用免疫羧基化磁纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)耦合SPR免疫传感器直接检测肠炎沙门氏菌的方法,MNPs能显著增强SPR响应信号,检测线性范围为1.4~1.4×109 CFU/mL,操作简便易行。另外,张德福等[41]研究采用添加扩增内标的PCR方法快速检测食品中的沙门氏菌。在建立快速检测方法的基础上,还有学者研究了致病菌在蛋体内生长繁殖的变化规律和对蛋品质的影响等[42-43]

3 污染细菌致鸡蛋品质劣变的研究

鸡蛋是极易腐败的食品,引起鸡蛋腐败的因素包括微生物、环境和鸡蛋自身3 个方面,其中微生物因素是最主要的。污染鸡蛋表面的细菌中,除致病菌可侵染蛋内产生有毒有害物质,引起食物中毒,对人体健康带来危害外,更为常见的是非致病菌(腐败菌)引起鸡蛋品质劣变,导致鸡蛋失去食用价值和加工应用价值。

3.1 鸡蛋品质劣变的一般评价

在鸡蛋品质劣变的过程中,由于鸡蛋内容物形态结构改变,主要营养物质发生分解,出现蛋白变稀、系带液化断裂、蛋黄膜失去弹性而破裂、蛋黄与蛋白相混、色泽变黑、产生大量的臭味物质等现象。从颜色和组织状态等感官变化对鸡蛋变质进行评价,如变质鸡蛋蛋白产生灰绿色、黑色、红色和黄色色泽或发出绿色荧光、蓝色荧光,具有腐败气味、强烈剌激性臭味、胺类臭味、人粪臭味,气室相对增大,浓厚蛋白含量减少,逐渐转化为稀蛋白,蛋黄膜强度变弱、变薄、甚至消失,蛋黄的内部结构变化,蛋清和蛋黄混合,蛋液混浊不清、稀薄、凝胶化等,并以此类感官指标描述鸡蛋逐渐腐败变质的基本过程。另外,还以哈夫单位、气室高度、蛋清pH值、蛋黄指数、蛋白的持水能力、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量等蛋品新鲜度一般理化指标来评价鸡蛋品质变化。以壳聚糖/纳米银复合材料涂膜鸡蛋进行保鲜效果评价,结果表明,在涂膜中纳米银质量分数为1.0%时,涂膜组鸡蛋与对照组相比可维持较低的质量损失率和气室高度,稳定的蛋清pH值,较高的相对密度、哈夫单位和蛋黄指数,而且鸡蛋内容物中微生物的滋生速度慢,细菌总数低于对照组,由此说明涂膜鸡蛋品质优于未涂膜鸡蛋,能达到保鲜及延长货架期的目的[44]。张京和等[45]进行了不同洁蛋处理对鸡蛋消毒效果及新鲜度的对比实验,以蛋壳表面细菌总数、蛋黄指数和哈夫单位作为品质变化评价指标,比较3 种洁蛋消毒方法的效果为臭氧杀菌>巴氏杀菌>紫外杀菌,并且均优于对照组。付星等[46]以质量损失率、TVB-N含量为考核指标,评价保鲜剂对加工早餐蛋的保鲜效果,在4 ℃条件下贮藏13 d时,保鲜剂组的质量损失率仅为对照组的63%,TVB-N含量仅为对照组的41%,且TVB-N含量与蛋品质呈负相关性。

3.2 腐败菌致鸡蛋品质劣变的作用

贮藏期细菌污染鸡蛋引起鸡蛋品质变化的过程是复杂的微生物学过程和生物化学过程,侵染鸡蛋的腐败菌在适当环境条件下生长繁殖,导致大分子营养物质分解,并产生腐败特性成分。如对鸡蛋具有污染潜力的铜绿假单胞菌、绿脓杆菌、灰假单胞菌、多杀假单胞菌、大肠杆菌等能使蛋白质降解,蛋黄和蛋白pH值增高,通过产生的酸和硫化氢、氨、胺、吲哚和尿素等改变鸡蛋的感官和物理化学特性[47]。已有研究表明鸡蛋蛋白品质与卵黏蛋白、S-卵白蛋白的形成存在紧密联系[48-49]。鸡蛋贮藏过程中发生水分减少、质量减轻等品质变化,伴随的细菌生长繁殖、pH值增加,可破坏卵黏蛋白分子中碳水化合物侧链间的非共价键,促进卵黏蛋白分解[50-52]。卵黏蛋白作为对蛋清凝胶性能起关键作用的糖蛋白,其变化对鸡蛋蛋白液化影响显著。研究发现哈夫单位低的鸡蛋中提取卵黏蛋白的得率也低。刘美玉等[53]开展不同贮藏温度条件对蛋清卵黏蛋白含量影响的研究,结果表明,在35 d贮藏期间,室温组、冷藏组和气调室温组卵黏蛋白含量均呈下降趋势,从初始值2.931 mg/g分别降至0.341、1.842 mg/g和1.564 mg/g,由此说明,随着鸡蛋贮藏时间的延长,卵黏蛋白复合物降解导致浓蛋白液化,鸡蛋品质降低。卵黏蛋白降低、蛋白液化也利于细菌生长。为了更系统地明确鸡蛋品质变化与S-卵白蛋白含量之间的关系,以及贮藏期间各鸡蛋品质参数对S-卵白蛋白形成的影响程度,黄群等[54]选取当日产新鲜海兰褐壳鸡蛋为研究对象,考察鸡蛋品质指标与S-卵白蛋白含量的相关性;结果表明,鸡蛋哈夫单位、浓蛋白高度、蛋黄指数与S-卵白蛋白含量呈负相关,鸡蛋pH值与S-卵白蛋白含量呈正相关。研究报道,温度和pH值是蛋清N-卵白蛋白转化为S-卵白蛋白的主要因素,高温下S-构型转化速率加快、反应常数增加,同时加速蛋内CO2逸出、蛋清pH值上升,而高pH值又加速了N-构型向S-构型转化[55-57]。S-卵白蛋白的凝胶硬度低于N-卵白蛋白、易于形成较小的乳化液滴,能有效改善卵白蛋白的乳化活性,降低其乳化稳定性,并增加蛋白凝胶的浑浊度,故对蛋清蛋白液化有重要影响。

鸡蛋富含具有抑菌作用的生物活性蛋白。蛋清中的卵转铁蛋白对大肠杆菌等的抑制作用与血清中的转铁蛋白基本相同,并且对蜡样芽孢杆菌有较强的抑制作用[58];占蛋清成分2%的溶菌酶作用于细菌细胞壁β-1,4糖苷键,具有强烈的溶菌能力[59];特异性卵黄免疫球蛋白可以控制变异链球菌、幽门螺杆菌、梭状芽孢杆菌、产气夹膜芽孢杆菌和痢疾志贺氏菌等[60]。腐败细菌生长代谢的过程造成蛋清稀化、散黄,大分子营养物质分解,鸡蛋腐败特性主要成分如TVB-N及其他气味性成分、生物胺、有机酸等物质形成。因此,鸡蛋品质劣变过程中,鸡蛋与侵染菌互作的生化机制也是值得研究的内容。

代谢组学是对某一生物或细胞中相对分子质量小于1 000的小分子代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,在植物、微生物、药物、食品营养、食品安全领域得到应用。微生物代谢组学为食品安全评价提供了新策略,已成功地应用于食品中有毒物质的检测,如采用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术研究与特定微生物污染有关的挥发性代谢物的指纹图谱,使用液相色谱-质谱和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术检测食品中微生物毒素等。微生物代谢组学也被广泛地应用于监测发酵过程中组分和菌相变化以及评定发酵食品的感官和营养品质[61]。食品腐败产生了对人体有害的物质,食品发酵在改善食品性状的同时产生了有益健康的物质;尽管两者有区别,但都是微生物利用食品为基质进行的生长代谢活动。因此,尝试运用基于代谢组学的NMR、高效液相色谱-二极管阵列-串联质谱联用、顶空固相微萃取-GC-MS联用等高通量检测技术和数据处理方法,开展腐败菌导致鸡蛋品质劣变影响及分子机制是可行的。

4 结 语

目前,鸡蛋传播传染病的致病菌已成为研究热点,而有关引起鸡蛋腐败变质的非致病菌(鸡蛋致腐菌)的深入研究较少,这些非致病性细菌对蛋品的质量安全、营养价值以及人体健康同样有重要影响。研究证明鸡蛋的腐败通常由2 种以上非致病菌混菌感染引起,腐败产物种类多、腐败过程复杂是微生物因素、环境因素和鸡蛋本身特征三者互为条件,发生综合作用的结果。因此,运用微生物学、分子生物学、食品分析化学及畜产品原料学的理论基础,采用基于代谢组学的高通量检测技术和数据处理方法,深入研究鸡蛋贮藏期细菌侵染及其对蛋品质的影响及作用机制,揭示鸡蛋腐败变质的微生物过程和生物化学过程,能为有针对性地制定控制鸡蛋腐败变质、延长鲜蛋的保质期、保障食品安全的措施提供参考,具有重要的社会意义和经济意义。

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Current Status of Bacterial Contamination during Egg Storage and Its Effect on Egg Quality

CHEN Lili1,2, SHEN Tianyu1,3, LIU Jin1,2, CHEN Huan1,3, ZHANG Lizhao1,2
(1. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;2. Hunan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology, Changsha 410128, China;3. Hunan Provincial Research Center of Engineering and Biotechnology for Fermentative Food, Changsha 410128, China)

Abstract: As a natural nutritious food, egg is rich in proteins, amino acids, minerals, vitamins and other nutrients needed by the human body. However, the rich nutrients in egg make it a breeding ground for bacteria. The pathogenic bacteria of egg-borne infectious diseases such as Salmonella, Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes can produce poisonous and harmful substances that cause food poisoning and bring harm to human health. The non-pathogenic spoilage bacteria such as Enterobacter, Enterococcus and Pseudomonas can change food composition and reduce the nutritional value, the direct consumption value and the processing and application potential of foods. In this paper, the species and invasion pathways of bacterial contamination during egg storage, and the quality changes of contaminated eggs caused by bacterial growth,multiplication and metabolism are summarized, with the aim of providing further insights into the microbial and biochemical aspects of egg spoilage and also providing a rationale for developing specific strategies to control egg spoilage, prolong the shelf-life of eggs, and ensure food safety.

Keywords: egg; bacterial contamination; egg quality; invasion pathways

收稿日期:2018-08-30

基金项目:湖南省教育厅重点科研项目(16A099);公益性行业(农业)科研专项(201303084)

第一作者简介:陈力力(1962—)(ORCID: 0000-0002-4885-2400),女,教授,博士,研究方向为食品微生物学。E-mail: chenlili001281@sina.com

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20180830-357

中图分类号:TS201.6

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2019)17-0357-07

引文格式:陈力力, 申田宇, 刘金, 等. 鸡蛋贮藏期细菌污染及其对蛋品质影响的研究进展[J]. 食品科学, 2019, 40(17): 357-363.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20180830-357. http://www.spkx.net.cn

CHEN Lili, SHEN Tianyu, LIU Jin, et al. Current status of bacterial contamination during egg storage and its effect on egg quality[J]. Food Science, 2019, 40(17): 357-363. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20180830-357.http://www.spkx.net.cn