產(chǎn)氣莢膜梭菌在食品中的危害及其控制研究進(jìn)展

任宏榮，李苗云，朱瑤迪，趙改名，趙莉君，吳慧琳，肖 康，崔文明

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

產(chǎn)氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）又稱(chēng)魏氏梭菌（Clostridium welchii），最早是由英國(guó)學(xué)者Welchii和Nutall從一腐敗物體中分離得到，是一種革蘭氏陽(yáng)性、可以產(chǎn)生芽孢的厭氧致病菌[1]，廣泛存在于空氣、污水、土壤、各種食品以及動(dòng)物和人類(lèi)的胃腸道中，是導(dǎo)致食源性疾病以及人類(lèi)食物中毒、非食源性腹瀉和創(chuàng)傷性氣性壞疽的主要病原菌之一[2]。近年來(lái)，食品安全越來(lái)越受到人們的關(guān)注，食源性疾病的爆發(fā)與食品安全緊密相連，因此人們對(duì)影響健康的致病菌更為重視。在很多致病菌中，產(chǎn)氣莢膜梭菌因能夠造成食品脹袋、腐敗而受到廣泛關(guān)注，其芽孢是在環(huán)境脅迫（如低溫、干燥或營(yíng)養(yǎng)缺乏等）下形成的一種微生物休眠體[3]，且其芽孢對(duì)各種脅迫因素（如高溫、高壓、有毒化學(xué)物質(zhì)和輻射）具有極強(qiáng)的抗逆性[4]，不易殺死，能在適宜條件下萌發(fā)并產(chǎn)生毒性，不但致病性強(qiáng)，而且易帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失[5]。產(chǎn)氣莢膜梭菌是英國(guó)食源性疾病暴發(fā)最常見(jiàn)的原因[6]。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，針對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌特性、危害及控制產(chǎn)氣莢膜梭菌菌體及芽孢的方法進(jìn)行了綜述，以期為進(jìn)一步定向調(diào)控產(chǎn)氣莢膜梭菌的危害、提高食品安全性，以及為肉制品生產(chǎn)及保藏提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

1 產(chǎn)氣莢膜梭菌的特性

產(chǎn)氣莢膜梭菌在胰胨-亞硫酸鹽-環(huán)絲氨酸瓊脂培養(yǎng)基平板上會(huì)生成圓形、光滑、凸起、邊沿整齊的菌落，呈現(xiàn)黑色[7]，大小為（0.9～1.3）μm×（3.0～9.0）μm，單個(gè)、成對(duì)或成鏈狀連接排列；在液體硫乙醇酸鹽培養(yǎng)基中會(huì)產(chǎn)生氣體和絮狀物。產(chǎn)氣莢膜梭菌的生化反應(yīng)特性對(duì)其準(zhǔn)確鑒別具有重要的參考作用，產(chǎn)氣莢膜梭菌可與含鐵牛奶培養(yǎng)基發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)“暴烈發(fā)酵”的現(xiàn)象，但培養(yǎng)基不變黑；在乳糖-明膠培養(yǎng)基中，產(chǎn)氣莢膜梭菌能改變培養(yǎng)基的顏色（由紅色變?yōu)辄S色），這表明乳糖被該菌發(fā)酵，并且產(chǎn)生了酸，同時(shí)明膠被液化；在加入葡萄糖的綿羊血瓊脂培養(yǎng)基中具有更好的生長(zhǎng)效果，在適宜溫度條件下此菌體每8 min可增長(zhǎng)一代，在菌落的附近能夠形成雙溶血環(huán)；在庖肉培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后就會(huì)形成大量的氣泡，24 h后肉?；蛉鈮K會(huì)變成粉色，但肉不被消化。自然界中的產(chǎn)氣莢膜梭菌通常以芽孢形式存在，芽孢的形狀為橢圓形，位居菌體的中間，有時(shí)位于次極端，在一般培養(yǎng)條件下不太容易形成芽孢，但芽孢在不含糖的培養(yǎng)基中會(huì)很快形成[8]。其芽孢的耐受力非常強(qiáng)，對(duì)濕熱和干熱、紫外線輻射和γ射線輻射、極端干燥（包括真空）、高壓和氧化劑等不利條件下均具有極強(qiáng)的抗逆性[5]，能夠長(zhǎng)久存活，因此對(duì)食品安全會(huì)產(chǎn)生極大威脅。

2 產(chǎn)氣莢膜梭菌的危害

產(chǎn)氣莢膜梭菌是一種食源性致病菌，每年都有大量的動(dòng)物因感染產(chǎn)氣莢膜梭菌的不同菌種而死亡，產(chǎn)氣莢膜梭菌產(chǎn)生的外毒素是其主要的致病因子[9]，目前已知其能夠分泌大于20 種致病性毒素及降解酶（微生物膠原酶、神經(jīng)氨酸酶、透明質(zhì)酸酶、卵磷脂酶和DNA酶等）[10]。這些毒性毒素和酶類(lèi)能夠單獨(dú)或協(xié)同作用，具有強(qiáng)大的侵襲感染能力，被機(jī)體吸收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)可對(duì)機(jī)體產(chǎn)生一系列的損傷，嚴(yán)重影響細(xì)胞和組織正常的生理結(jié)構(gòu)功能，危害動(dòng)物體（宿主）的健康[10]。產(chǎn)氣莢膜梭菌產(chǎn)生的主要毒性毒素類(lèi)型有：α毒素、β毒素、ε毒素、ι毒素、腸毒素和Net B毒素[11]。依據(jù)主要致死性毒素分布的差異性，又可將該菌分為A、B、C、D、E、F、G 7 種，且每種產(chǎn)氣莢膜梭菌對(duì)不同宿主都具有較強(qiáng)的致病能力[11]。不同類(lèi)型的產(chǎn)氣莢膜梭菌所產(chǎn)生的毒素及其致病作用存在差異，如A型主要產(chǎn)生具有溶血性和致死性的α致病毒素，會(huì)引起人和動(dòng)物的氣性壞疽和人類(lèi)食源性食物中毒[12]；B型（特別是它所攜帶的β毒素）會(huì)引起新生羊羔痢疾和綿羊的出血性腸毒血癥等，而在其他宿主中很少見(jiàn)到[13]；C型是引起各種動(dòng)物（如綿羊、羔羊、仔豬、犢牛等）發(fā)生腸毒血癥、壞死性腸炎的主要菌型；D型主要會(huì)引起新生羔羊痢疾、小腸結(jié)腸炎和牛的腸毒血癥等疾病[10]，這無(wú)疑會(huì)造成國(guó)家畜牧業(yè)和食品產(chǎn)業(yè)的嚴(yán)重?fù)p失。然而，沒(méi)有單一的菌株可以產(chǎn)生全部的毒素，各型產(chǎn)氣莢膜梭菌所產(chǎn)毒素的分類(lèi)見(jiàn)表1。

表1 產(chǎn)氣莢膜梭菌產(chǎn)生的6 種主要毒素分類(lèi)[14]Table 1 Classification of six major toxins produced by C.perfringens[14]

產(chǎn)氣莢膜梭菌在肉及肉類(lèi)產(chǎn)品中污染率最高，不僅容易污染熟肉制品，而且也容易污染原料肉[15]。產(chǎn)氣莢膜梭菌存活于動(dòng)物的腸道或糞便中，當(dāng)屠宰動(dòng)物時(shí)，原料肉很容易受到污染，此外食品在加工過(guò)程中被產(chǎn)氣莢膜梭菌污染的概率也非常高，可達(dá)80%左右[16]。表2列出了近年來(lái)產(chǎn)氣莢膜梭菌在肉制品中的檢出情況，生熟肉中產(chǎn)氣莢膜梭菌的檢出率均較高，部分熟肉的檢出率超過(guò)50%。當(dāng)攝入菌含量高于105CFU/g以上的食品時(shí)可引起食物中毒。因此，有效控制肉制品中產(chǎn)氣莢膜梭菌的污染是食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展中必須解決的問(wèn)題。

表2 產(chǎn)氣莢膜梭菌在不同肉制品中的檢出情況Table 2 Detection rates of C.perfringens in different meat products

3 產(chǎn)氣莢膜梭菌及其芽孢的危害控制

由于在食品中產(chǎn)氣莢膜梭菌存在的普遍性及其產(chǎn)生的毒素對(duì)人體有極大的危害性，因此，對(duì)于產(chǎn)氣莢膜梭菌污染的危害控制至關(guān)重要。肉及其肉制品中產(chǎn)氣莢膜梭菌污染的控制策略主要有物理法、化學(xué)法和“先萌發(fā)后滅活”策略，對(duì)肉及其肉制品中產(chǎn)氣莢膜梭菌污染的控制不僅能夠減少大量的食物浪費(fèi)和挽回巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且能夠使人們享用品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品，有效地保障人們身體健康和促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.1 物理法控制產(chǎn)氣莢膜梭菌及其芽孢

產(chǎn)氣莢膜梭菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞通過(guò)各種物理?xiàng)l件很容易被殺死，但是該菌的芽孢很難用這些物理方法滅活。通過(guò)兩個(gè)及多個(gè)物理?xiàng)l件相結(jié)合處理能夠使芽孢失活，以下討論了可用于滅活營(yíng)養(yǎng)菌體和芽孢的幾種物理方法，以及它們?cè)谑称饭I(yè)中的應(yīng)用。

3.1.1 熱處理

熱處理是最常見(jiàn)的滅活方法之一，因?yàn)檫^(guò)多的熱量會(huì)破壞大多數(shù)細(xì)菌細(xì)胞。雖然產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢具有很高的耐熱性，但是長(zhǎng)期高溫處理可以使產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢大量失活[26-27]。有研究表明，在90～100 ℃的水中孵育10～30 min時(shí)，超過(guò)90%的產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢會(huì)失活[26]。Byrne等[27]研究發(fā)現(xiàn)，減少肉類(lèi)產(chǎn)品中產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的數(shù)量需要較高的溫度（110 ℃）。當(dāng)其他物理處理與中高溫相結(jié)合時(shí)也可以有效滅活產(chǎn)氣莢膜梭菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和芽孢。如有研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)施臭氧處理后再經(jīng)熱處理可以有效地滅活肉制品中產(chǎn)氣莢膜梭菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和芽孢[28]；Evelyn等[29]發(fā)現(xiàn)同時(shí)使用熱處理和超聲波處理或先進(jìn)行熱處理再進(jìn)行超聲波處理，都可以顯著提高牛肉漿中產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢熱滅活的效率。

3.1.2 高靜水壓處理

高靜水壓是一種無(wú)需加熱的新型食品殺菌技術(shù)，主要是在冷藏或室溫（4～25 ℃）下，利用高壓（400～600 MPa）對(duì)食品進(jìn)行處理以延長(zhǎng)其貨架期[30]，保持食品新鮮。與傳統(tǒng)熱殺菌相比，可最大限度地保留食品中的營(yíng)養(yǎng)成分及感官品質(zhì)，并且消耗的能量較?。慌c傳統(tǒng)的食品熱處理相比，高靜水壓處理食品在殺死細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)體和芽孢方面更有效[31]。Paredes-Sabja等[32]研究表明，在高靜水壓（650 MPa）、溫度（75 ℃）和低pH值（pH 4.75）條件下產(chǎn)氣莢膜梭菌A型P-cpe分離株的芽孢數(shù)減少了80.39%，但針對(duì)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)基中產(chǎn)氣莢膜梭菌C-cpe分離株的芽孢滅活效果不佳（芽孢數(shù)減少了64.29%）；此外，有研究發(fā)現(xiàn)，高靜水壓（654 MPa）、高溫（74 ℃）和乳酸鏈球菌素（328 IU/mL）相結(jié)合處理可以有效增強(qiáng)高靜水壓對(duì)乳制品中產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的滅活效果[33]。表3總結(jié)了不同物理處理方法對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和芽孢的抑制作用。

表3 不同物理處理方法對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌細(xì)胞和芽孢的抑制作用Table 3 Effects of different physical methods on the inhibition of C.perfringens cells and spores

3.2 化學(xué)法控制產(chǎn)氣莢膜梭菌及其芽孢

不同類(lèi)型的化學(xué)試劑可有效控制產(chǎn)氣莢膜梭菌的污染，目前大多數(shù)的研究集中在可用作食品防腐劑、增香劑和增色劑的化學(xué)物質(zhì)，主要包括硝酸鹽和亞硝酸鹽、有機(jī)酸、磷酸鹽以及一些天然化合物如精油提取物、乳酸鏈球菌素（Nisin）、綠茶提取物、溶菌酶、脂肪酸、殼聚糖等。

3.2.1 化學(xué)物質(zhì)

3.2.1.1 硝酸鹽和亞硝酸鹽

硝酸鹽和亞硝酸鹽是普遍用于食品中的化學(xué)防腐劑，長(zhǎng)期以來(lái)主要用于肉、魚(yú)和奶酪等產(chǎn)品中[35-36]，也被稱(chēng)為食品添加劑，特別是在腌制肉中，硝酸鹽和亞硝酸鹽可提供風(fēng)味和顏色穩(wěn)定性[36]。亞硝酸鹽可以抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)體及其芽孢，Redondo-Solano等[37]研究表明，含有亞硝酸鹽的腌制肉制品中產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)受到抑制。Myers等[38]將產(chǎn)氣莢膜梭菌分別接種于含質(zhì)量濃度為0、50 mg/L和100 mg/L的亞硝酸鹽無(wú)菌肉湯中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量濃度50 mg/L和100 mg/L的亞硝酸鹽比0 mg/L可以更有效地抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞及其芽孢的生長(zhǎng)。盡管亞硝酸鹽是一種非常好的抗菌劑，但是其容易形成致癌衍生物，因而在食品中的使用受到了限制[36]。因此，人們致力于從天然化合物中尋找亞硝酸鹽的替代物，盡管這些天然化合物對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢生長(zhǎng)的抑制效果不如常規(guī)腌制肉中使用的化合物[39]。

3.2.1.2 有機(jī)酸

有機(jī)酸及有機(jī)酸鹽具有廣譜的抑菌性、毒副作用小、性質(zhì)比較穩(wěn)定等特點(diǎn)，不會(huì)嚴(yán)重影響到食品的風(fēng)味和色澤，所以在新型的食品抑菌劑中，人們更多地傾向于選擇有機(jī)酸和有機(jī)酸鹽[40]。其抑菌機(jī)理是通過(guò)抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)來(lái)達(dá)到抑菌目的。迄今為止，一些有機(jī)酸鹽（山梨酸鉀、乳酸鉀和檸檬酸鈉等）及其不同鹽的衍生物已在肉制品中廣泛應(yīng)用，同時(shí)也被應(yīng)用于產(chǎn)氣莢膜梭菌的安全控制，為食品的微生物安全提供了保障[41-42]。Velugoti等[41]發(fā)現(xiàn)檸檬酸鉀與檸檬酸鈉可以抑制豬肉中產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)。Valenzuela-Martinez等[42]將天然抗菌劑（MOstatin V、MOstatin LV）與檸檬汁濃縮物3 種溶液分別加入到肉制品中來(lái)探究其對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制作用，21 h的降溫后，MOstatin V（相對(duì)含量2.5%）和MOstatin LV（相對(duì)含量3.5%）可以有效地抑制火雞烤肉中產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的萌發(fā)，其生長(zhǎng)量低于1.0（lg（CFU/g））；緩沖液醋酸以及檸檬汁濃縮物和醋酸的混合物（緩沖液）均可以有效地控制火雞烤肉中產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的萌發(fā)和生長(zhǎng)。

3.2.1.3 磷酸鹽

長(zhǎng)鏈多聚無(wú)機(jī)磷酸鹽（多磷酸鹽）和正磷酸鹽衍生物的混合物已在肉類(lèi)和奶制品中被廣泛使用[43]。這些磷酸鹽及其衍生物由于具有乳化、防止氧化和改善風(fēng)味的功能而被用作食品添加劑，最重要的是其具有抑菌性。長(zhǎng)鏈多聚磷酸鹽（正磷酸鹽、焦磷酸鹽和多磷酸鹽）的抗菌活性已顯示出可以對(duì)多種不同細(xì)菌起到抑制作用[43]，包括產(chǎn)氣莢膜梭菌[44-45]。有研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣莢膜梭菌在質(zhì)量濃度1 250 mg/L三聚磷酸鈉、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%乳酸鈉和2.5% NaCl的條件下，47 ℃孵育24 h，產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)受到顯著抑制[44]。Singh等[45]發(fā)現(xiàn)在不同的冷藏條件下，不同來(lái)源的酸式焦磷酸鈉組合可有效地抑制不同肉制品中產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)，但是這些焦磷酸鹽的功效取決于肉制品的類(lèi)型和焦磷酸鹽的劑量。表4總結(jié)了不同化學(xué)處理方法對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和芽孢的抑制作用。

表4 不同化學(xué)處理方法對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌細(xì)胞和芽孢的抑制作用Table 4 Effects of different chemical agents on the inhibition of C.perfringens cells and spores

3.2.2 天然化合物

3.2.2.1 精油提取物

精油是具有一定揮發(fā)性的植物特有芳香物質(zhì)的提取物總稱(chēng)，其被用作食品防腐劑以及用于調(diào)味、調(diào)香已有數(shù)千年的歷史，研究表明精油對(duì)多種細(xì)菌（包括產(chǎn)氣莢膜梭菌）均具有抑菌活性[49]。肉桂醛是最常見(jiàn)的植物來(lái)源的精油之一，并且對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑菌活性。研究發(fā)現(xiàn)，肉桂醛（質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥0.5%）也可有效控制在冷藏條件下煮熟的碎牛肉和碎火雞中產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的萌發(fā)和生長(zhǎng)[50-51]。Alanazi等[49]研究表明，肉桂醛、丁香酚和香芹酚均能抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢萌發(fā)。王小慧等[17]研究了黑胡椒精油、茴香精油、肉桂精油、姜精油、艾草精油和白芷精油的抑菌活性，結(jié)果顯示，肉桂精油對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制效果最佳，然后依次為艾草精油、茴香精油、黑胡椒精油和姜精油，而白芷精油對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌無(wú)明顯的抑制作用。表5總結(jié)了不同精油對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞表現(xiàn)出的抑菌活性。

表5 精油對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑菌活性Table 5 Antimicrobial activities of selected essential oils against C.perfringens

3.2.2.2 綠茶提取物

綠茶對(duì)人體健康具有有益作用，且其提取物對(duì)多種細(xì)菌（包括產(chǎn)氣莢膜梭菌）均具有抑制作用，綠茶提取物可以抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的萌發(fā)[54]。Juneja等[55]將從綠茶中提取的物質(zhì)配制成了一系列不同濃度的溶液，分別添加于接種了產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的不同肉制品中，在煮制肉樣從54.4 ℃降至7.2 ℃的過(guò)程中，觀察樣品中產(chǎn)氣莢膜梭菌的菌落數(shù)變化情況，結(jié)果表明，綠茶提取物的添加量為2%時(shí)效果最好，在不同的肉品介質(zhì)中，與對(duì)照組相比產(chǎn)氣莢膜梭菌的殘存量都比較低。此外，綠茶提取物對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制作用與其濃度緊密相關(guān)。

3.2.2.3 脂肪酸

短鏈和長(zhǎng)鏈脂肪酸對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的抗菌活性已在研究中得到證實(shí)，此外，研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)鏈脂肪酸在抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌生長(zhǎng)方面比短鏈脂肪酸更為有效[56-57]。Sk?ivanová等[57]研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)氣莢膜梭菌的不同菌株對(duì)各脂肪酸的敏感性不同，其中，辛酸（C8:0）、癸酸（C10:0）、月桂酸（C12:0）、肉豆蔻酸（C14:0）和油酸（C18:0）可以有效抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌ATCC 13124和CNCTC 5459兩種菌株的生長(zhǎng)，而亞油酸（C18:2）僅抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌CNCTC 5459菌株，而不抑制ATCC 13124菌株，同時(shí)證明月桂酸（C12:0）是最有效的抗菌劑，其次是肉豆蔻酸（C14:0）和癸酸（C10:0）。

3.2.2.4 溶菌酶

溶菌酶主要來(lái)源于雞蛋，占蛋清蛋白的3%～5%[40]，具有廣譜抗菌活性，常用于奶酪生產(chǎn)中以防止由梭狀芽孢桿菌引起的污染[58]。溶菌酶主要通過(guò)水解細(xì)胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之間的β-1,4糖苷鍵來(lái)破壞細(xì)胞壁肽聚糖層而使細(xì)菌細(xì)胞失活，它是對(duì)抗多種革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的有效抗菌劑[59]。Paredes-Sabja等[60]發(fā)現(xiàn)溶菌酶是通過(guò)引起芽孢皮層的快速水解而使芽孢核心受到破壞，從而導(dǎo)致產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢失活。有研究發(fā)現(xiàn)質(zhì)量濃度156 μg/mL的溶菌酶可以有效抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的生長(zhǎng)[61]。

3.2.2.5 殼聚糖

殼聚糖為天然多糖甲殼素脫除部分乙?；漠a(chǎn)物，具有無(wú)毒性、抑菌、生物降解性、生物相容性等多種功能，被廣泛應(yīng)用于食品添加劑及抗菌劑等[62]。Filimon等[63]的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，對(duì)于多種革蘭氏陽(yáng)性致病菌，如產(chǎn)氣莢膜梭菌、金黃色葡萄球菌等，殼聚糖對(duì)它們的生長(zhǎng)有較大的影響。Alnoman等[62]研究發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量濃度0.1 mg/mL的殼聚糖（pH 4.5）可以抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的萌發(fā)，同時(shí)殼聚糖對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞具有抑菌活性。Juneja等[64]在煮熟的牛肉和火雞長(zhǎng)達(dá)18 h的冷卻過(guò)程中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的殼聚糖（乙酰化度為0.14），發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的萌發(fā)和生長(zhǎng)數(shù)量均減少了約4～5（lg（CFU/g））。

3.2.2.6 細(xì)菌素

細(xì)菌素是由細(xì)菌生成的多肽類(lèi)物質(zhì)，Nisin[65]、乳酸片球菌素[66]、戊糖片球菌素等細(xì)菌素，在體外抑菌實(shí)驗(yàn)中，都可以抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)。Nisin由于來(lái)源天然和對(duì)多種革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌具有高效抑制作用，作為防腐劑已被用于多種食品中。有研究表明，Nisin單獨(dú)或與其他食品保鮮技術(shù)（如加熱和高靜水壓）協(xié)同作用對(duì)抑制梭狀芽孢桿菌的芽孢生長(zhǎng)具有較好的效果[33,65]。Nisin在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌FP菌株和NFB菌株的芽孢萌發(fā)和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)均具有抑制作用，但在肉模型系統(tǒng)中未觀察到這種作用[65]。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，細(xì)菌素對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制作用非常有限。食品中內(nèi)源性蛋白酶可以降解細(xì)菌素，脂肪顆?？梢晕占?xì)菌素，這些都是細(xì)菌素不能正常發(fā)揮其對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌抑制作用的原因[67]，由此影響了細(xì)菌素對(duì)體內(nèi)產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制效果。表6總結(jié)了不同天然化合物處理對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和芽孢的抑制作用。

表6 不同天然化合物處理對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌細(xì)胞和芽孢的抑制作用Table 6 Effects of different natural antimicrobials on the inhibition of C.perfringens cells and spores

3.3 “先萌發(fā)后滅活”策略控制產(chǎn)氣莢膜梭菌及其芽孢

常用的物理及化學(xué)方法對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)菌體有一定的抑制效果，但是對(duì)于該菌芽孢的抑制作用較差。因此尋找新的方法來(lái)控制產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的污染成為研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，眾多學(xué)者研究了各種理化因素對(duì)芽孢萌發(fā)的誘導(dǎo)效果，在了解芽孢萌發(fā)的機(jī)制方面也取得了重大進(jìn)展。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多因素可以誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)，主要包括營(yíng)養(yǎng)、非營(yíng)養(yǎng)萌發(fā)劑以及物理方式協(xié)同萌發(fā)劑誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)，其中營(yíng)養(yǎng)素主要有氨基酸（如L-丙氨酸和L-賴(lài)氨酸）、糖類(lèi)、嘌呤、核苷以及一些營(yíng)養(yǎng)素的組合[4,68-69]，如AGFK（L-天冬酰胺、D-葡萄糖、D-果糖和K+）[68,70]；非營(yíng)養(yǎng)素主要有細(xì)胞壁碎片、陽(yáng)離子表面活性劑（如十二烷胺）、2,6-吡啶二羧酸鈣（Ca2+-DPA）、外源裂解酶等[71]，這些非營(yíng)養(yǎng)素因子觸發(fā)芽孢萌發(fā)途徑和營(yíng)養(yǎng)性萌發(fā)劑觸發(fā)的萌發(fā)途徑是關(guān)聯(lián)的。此外，物理因素如溫度、超高壓、機(jī)械擦傷等也可以誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)，比如很多芽孢在高壓（100～600 MPa）下可以萌發(fā)，在較低的壓力（100～200 MPa）下芽孢依靠萌發(fā)受體的作用萌發(fā)[72]，在較高的壓力（500～600 MPa）下，缺少萌發(fā)受體的芽孢也可以快速的萌發(fā)[73]。Saeed等[69]研究表明，L-賴(lài)氨酸（pH 6.0）可以誘導(dǎo)產(chǎn)氣莢膜梭菌C-cpe和P-cpe分離株芽孢的萌發(fā)。Zhu Yaodi等[70]在Tris-HCl緩沖液中添加萌發(fā)劑AGFK后作用于產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢，發(fā)現(xiàn)100 mmol/L的AGFK可以很好地誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)。Paredes-Sabja等[74]研究發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)大大提高了常用消毒劑對(duì)附著在不銹鋼上的產(chǎn)氣莢膜梭菌FP芽孢的殺滅效率?？傊日T導(dǎo)芽孢萌發(fā)然后進(jìn)行滅活處理是提高殺滅芽孢效率的新策略。

4 結(jié) 語(yǔ)

產(chǎn)氣莢膜梭菌作為一種主要污染肉及其肉制品的食源性致病菌之一，已逐漸引起國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注。本文綜述了產(chǎn)氣莢膜梭菌特性、危害及控制產(chǎn)氣莢膜梭菌污染方法。雖然物理、化學(xué)及理化相結(jié)合的方法滅活產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞取得了巨大的成功，但由于產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢具有高度的抗逆性，滅活食品中的產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢仍是食品工業(yè)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。這主要是因?yàn)闃O端的外界壓力會(huì)降低食品品質(zhì)，使用過(guò)多的化學(xué)防腐劑會(huì)導(dǎo)致毒性并危害人體健康；此外，在食品中添加抑菌劑可能會(huì)對(duì)人胃腸道中的有益微生物表現(xiàn)出非特異性抑制活性，從而導(dǎo)致腸道菌群失衡。這些問(wèn)題強(qiáng)調(diào)了在將活性化合物應(yīng)用于食品之前評(píng)估其毒理的重要性，以確保其安全使用。另外，闡明不同物理和化學(xué)技術(shù)以及天然抑菌劑的作用機(jī)理對(duì)于有效利用這些處理方法來(lái)抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和芽孢的生長(zhǎng)至關(guān)重要。

近年來(lái)，隨著人民生活水平的提高，全球?qū)κ称返陌踩絹?lái)越重視，對(duì)控制產(chǎn)氣莢膜梭菌在食品中的污染是今后研究的重要方向。開(kāi)發(fā)定向調(diào)控產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢危害的新技術(shù)，并有效滅活食品中產(chǎn)氣莢膜梭菌的芽孢或營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，不僅為有效控制該菌污染及肉類(lèi)產(chǎn)品貯藏提供理論依據(jù)，同時(shí)在控制食物源芽孢梭菌、提高食品安全性、促進(jìn)肉制品產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展等方面也具有重要現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。