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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

发帖时间:2024-12-23 11:26:41

 

食品安全与国计民生息息相关,微生物挥一旦处理不当很容易引发严重的社会问题,激发社会矛盾。对此,发性本文对微生物挥发性代谢产物(MVOCs)检测内容与重要性进行分析,并立足于当前食品安全现状,挖掘安全标准体系、安全检测与生产中存在的代谢问题,分别从食品包装、贮藏、产物测中品质口感以及腐败菌鉴定等方面,检测及食究探究食品安全检测中的MVOCs检测技术,以期为食品污染检测提供参考。

近年来,品安人们的全监物质生活品质不断提升,对食品安全问题高度重视,用研同时也对安全检测技术提出了更高的微生物挥要求。微生物挥发性代谢产物(MVOCs)是发性真菌与细菌在代谢中产生的多样挥发性化合物,是代谢食品腐烂变质的根源所在,容易引发食源性疾病,产物测中如肠道感染症、检测及食究食品中毒等等。品安对此,全监应采取科学合理的检测方式,有效控制微生物食品污染程度,使食品安全得到切实保障。

1 MVOCs检测的内容与重要性

当前,食品安全检测技术的重要性日益突显,受到人们的高度重视。从检测技术层面上看,该项技术可准确全面检测出食品中微生物的类型与含量,使食品安全得到切实保障,主要的检测技术类型如下

(1)免疫学快速检测技术。该项技术采用荧光标记法,可分为直接法与间接法两种,具有操作性强、方便快捷的特点,但也存在些许不足,如检测结果容易受到影响,对检测设备要求较高等,在检测中需要高倍显微镜的支持,导致检测成本增加,可持续发展能力不强。

(2)分子生物学检测技术,该项技术包括多聚酶链式技术、基因探针技术等。其中基因技术是通过带有同位素标记的探针与微生物基因的结合,对食品中微生物信息进行获取,该技术具有较强的时效性特征,应用价值较高,但存在一定的安全隐患,尤其是带有的放射性,可能危及检测者身体健康;多聚酶链技术是以多聚酶为核心,在体外针对微生物特异基因进行扩增、检测,由此获取食物内部微生物信息,该项技术操作简便,检测结果精准度高,值得推广使用。现阶段,食品安全问题日益严峻,致使整个食品行业陷入低谷时期。为了改善生产现状,需要发挥高科技食品安全检测技术的作用,对腐败变质的食品进行筛选,将食物污染问题扼杀在萌芽状态,杜绝食物中毒事件。食品安全关系到国计民生,只有不断提高食品质量,保障食品安全,才能使百姓吃得健康、放心。

2 当前我国食品安全现状

2.1 安全标准体系不健全

我国食品安全问题始终不断,说明安全体制层面仍然存在不足。我国人口数量较多,分布范围较广,在制定安全标准时未能考虑到不同地区的个性需求,导致协调性不完善,食品问题多发。对此,国家食品部门应对各地食品状况进行调查,根据各地实际情况展开综合分析,由此制定更加科学适用的安全标准。

2.2 安全检测存在漏洞

与发达国家相比,我国食品安全检测仍然不够完善,导致食品安全问题时有发生,尽管当前检测制度与以往相比更加规范,但仍存在一些漏洞。现阶段,因化学制剂引发的食品安全事件发生概率降低,但因病原微生物引发的食品问题仍没有得到有效控制,这就要求食品相关部门对检测机制进行优化,对较为常见的肠出血性大肠杆菌、沙门氏菌等微生物给予高度重视。

2.3 违法违规生产存在

对于国内许多偏远地区来说,食品生产条件未能达到安全标准,仍存在不合法生产、加工现象,影响食品安全,且加工环境不达标,甚至存在无证经营情况,不但扰乱了食品市场秩序,还对消费者身体健康构成了严重威胁。

3 MVOCs在食品安全检测中的应用

从整体来看,MVOCs在食品检测领域可谓是一股新流,在监督各类食品安全时具有精度高、灵敏度强的特点,拥有良好的行业发展前景。长期以来,食品安全始终是热点话题,消费者在食品采购方面产生信任危机。对此,新技术的应用与发展不但可提高食品安全问题,还可使食品安全现状得到有效改善。

3.1 食品包装

包装作为食品商品的重要内容,是食品工程的主要环节之一,可使食品在流通中避免受到物理、化学等外在因素的损害,有效抑制微生物的生长和发育。相关调查研究表明,在4℃环境下,分别对空气、真空包装下的肉类受污染情况进行对比,结果显示,在上述两种包装形式下MVOCs浓度均有所增加,尤其是空气包装状态下的MVOCs排放量相对更大,假单胞菌挥发性有机物浓度与细菌量具有正比关系,如若浓度较高说明污染度更高。利用气相色谱法对上述两种包装的贮藏效果进行检测,发现被酒石酸肉杆菌污染的肉质样品中带有挥发性有机物,空气状态下有33种有机物,真空状态下有24种,空气中被污染的肉制品中带有的挥发性物质浓度均超过真空状态,尤其是丁酸、乙酸乙酯,均属于MVOCs中的关键化合物。在某项研究中,对挥发性胺进行检测,对家禽肉在真空、空气、改性大气3类包装形式下的腐烂变质状态进行检测。根据检测结果可知,在贮藏全过程中,总挥发性盐基氮含量显著增加,且在改性大气中检测的TVB-N与TMA-N数值与其他两种包装相比较低。分别在空气、改性大气两种状态下,对海鱼片中散发的MVOCs进行检测,共计检测到44种MVOCs,主要为醛、酮、醇等。包装是食品工业的最终工序,完整的包装有助于抑制病原菌的繁殖,延长食品保质期,便于后续运输与销售。通过对多种包装条件下产生的MVOCs成分、含量进行检验,可准确了解MVOCs污染程度,以此为依据调整食品生产模式,最大限度避免食品受到MVOCs的污染。

3.2 腐败菌鉴定

从本质来看,食品腐败变质主要是食品蛋白质、脂肪等被微生物分解的过程。微生物含量测定与种类检定,可反映食品被微生物污染度、变质情况等,还可将其作为食品生产卫生状况与质量的关键依据。

3.2.1 肉类食品

一般情况下,在肉类食品检测中可以某相关微生物的MVOCs为指标。例如,对牛肉中MVOCs进行分析,重点探究其嗜冷、嗜温细菌的腐败潜力。根据研究结果可知,辛酸乙酯、壬酸乙酯、乙酸异戊酯等对受到大肠杆菌污染的肉制品具有特异性。此外,麦芽酒石酸杆菌有机挥发物中的醇类物质含量较高,未发现2-乙基-1、2-乙醇-1-辛醇等物质;针对腌制火腿中MVOCs进行深层腐败表征分析,共计鉴定出70余种MVOCs,根据检测结果可知,变质火腿中的碳氢化合物占比提升,尤其是甲苯与间二甲苯含量最高,这主要受猪饲料影响;在对四类腐败菌污染腊肠切片中释放的MVOCs进行研究时,针对百串珠菌等MVOCs构成进行评估,对40余种MVOCs进行鉴定,发现其主要为白串珠菌,2,3-甲基丁醇等物质。

3.2.2 水产品

此类产品富含大量营养,口味不同,可使人类饮食得以均衡。水产品捕捞后,如若未及时采取保险措施,很容易腐烂变质。究其原因,主要是微生物活动、化学氧化作用,但特定腐败生物的活动与化学氧化、自溶相比更易导致腐败。李俊杰学者采用HS-SPME-GC-MS(顶空固相微萃取结合气质联用技术)针对蚌肉贮藏周期内腐败菌的MVOCs进行研究,发现存在40余种化合物,甲基苯酚、二甲基三硫化物属于希瓦氏菌特有。假单胞杆菌、热杀索丝菌为欧洲鲈鱼优势菌,以异丁酸酯为潜在标记物;以墨鱼为对象,对其保质期内的腐败菌进行研究可知,嗜冷杆菌属于该阶段的主要腐败菌,随着存储时间的延长,其浓度含量不断提升,可将其作为墨鱼潜在新鲜度指标。

3.2.3 果蔬产品

此类产品中含有极多的水分,是生活活动的必需条件,可为微生物活动创造良好条件。因此,很容易导致腐败变质的情况发生,存储期较短。利用SMPE-GC-MS法可针对导致水果腐烂的主要病原MVOCs进行分析,根据病原体类型对比MVOCs的变化,发现苯甲醛、柠檬烯在衰变过程中属于主要的MVOCs物质。在李勤的研究中,利用电子鼻(E-nose)技术对西蓝花冷藏状态下的新鲜度进行分析,将分析结果分为3种类型,即十分新鲜、中度新鲜与变质,随着存储时间的延长,二甲基二硫化物不断积累。此外,针对变质洋葱样品的MVOCs进行检验,发现存在部分微生物与真菌,主要为曲霉、念珠菌与镰刀菌等。可见,通过对MVOCs进行试验分析,基本可以确定食品腐败变质相关MVOCs,可为后续单一菌种MVOCs研究打下坚实基础。同时,以此为基础构建更多微生物气味特征图库,可促进微生物气味检测技术的快速发展。

3.3 风味口感

当前国民生活质量提升,对食品方面给予了高度重视,不但要求外观与营养价值得宜,还注重食物的口感与安全性。对此,在食品检测中应注重对食品风味、口感的控制和评价,使食品更受大众喜爱。

3.3.1 乳制品

此类食品的营养价值较高,含有人体代谢所需的全体营养元素,同时也为维生素滋生提供了温床。当牛奶受到微生物污染后,在温度得宜的情况下,维生素会迅速繁殖,使牛奶变质、变味,失去营养价值。相关研究中,采用顶空固相微萃法对牛奶中的MVOCs进行分析,共计检验出19种化合物,对乳房链球菌、葡萄球菌、大肠杆菌等5类细菌进行鉴定。在不同冷藏温度下,对短青霉在多种类型酸奶中形成的MVOCs进行分析,经过21天的存储后,共计发现存在30种MVOCs。根据研究结果可知,当存储时间越长时,营养物质含量越低。酸奶中MVOCs主要出现以下变化:对于带有蔗糖的酸奶来说,第5天时酒精含量达到29%;对于含有果糖的酸奶,在第5天时甲基酮含量达到90%,其2-戊酮含量较高;两种酸奶中均带有2-庚酮。自第5天后,酸奶样品中2-庚酮、2-戊酮浓度逐渐降低,在某种特殊情况下,上述化合物在21天后难以满足检测标准。

3.3.2 饮料

此类产品同样会受到微生物污染,出现腐败变质等情况,为产品带来感官缺陷。相关研究中,采用两种菌株对红牛饮料中醋酸菌的腐败程度进行分析,在GC-TOF-MS(气相色谱高通量飞行时间质谱仪)检测技术下,共计检测出33种关键物质,如2-苯乙醇、3-戊酮等挥发物。再如,针对咖啡饮品中曲霉菌、青霉菌的MVOCs进行分析。根据研究结果可知,青霉菌样品中主要检测出戊-2-酮、乙醇、辛-3-酮;在曲霉菌样品中,只发现甲基丙醇、2-甲基-丁醇等物质。食品味道与口感受到广大消费者的高度重视,且与食品销量息息相关。在检测过程中,与以往微生物菌落检测相比,MVOCs仪器检测更加便捷高效。前处理也相对容易,通过MVOCs检测分析,可找到影响该食品味道、品质的主要挥发成分,为快速检测与鉴定食品中致病菌提供更多便利,同时也为预防病菌传播提供强有力的技术支持。

3.4 食品储藏

在MVOCs分析中,主要采用与某项微生物属性相关的特异性MVOCs,对食品贮藏中污染程度进行迅速准确的检测,并提早采取有效措施进行处理,成为食品存储期间预防微生物污染的有效措施。该项环节为食品流通的中间环节,与生产、销售、运输等环节相关。在贮藏过程中,除采取措施避免受到化学污染、虫鼠危害之外,还应做好MVOCs的污染预防工作。以水果类食物为例,作为人类生活中不可或缺的副食品,在储藏过程中的主要病害由微生物引发,且在存储初期具有较强的隐蔽性。在相关研究中,利用GC-MS法对红苹果接种4类真菌后,对MVOCs情况进行对比。根据检测结果可知,共计包括489类不同类型的MVOCs,其中梨状毛霉菌特征物质为丁酸丁酯、氟乙烯,乙酸甲酯对念珠菌具有特异性,可为后续果实采摘病害预防提供新思路。再如,以芒果为对象,对内部蕴含的感染焦腐病菌、炭疽杆菌中的MVOCs进行研究,研究结果表明,1-戊醇对焦腐病菌具有特异性,带有高含量挥发性成分。根据试验结果可知,1,4-环已二烯、4-戊二烯等物质可作为焦腐病菌的早期监测指标。又如,对腐烂番茄进行研究时,发现含有1,2,3-三甲基苯、2-异丙烯基-5等多种MVOCs,且在果实中带有单核细胞,可将上述代谢物作为生物标记物,使番茄病原体得到早期检测。

此外,谷类食物在存储过程中也很容易受到微生物影响,MVOCs检测成为早期粮食鉴别中的有效措施。在相关研究中,对受螨虫、微生物污染的谷物、咖啡豆中的MVOCs进行调查,共计发现50余种MVOCs存留在谷类食物中,且不同谷物中的表现有所不同,如白米、糙米、小麦醛类物等等,尤其是在粗米中,醇类物质的比重较大,燕麦中主要为醇类与醛类。呕吐毒素主要是谷物“镰刀感染”后的产物,受污染小麦中具有70种MVOCs,主要为长叶烯、十三烷等等;利用SPME、GC-MS法针对两株黄曲霉菌株在玉米上的代谢MVOCs进行检测,共计发现有52种MVOCs,可对不同菌株进行准确区分。在肉质品贮藏中,主要针对腐败三文鱼样品中的细菌产生的MVOCs进行检测。在温度为5℃的环境内,共计检测出38种MVOCs,主要为酯类、醛类、醇类等。在无菌冷熏三文鱼样品中,醇类物质含量降低,这意味着此类MVOCs可能是腐败微生物活动的产物。申丹宁学者以熟鸡肉为例,利用顶空-固相微萃取技术在不同温度范围内,针对潜在的污染菌MVOCs进行定性分析。根据研究结果可知,共计发现33种挥发物,主要为乙酰托因、1-辛醇等,可将其当作家禽熟制品细菌生长的标志物。

4 结论

综上所述,当前人们的健康意识不断增强,对食品安全给予高度重视。我国食品类型众多,安全检测十分耗时,可将食品安全理论与快检技术相结合,为MVOCs分析检测提供新思路,从根本上保障食品卫生与安全,有效降低对人类健康的危害。将该项技术应用到食品包装、贮藏、口感风味检测中,并健全食品安全标准体系,加强食品生产过程监管,由此促进食品检测效率的提升,推动食品行业的稳健发展。

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