包裝冷卻肉中微生物腐敗及其揮發(fā)性氣味的研究進(jìn)展

楊嘯吟，張一敏，梁榮蓉，朱立賢，羅 欣

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018）

肉與肉制品具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、水分活度（≥0.85）以及適宜的pH值（5.5～6.5），使其極易發(fā)生微生物腐敗，這在很大程度上造成了全球每年超過(guò)20%的肉品浪費(fèi)，相當(dāng)于7 500萬(wàn) 頭肉牛的產(chǎn)肉量[1]。肉的腐敗變質(zhì)通常伴隨異味、變色、發(fā)黏等現(xiàn)象，其中微生物生長(zhǎng)代謝所產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compounds，VOCs）是導(dǎo)致肉品腐敗異味的重要來(lái)源。

包裝氣體成分和溫度是影響微生物生長(zhǎng)的最重要外在因素，不同氣體成分不僅會(huì)影響冷卻肉中的菌群演替過(guò)程，還會(huì)使細(xì)菌發(fā)生不同類(lèi)型的代謝活動(dòng)，從而最終決定了肉品腐敗時(shí)所釋放的VOCs種類(lèi)和含量[2]。包裝肉的腐敗通常是由某些占據(jù)種群優(yōu)勢(shì)的特定腐敗菌（specific spoilage organisms，SSOs）引發(fā)，這些細(xì)菌代謝產(chǎn)生的醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、硫化物、酯類(lèi)和有機(jī)酸是肉品呈現(xiàn)異味的主要VOCs，也是標(biāo)記肉品貯藏期間氣味變化的重要化學(xué)標(biāo)簽[3]。因此，系統(tǒng)研究不同包裝冷卻肉的腐敗氣味成分，從菌群結(jié)構(gòu)上闡釋其特定VOCs形成的外在原因，并從底物利用和代謝途徑角度分析SSOs產(chǎn)生VOCs的內(nèi)在原因，對(duì)利用特征氣味分子觀測(cè)肉品腐敗進(jìn)程以及抑制肉品腐敗具有指導(dǎo)意義。

1 不同包裝冷卻肉的微生物群落及其生成的VOCs

1.1 透氧托盤(pán)包裝

鮮切肉中的初始微生物主要源自動(dòng)物的皮毛、糞便、內(nèi)臟，以及屠宰加工環(huán)境和人為操作的交叉污染，其中不動(dòng)桿菌、假單胞菌、索絲菌、黃桿菌、嗜冷桿菌、梭狀桿菌、莫拉氏菌、葡萄球菌、微球菌、乳酸菌和腸桿菌是最常見(jiàn)的污染菌，檢測(cè)到的初始VOCs主要有己醛、1-辛烯-3-醇、2-丁酮、2,5-辛二酮等[4-5]。

由于透氧托盤(pán)包裝內(nèi)的氣體成分始終與空氣較為相似，在這種低溫有氧環(huán)境下，一旦菌落總數(shù)超過(guò)8（lg（CFU/cm2））就會(huì)導(dǎo)致肉品產(chǎn)生異味。乙偶姻（3-羥基-2-丁酮）、二乙酰（2,3-丁二酮）、2-乙基己醇、3-甲基-1-丁醇、2-丁酮、2-甲基丁酸、乙酸乙酯等是典型的VOCs，這主要?dú)w因于假單胞菌的生長(zhǎng)代謝[5-7]，這些物質(zhì)可以作為假單胞菌引發(fā)托盤(pán)包裝肉品腐敗氣味的關(guān)鍵VOCs。常見(jiàn)的假單胞菌菌種有莓實(shí)假單胞菌、熒光假單胞菌、隆德假單胞菌和惡臭假單胞菌，莓實(shí)假單胞菌和惡臭假單胞菌多為牛肉中的優(yōu)勢(shì)腐敗菌，而豬肉和禽肉中莓實(shí)假單胞菌和熒光假單胞菌則更為常見(jiàn)[8-9]。莓實(shí)假單胞菌生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)釋放大量甲酯、乙酯（約占總酯類(lèi)82%）、2-乙基己醇、丁醇、3-甲基-1-丁醇等VOCs，熒光假單胞菌生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生戊酮、辛酮、乙偶姻、丁醇等VOCs，隆德假單胞菌生長(zhǎng)過(guò)程中則會(huì)釋放大量1-十一碳烯、5-甲基-2-己酮和甲基-2-丁烯酸等VOCs以及氨氣，而惡臭假單胞菌生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二硫化碳和2-丁酮、辛酮等酮類(lèi)VOCs[10-13]。另外，熱殺環(huán)絲菌也是該包裝下的優(yōu)勢(shì)腐敗菌，伴隨著它們的生長(zhǎng)，肉中的2-甲基丙醇、乙偶姻、二乙酰、2,3-丁二醇、2-甲基丁酸和3-甲基丁酸等VOCs含量會(huì)顯著增加，其中兩種甲基丁酸具有酸臭味，是熱殺環(huán)絲菌有氧繁殖的特殊代謝產(chǎn)物[3,14-15]。表1為不同包裝冷卻肉中的常見(jiàn)細(xì)菌種類(lèi)。

表1 不同包裝冷卻肉中的常見(jiàn)細(xì)菌種類(lèi)[16]Table 1 Bacterial species commonly found in chilled meat under different packaging conditions[16]

1.2 真空包裝

真空包裝促進(jìn)了厭氧菌和兼性厭氧菌的生長(zhǎng)，乳酸菌（彎曲乳桿菌、清酒乳桿菌、低溫乳桿菌、明串珠菌等）、腸桿菌（液化沙雷菌、水生拉恩氏菌、蜂房哈夫尼菌等）、熱殺環(huán)絲菌、梭菌和腐敗希瓦菌是真空包裝牛肉、豬肉、羊肉、禽肉的常見(jiàn)腐敗菌（表1）。在真空包裝牛肉貯藏后期，由于乳酸菌（乳桿菌、乳球菌和肉食桿菌）、梭狀芽胞桿菌（奧吉氏梭菌和腐化梭菌）以及腸桿菌（沙雷氏菌和蜂房哈夫尼菌）的快速增殖，產(chǎn)生了大量CO2以及醇類(lèi)（丁醇、3-甲基-1-丁醇、2,3-丁二醇等）、醛類(lèi)（己醛、庚醛、苯甲醛等）等VOCs，進(jìn)而引起包裝脹袋現(xiàn)象[17]。Mansur等[6]發(fā)現(xiàn)丁酸、乙酸和2-丁酮是真空包裝牛肉腐敗進(jìn)程中的代表性VOCs，它們與低溫乳桿菌的生長(zhǎng)密切相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)戊酸、乙醇、3-甲基-1-丁醇和2,3-丁二醇也可成為真空包裝牛肉腐敗的重要標(biāo)記物[18]。值得注意的是，丁酸含量與乳酸菌和梭菌數(shù)量都呈顯著正相關(guān)，而這兩種細(xì)菌是導(dǎo)致真空包裝牛肉后期腐敗的優(yōu)勢(shì)菌[6-7,17]，因此可把丁酸作為該包裝體系下肉品腐敗的潛在特征VOCs。采用Nisin活性真空包裝則可以有效抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，在這種包裝環(huán)境下肉食桿菌生長(zhǎng)所釋放的丁酸、己酸和庚酸這些羧酸類(lèi)物質(zhì)是牛肉酸敗氣味的主要來(lái)源[19]。不同于透氧袋裝羊肉所檢測(cè)到的大量己醛、庚醛和壬醛物質(zhì)（表2），真空無(wú)氧環(huán)境促進(jìn)了乳酸菌的繁殖，其代謝產(chǎn)生的3-甲基丁醛和乙偶姻是真空包裝羊肉腐敗異味的重要VOCs[20-21]。此外，腐敗希瓦菌的生長(zhǎng)不僅會(huì)產(chǎn)生H2S等惡臭氣味物質(zhì)，還會(huì)造成肉品綠變[22]。

1.3 氣調(diào)包裝

1.3.1 高氧氣調(diào)包裝

高氧氣調(diào)包裝（體積分?jǐn)?shù)6 0%～8 0% O2配合20%～40% CO2）可賦予紅肉誘人的鮮紅色，是目前最流行的氣調(diào)包裝方式。熱殺索絲菌和假單胞菌通常是該包裝冷卻牛肉的SSOs，而且假單胞菌在后期表現(xiàn)出比熱殺環(huán)絲菌更好的環(huán)境適應(yīng)性，其中乙偶姻、2,3-丁二醇、辛酸乙酯和己酸這些VOCs與熱殺環(huán)絲菌的代謝密切相關(guān)[7,28]。但有學(xué)者卻發(fā)現(xiàn)乳酸菌才是引發(fā)高氧氣調(diào)包裝牛肉腐敗的主要原因，這在高氧氣調(diào)包裝豬肉上也得到了驗(yàn)證，貯藏前10 d冷生明串珠菌一直是優(yōu)勢(shì)菌種，到第14天肉品腐敗時(shí)魚(yú)乳球菌則發(fā)展為SSOs，此過(guò)程中乙醇、乙酸、二乙酰和乙偶姻的含量隨腐敗加劇而快速升高[25,29]。同樣，J??skel?inen等[2]也報(bào)道冷生明串珠菌和伴氣明串珠球菌是造成高氧包裝牛肉黃油異味的SSOs，它們生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)伴隨二乙酰、乙偶姻、壬醛、1-辛烯-3-醇和己酸含量的顯著增加。鑒于高氧氣調(diào)包裝肉的菌群結(jié)構(gòu)差異是導(dǎo)致出現(xiàn)不同VOCs組成結(jié)果的一個(gè)重要原因，因此有必要對(duì)該包裝下的菌群結(jié)構(gòu)和VOCs變化開(kāi)展進(jìn)一步研究，但也發(fā)現(xiàn)乙偶姻和己酸是不同菌群產(chǎn)生的共同VOCs，可作為未來(lái)預(yù)測(cè)該包裝牛肉腐敗程度的潛在標(biāo)記物。

表2 導(dǎo)致不同包裝冷卻肉異味的醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)揮發(fā)物種類(lèi)及優(yōu)勢(shì)腐敗菌Table 2 Alcohols, aldehydes, and ketones produced by spoilage bacteria during storage of chilled meat in different packages

續(xù)表2

除熱殺索絲菌和乳酸菌外，Nieminen等[23]在高氧氣調(diào)包裝豬肉SSOs中分離到了發(fā)光桿菌，特別是明亮發(fā)光桿菌，該細(xì)菌的增殖導(dǎo)致乙偶姻、雙乙酰和3-甲基-1-丁醇這些異味分子的產(chǎn)生。J??skel?inen等[26]則在接種了伴氣明串珠球菌的高氧包裝豬肉中檢測(cè)到乙偶姻、雙乙酰、2,3-丁二醇、乙酸、己醛、庚醛的快速產(chǎn)生，這些VOCs賦予豬肉黃油異味。另有學(xué)者在高氧氣調(diào)包裝雞肉中接種了熒光假單胞菌，發(fā)現(xiàn)貯藏10 d內(nèi)烴類(lèi)物質(zhì)最多（17 種）、其他依次為醛類(lèi)（8 種）、硫化物（6 種）、酯類(lèi)（6 種）、酮類(lèi)（4 種）和醇類(lèi)（3 種），其中戊-1-烯、二甲硫醚、乙偶姻、乙酸乙酯和硫代乙酸甲酯是熒光假單胞菌代謝的主要VOCs[27]。而對(duì)接種熱殺環(huán)絲菌的高氧氣調(diào)包裝雞肉，二乙酰、二甲硫醚、乙偶姻、3-甲基-1-丁醇和乙酸是該包裝體系下的特征VOCs[24]。鑒于同一包裝條件下不同菌種生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的揮發(fā)性指紋標(biāo)記物，而揮發(fā)物組學(xué)方法目前已在肉品摻假鑒定上得到成功應(yīng)用[30]，因此能否借助該技術(shù)對(duì)包裝肉品中的不同SSOs進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)值得深入研究。

1.3.2 低氧氣調(diào)包裝

低氧氣調(diào)包裝（O2≤30%（體積分?jǐn)?shù)，下同））可賦予肉品更長(zhǎng)的貨架期，其中以O(shè)2體積分?jǐn)?shù)不超10%的低氧氣調(diào)包裝較為典型，乳酸菌、腸桿菌和熱殺環(huán)絲菌是該包裝體系下的優(yōu)勢(shì)腐敗菌[31]。但近期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：低氧氣調(diào)包裝被認(rèn)為會(huì)限制假單胞菌這種嚴(yán)格好氧菌的生長(zhǎng)，然而部分韋氏假單胞菌、莓實(shí)假單胞菌和隆德假單胞菌在無(wú)氧環(huán)境中生長(zhǎng)良好，且能抵御高體積分?jǐn)?shù)的CO2，其產(chǎn)生的VOCs是無(wú)氧氣調(diào)包裝牛肉腐敗氣味的重要來(lái)源[32]。即便是乳酸菌，也不一定能適應(yīng)這種低O2高CO2濃度的貯藏環(huán)境，Nieminen等[33]指出80% O2有助于豬肉中明串珠菌的生長(zhǎng)，無(wú)氧環(huán)境則促進(jìn)了乳桿菌的生長(zhǎng)，至于CO2較少的無(wú)氧包裝則會(huì)加劇乳球菌的生長(zhǎng)。

一氧化碳?xì)庹{(diào)包裝（69.6% N2/0.4% CO/30% CO2）是常用的低氧氣調(diào)包裝方式，研究發(fā)現(xiàn)十二烷、癸醛和乙偶姻是該包裝牛肉中最典型的VOCs[34]。而在40% CO2/30% O2/30% N2包裝牛肉貯藏期間，熱殺環(huán)絲菌和乳酸菌是優(yōu)勢(shì)菌群，它們代謝產(chǎn)生的乙酸和2-羥基丙酸加劇了肉品酸敗氣味的產(chǎn)生，且己醇和乙酸乙酯快速增加[5,35]。對(duì)于80% CO2/20% N2包裝雞肉而言，氣單胞菌、乳球菌、沙雷菌和希瓦菌則是導(dǎo)致其貯藏后期產(chǎn)生異味的優(yōu)勢(shì)腐敗菌[8]。Tománková等[36]通過(guò)比較70% Ar/30% CO2和高氧氣調(diào)包裝雞肉的VOCs差異，發(fā)現(xiàn)除氨氣和五甲基庚烷這兩種共同VOCs外，二甲硫醚、二甲二硫醚、二甲三硫醚和H2S是Ar包裝雞肉特有的VOCs（表3），這與該包裝下會(huì)產(chǎn)生更多的乳酸菌和大腸菌群有關(guān)。

2 不同包裝肉中微生物生成VOCs的底物

2.1 底物種類(lèi)

不同包裝冷卻肉腐敗散發(fā)的VOCs不僅取決于微生物的種類(lèi)，還在很大程度上取決于微生物代謝所利用的底物種類(lèi)和含量。碳水化合物是絕大多數(shù)細(xì)菌生長(zhǎng)所需的首要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一旦肉中的葡萄糖被耗盡，細(xì)菌轉(zhuǎn)而利用肉中或自身代謝產(chǎn)生的乳酸、葡萄糖酸、6-磷酸葡萄糖、丙酮酸、乙醇、乙酸鹽等物質(zhì)，后續(xù)還將分解利用核酸以及蛋白質(zhì)、脂肪中的氨基酸、脂肪酸和甘油。不同包裝下的優(yōu)勢(shì)菌在此過(guò)程中利用的底物不同，因而產(chǎn)生的代謝物也不同，通常有氧氣調(diào)包裝肉的腐敗氣味比無(wú)氧氣調(diào)包裝肉更難聞[37]。葡萄糖是細(xì)菌產(chǎn)生3-甲基丁醇、2-甲基丙醇、乙醇、乙酸、丁酸、2-甲基丁酸、乙偶姻和二乙酰的前體物質(zhì)，正是由于糖代謝對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)至關(guān)重要，因此在真空包裝肉中才能檢測(cè)到比托盤(pán)包裝肉更多的醇類(lèi)和羧酸類(lèi)物質(zhì)[3,37]；游離氨基酸則是某些酶促脫羧脫氨作用的底物，可生成硫化物、支鏈脂肪酸、甲酯和氨等，而脂肪被細(xì)菌酶解后所釋放的揮發(fā)性脂肪酸，以及脂肪酸代謝產(chǎn)生的醛類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)等物質(zhì)同樣是肉品腐敗氣味的重要成分[4]。

2.2 底物利用順序

不同包裝中細(xì)菌對(duì)底物的利用順序也不同。假單胞菌在有氧氣調(diào)包裝肉中利用的底物依次為葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、乳酸、丙酮酸、葡萄糖酸、葡萄糖酸鹽和氨基酸，而在無(wú)氧氣調(diào)包裝中則是葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、丙酮酸或葡萄糖酸鹽、乙酸、氨基酸，并不能利用乳酸[22,37]。由于假單胞菌分泌的外源酶擁有更強(qiáng)的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)水解能力，使得它們能更快地滲入肉品內(nèi)部獲得更豐富的能量來(lái)源，從而在有氧條件下表現(xiàn)出比其他細(xì)菌更強(qiáng)的種群優(yōu)勢(shì)和腐敗潛力，此過(guò)程會(huì)釋放大量的2-壬酮、2-庚酮、乙酸、3-甲基-1-丁醇、2-乙酸辛烯酯[38]。熱殺環(huán)絲菌是兼性厭氧菌，在有氧包裝或葡萄糖稀缺的肉中會(huì)通過(guò)異型發(fā)酵依次利用葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、氨基酸、核糖和甘油，乙偶姻就是該菌高氧氣調(diào)包裝下進(jìn)行葡萄糖代謝的終端產(chǎn)物，而典型的2-甲基丁酸和3-甲基丁酸則分別來(lái)自其對(duì)異亮氨酸和亮氨酸的降解；在無(wú)氧或葡萄糖充足環(huán)境下，熱殺環(huán)絲菌則只能通過(guò)同型發(fā)酵將葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為甲酸、乳酸和乙酸這些異味物質(zhì)[4,22,37,39]。

表3 導(dǎo)致不同包裝冷卻肉異味的硫酸物、酯類(lèi)、脂肪酸揮發(fā)物種類(lèi)及優(yōu)勢(shì)腐敗菌Table 3 Sulfur compounds, esters, and fatty acids produced by spoilage bacteria during storage of chilled meat in different packages

無(wú)論有氧還是無(wú)氧包裝，乳酸菌都先利用葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸進(jìn)行代謝，不同的是，無(wú)氧包裝后期乳酸菌還能利用肉中的氨基酸，某些清酒乳桿菌和腸膜明串珠菌就可將組氨酸、酪氨酸、精氨酸、賴(lài)氨酸水解成氨氣和組胺、酪胺、精胺、尸胺等生物胺[40]。相較于真空包裝，高氧包裝促進(jìn)了乳酸菌的異型發(fā)酵，生成乳酸、乙酸、CO2，并伴隨著乙醇和乙醛等中間產(chǎn)物的產(chǎn)生，而且一旦葡萄糖耗盡，高濃度的CO2還會(huì)促使乳酸菌以乳酸為底物將其氧化為乙酸[2,41-42]。與乳酸菌類(lèi)似，腸桿菌生長(zhǎng)也是先利用葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸，在有氧氣調(diào)包裝后期會(huì)利用乳酸和氨基酸，而在無(wú)氧氣調(diào)包裝中則利用乙酸。無(wú)氧包裝中，液化沙雷菌和蜂房哈夫尼菌等腸桿菌可將葡萄糖發(fā)酵為含有乙酸、甲酸、乳酸、琥珀酸和乙醇的混合物，一旦它們的數(shù)量達(dá)到6～7（lg（CFU/g）），就會(huì)分解氨基酸產(chǎn)生大量硫化物、胺類(lèi)和支鏈酯類(lèi)，散發(fā)出讓消費(fèi)者難以接受的氣味，而且這些腸桿菌在高pH值的異質(zhì)肉中更容易生長(zhǎng)[43]。作為造成真空包裝肉品異味的另一大腐敗菌——梭菌（奧吉氏梭菌、腐化梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等）則通過(guò)代謝葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸來(lái)生成乙醇、3-甲基-1-丁醇和丁酸等VOCs，并產(chǎn)生CO2和H2導(dǎo)致包裝膨脹[17,44]。

3 不同包裝肉中微生物生成VOCs的主要代謝途徑

細(xì)菌為應(yīng)對(duì)特定包裝環(huán)境所開(kāi)展的代謝方式并不相同，這將最終影響肉的腐敗進(jìn)程。例如氣調(diào)包裝會(huì)誘發(fā)乳酸菌異型發(fā)酵，通過(guò)磷酸戊糖途徑釋放乙醇和乙醛等異味VOCs，而牛至精油則能激發(fā)乳酸菌同型發(fā)酵，通過(guò)糖酵解生成乳酸[3,41]。從代謝類(lèi)型轉(zhuǎn)換角度來(lái)看，向氣調(diào)包裝肉中添加牛至精油將有利于抑制包裝肉品的異味產(chǎn)生，因此了解不同包裝微生物合成VOCs的代謝途徑十分必要。

3.1 醇類(lèi)產(chǎn)生途徑

醇類(lèi)的產(chǎn)生涉及氨基酸降解以及酮類(lèi)、醛類(lèi)的還原等多個(gè)代謝通路，因此，在不同包裝肉中都能檢測(cè)到此類(lèi)物質(zhì)，其中比較有代表性的是2,3-丁二醇、3-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3-醇、2-乙基己醇、丁醇、己醇和1-辛烯-3-醇（表2），假單胞菌、熱殺環(huán)絲菌和肉食桿菌被認(rèn)為是肉中醇類(lèi)物質(zhì)的主要合成者[4,45]。在高氧氣調(diào)包裝中，2,3-丁二醇可由廣布肉食桿菌和熱殺環(huán)絲菌通過(guò)丙酮酸代謝途徑還原乙偶姻合成（圖1），而3-甲基-1-丁醇也是熱殺環(huán)絲菌的有氧代謝產(chǎn)物，可由其水解氨基酸產(chǎn)生[24]。

圖1 細(xì)菌的丙酮酸代謝途徑及相關(guān)揮發(fā)性代謝產(chǎn)物Fig.1 Bacterial pyruvate metabolism pathways associated with volatile metabolites

3.2 醛類(lèi)產(chǎn)生途徑

醛類(lèi)的產(chǎn)生主要源于三酸甘油酯的水解、不飽和脂肪酸β-氧化或脂質(zhì)的自動(dòng)氧化，以及氨基酸轉(zhuǎn)氨作用等途徑，因此，醛類(lèi)（尤其是短鏈醛類(lèi)物質(zhì)）通常具有脂肪酸敗的氣味，假單胞菌、熱殺環(huán)絲菌、肉食桿菌和腸桿菌是肉中醛類(lèi)物質(zhì)的主要貢獻(xiàn)者[4,46]。己醛、壬醛、庚醛、苯甲醛和3-甲基丁醛是最常見(jiàn)的醛類(lèi)，在不同包裝肉中都有檢出（表2）。作為衡量包裝牛肉貨架期的重要指標(biāo)，己醛、壬醛等醛類(lèi)物質(zhì)可通過(guò)亞油酸等不飽和脂肪酸的氧化代謝產(chǎn)生[2,34]。甲基丁醛則是乳酸菌利用支鏈脂肪酸（如亮氨酸）生成3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇或2-甲基丙烷的中間產(chǎn)物[47]。

3.3 酮類(lèi)產(chǎn)生途徑

酮類(lèi)可以來(lái)自脂肪酸的自動(dòng)氧化以及酶促α-或β-氧化，也可以通過(guò)革蘭氏陰性菌水解脂質(zhì)、降解烷烴以及對(duì)醇類(lèi)脫氫完成，酮類(lèi)物質(zhì)在以假單胞菌、熱殺環(huán)絲菌、乳酸菌、腸桿菌為主的包裝肉中都能檢出，其中乙偶姻和二乙酰是不同包裝肉腐敗所產(chǎn)生的最重要酮類(lèi)物質(zhì)[5]。在細(xì)菌的酶促丙酮酸代謝通路中，丙酮酸先被轉(zhuǎn)化為乙酰乳酸，經(jīng)進(jìn)一步氧化后生成二乙酰，而二乙酰則可被二乙酰還原酶還原為乙偶姻[39]（圖1）。

3.4 硫化物產(chǎn)生途徑

無(wú)論是在有氧還是無(wú)氧包裝肉中，微生物（假單胞菌、腸桿菌、乳酸菌等）降解含硫氨基酸（甲硫氨酸和半胱氨酸）都會(huì)釋放硫化物，甲硫氨酸代謝是這些細(xì)菌產(chǎn)生二甲硫醚、二甲二硫醚和二甲三硫醚等常見(jiàn)硫化物的主要途徑：甲硫氨酸先被分解為甲硫醇，再經(jīng)氧化后成為具有惡臭味的高分子硫化物[22]。

3.5 酯類(lèi)產(chǎn)生途徑

乙酸乙酯、硫代乙酸甲酯、丁酸乙酯和辛酸乙酯是包裝肉中比較常見(jiàn)的揮發(fā)性酯類(lèi)，賦予了腐敗肉水果異味，其中莓實(shí)假單胞菌、熒光假單胞菌和熱殺環(huán)絲菌被發(fā)現(xiàn)是有氧氣調(diào)包裝肉中酯類(lèi)物質(zhì)的重要制造者（表3）。這些酯類(lèi)一方面來(lái)自細(xì)菌自身合成醇類(lèi)和羧酸類(lèi)物質(zhì)的酯化作用；另一方面也可通過(guò)醇類(lèi)與攝入脂肪酸的酯化合成[48]。

3.6 揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)生途徑

導(dǎo)致肉品酸敗異味的VOCs多為一些揮發(fā)性脂肪酸，它們可通過(guò)微生物碳水化合物代謝（氧化酮、醛、酯類(lèi)）或水解脂質(zhì)和氨基酸等途徑生成[49]。乙酸、丁酸和己酸這些直鏈脂肪酸在不同包裝肉中都有發(fā)現(xiàn)，而甲基丁酸這類(lèi)支鏈脂肪酸則只在有氧包裝肉中才被發(fā)現(xiàn)。乙酸是乳酸菌異型發(fā)酵的重要代謝產(chǎn)物，而在真空包裝肉中，梭菌則會(huì)分別利用葡萄糖或氨基酸為底物進(jìn)行丁酸發(fā)酵或Stickland反應(yīng)并最終生成丁酸[50]。此外，肉食桿菌和熱殺環(huán)絲菌的代謝也會(huì)釋放大量揮發(fā)性脂肪酸（表3）。

4 生鮮肉微生物腐敗氣味的檢測(cè)與鑒定

4.1 色譜串聯(lián)質(zhì)譜法

氣相或液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法是目前最常規(guī)的VOCs檢測(cè)手段，以頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法最為常用，學(xué)者們用該技術(shù)對(duì)不同包裝貯藏牛肉、豬肉、羊肉、禽肉的VOCs進(jìn)行了大量研究[8,21,29,35]。傳統(tǒng)色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)樣品需要長(zhǎng)時(shí)間的前處理，這導(dǎo)致VOCs的測(cè)定被間隔化，所提供信息不能及時(shí)反映樣品的原有狀態(tài)。針對(duì)上述弊端，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可實(shí)現(xiàn)肉品VOCs的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但此方法仍存在同分異構(gòu)體分子難以區(qū)分的局限性，未來(lái)氣相色譜技術(shù)如果能與質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合將能有效解決此問(wèn)題[24]。

4.2 電子鼻技術(shù)

電子鼻利用傳感器可將氣味分子的化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而通過(guò)模擬人的嗅覺(jué)來(lái)描述食物的復(fù)雜氣味，該技術(shù)能夠依據(jù)樣品的整體氣味對(duì)肉品腐敗程度進(jìn)行高效精確評(píng)估，而且還能區(qū)分不同貯藏條件下不同物種肉的氣味特征，具有很好的實(shí)用價(jià)值。但是當(dāng)前的電子鼻技術(shù)還存在傳感器壽命短、不能精確定性定量分析特征VOCs等缺點(diǎn)，這都很大程度上制約了其大規(guī)模推廣[51]。未來(lái)電子鼻結(jié)合生物傳感器實(shí)現(xiàn)VOCs的精確識(shí)別將是該技術(shù)的一大發(fā)展方向。

4.3 光譜技術(shù)

基于光譜識(shí)別的微生物代謝物無(wú)損快檢技術(shù)是食品科學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)，以傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜和高光譜成像技術(shù)為主流。高通量傅里葉變換紅外光譜具有靈敏度、精度、分辨率高和波段寬等特點(diǎn)，Kosa等[52]采用該技術(shù)成功檢測(cè)到產(chǎn)油真菌中的生物聚合物、多糖、脂肪酸等代謝物。拉曼光譜受水分子影響較小，因此更適合分析復(fù)雜環(huán)境下的細(xì)菌代謝物，Morelli等[53]就利用表面增強(qiáng)拉曼散射方法精確定量了大腸桿菌分泌的香豆酸和肉桂酸。高光譜成像技術(shù)目前已被用于監(jiān)測(cè)藻類(lèi)代謝物的變化積累，而該技術(shù)對(duì)腐敗菌VOCs的鑒定則還有待深入研究[54]。

5 結(jié) 語(yǔ)

不同包裝環(huán)境會(huì)改變?nèi)獾木航Y(jié)構(gòu)，并激發(fā)SSOs啟動(dòng)相應(yīng)的代謝通路，促使肉品腐敗時(shí)釋放出具有迥異氣味的VOCs，而且不同包裝優(yōu)勢(shì)菌的底物利用與代謝類(lèi)型也會(huì)直接影響肉品VOCs的組成和含量，這能夠最終決定肉品的腐敗程度。因此，掌握特定包裝肉中不同腐敗菌的演替過(guò)程及其潛在VOCs標(biāo)記物的種類(lèi)和合成機(jī)制意義重大，將有利于采取靶向措施調(diào)控和監(jiān)測(cè)肉品微生物腐敗進(jìn)程。

為抑制肉品腐敗氣味的產(chǎn)生，未來(lái)可基于不同包裝SSOs的生長(zhǎng)特性開(kāi)發(fā)新型活性包裝：通過(guò)緩釋特定的天然植物提取物來(lái)改善菌群結(jié)構(gòu)，并調(diào)節(jié)肉中SSOs的代謝途徑，使其朝可產(chǎn)生更弱異味VOCs的方向發(fā)展。鑒于微生物脫羧生化反應(yīng)是其生成異味VOCs的重要途徑，而CO2作為該代謝過(guò)程的重要產(chǎn)物會(huì)抑制脫羧反應(yīng)的進(jìn)行[55]，因此，通過(guò)開(kāi)發(fā)具有CO2緩釋功能的活性包裝來(lái)抑制肉品異味也將成為可能。另外，隨著食物組學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，可將基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等手段與揮發(fā)物組學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而高通量精確識(shí)別不同包裝肉的特征腐敗氣味分子，探尋出更多能夠標(biāo)記肉品腐敗的指紋揮發(fā)物，并在此基礎(chǔ)上利用大數(shù)據(jù)、生物電子傳感器等新興技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)可用于預(yù)測(cè)肉品貨架期的智能包裝系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻肉全鏈條流通的實(shí)時(shí)監(jiān)控。