课题基金 / 基金详情

基于高氧包装牛肉中菌群结构和代谢特征的二氧化碳抑菌机制研究

批准号:
31901757
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
杨啸吟
依托单位:
学科分类:
食品贮藏与保鲜
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:

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项目成果

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中文摘要
冷却牛肉进行高氧气调包装时需要添加CO2来抑制微生物生长,进而减少肉品的腐败浪费。尽管现有CO2抑菌理论已被广泛接受,然而高氧包装中CO2对菌群组成及其代谢产物的影响尚不明确,CO2对细菌蛋白表达和代谢活动的干扰机制也亟待阐明,这些都与肉品腐败进程密切相关。针对以上问题,本课题拟在高氧包装牛肉贮藏过程中,利用高通量测序研究不同CO2浓度下的菌群演替过程,同时监测挥发性有机物等细菌代谢产物的变化规律,通过将这些变化与肉品感官评分及肉色指标进行回归分析和相关性分析,探讨CO2对肉品微生物腐败的抑制作用;为阐释贮藏后期特定菌群及腐败现象形成的内在原因,对特定腐败菌的胞内蛋白质组和代谢组进行联合分析,结合细菌数量及代谢产物变化,从细菌自身蛋白表达及代谢通路上揭示CO2的抑菌机制。本项目将进一步完善CO2的抑菌理论体系,为高氧包装冷却牛肉的微生物控制提供科学依据。
英文摘要
The high-oxygen modified atmosphere packaging (HiOx-MAP) of chilled beef requires the addition of CO2 to inhibit microbial growth and reduce meat waste caused by microbial spoilage. Although the existing bactericidal theory of CO2 has been widely accepted, the effect of CO2 on the bacterial community composition and bacterial metabolites in HiOx-MAP is still unclear, and the mechanism of CO2 interference with the intracellular protein expression and metabolic activity needs to be clarified, which are all closely related to the meat spoilage process. Based on the above issues, this study will explore bacterial successions by high-throughput sequencing, and monitor bacterial metabolite (e.g., volatile organic compounds et al.) changes during storage of HiOx-MAP chilled beef under different CO2 levels. Afterwards, the relationship between these changes and changes in sensory evaluation and meat color will be assessed through correlation and regression analysis, to investigate the CO2 inhibition on microbial spoilage. In order to explain the underlying causes of specific bacterial community and spoilage phenomena formations in the end of storage, the intracellular proteomic and metabolomic analysis of specific spoilage organisms, combined with the changes in bacterial counts and metabolites, will be also applied to reveal the bacteriostatic mechanism of CO2 from bacterial protein expressions and metabolic pathways. The new findings will complement the bacteriostatic theory system of CO2, and provide a scientific basis for the microbial control in HiOx-MAP chilled beef.
高氧气调包装(HiOx-MAP)是市面上十分流行的一种生鲜红肉展示包装方式,CO2作为其中最重要的抑菌气体,探究其气调配比及抑菌机理一直都是肉类包装领域的研究热点,然而CO2抑菌理论至今尚不完善。本研究以不充CO2的CMAP(50% O2/50% N2)为对照组,充入40% CO2的TMAP(50% O2/40% CO2/10% N2)为处理组,从微生物群落演替及其代谢产物变化规律,以及微生物蛋白和代谢物表达差异等不同角度研究了贮藏期间两种包装冷却牛肉的腐败进程。采用TMAP可显著降低牛排的菌落总数,以及假单胞菌、热杀索丝菌、肠杆菌数量,将其货架延长至20天以上。CO2影响了包装牛排的菌群演替规律,虽然两种包装的微生物多样性随时间延长逐渐降低,但TMAP牛排拥有比CMAP牛排更为复杂的群落演替过程。在贮藏末期假单胞菌和热杀索丝菌成为两种包装牛排的优势腐败菌,但相较于CMAP,CO2显著降低了假单胞菌,尤其是莓实假单胞菌(P. fragi)的相对含量,有效抑制了因假单胞菌代谢导致的牛肉褐变、TVB-N产生等腐败现象。另外CO2还通过抑制热杀索丝菌和假单胞菌生长来显著降低二乙酰、乙偶姻等腐败异味物质的产生,赋予牛肉更高的感官评分,乙偶姻可作为监测HiOx-MAP牛排腐败程度的生物标记物。不同于CMAP牛排后期P. fragi为主的假单胞菌组成,P. versuta成为TMAP牛排的优势假单胞菌菌种,这可能也缓解了牛肉腐败。虽然TMAP显著抑制了P. fragi的生长和呼吸代谢,但其后期较高的O2浓度会加剧肉糜发生脂肪氧化,产生更多的己醛、2,3-辛二酮等VOCs,但这些物质并不会引发牛肉的感官异味。双乙酰和乙偶姻是导致CMAP牛肉黄油异味的关键VOCs,这两种物质可被CO2显著抑制,但CO2却刺激了P. fragi对2,3-丁二醇的积累,从而赋予TMAP肉糜贮藏期间较好的气味新鲜度。两种包装贮藏还会诱导P. fragi发生明显的蛋白质组和代谢组差异,CO2处理主要影响了P. fragi的三羧酸循环、氧化磷酸化、氨基酸代谢、物质转运、DNA转录和次级代谢物合成等生物途径,进而抑制P. fragi的生长和腐败代谢活动。通过以上研究进一步丰富了CO2抑菌理论体系,可为开发生鲜肉货架期包装延长技术提供理论指导。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1016/j.foodres.2021.110872
发表时间: 2021
期刊: Food Research International
影响因子: 8.1
作者: [Jun Yang, Xiaoyin Yang, Rongrong Liang, Lixian Zhu, Yanwei Mao, Pengcheng Dong, David L. Hopkins, Xin Luo, Yimin Zhang]
通讯作者: Yimin Zhang
Potential inhibitory effect of carbon dioxide on the spoilage behaviors of Pseudomonas fragi in high-oxygen packaged beef during refrigerated storage
二氧化碳对高氧包装牛肉冷藏过程中脆弱假单胞菌腐败行为的潜在抑制作用
DOI: 10.1016/j.fm.2023.104229
发表时间: 2023
期刊: Food Microbiology
影响因子: 5.3
作者: [Jun Yang, Rongrong Liang, Yanwei Mao, Pengcheng Dong, Lixian Zhu, Xin Luo, Yimin Zhang, Xiaoyin Yang]
通讯作者: Xiaoyin Yang
DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20201008-039
发表时间: 2021
期刊: 食品科学
影响因子: --
作者: [杨君, 罗欣, 梁荣蓉, 朱立贤, 韩明山, 杨啸吟, 张一敏]
通讯作者: 张一敏
DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20200207-046
发表时间: 2021
期刊: 食品科学
影响因子: --
作者: [杨啸吟, 张一敏, 梁荣蓉, 朱立贤, 罗欣]
通讯作者: 罗欣
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    CO2调控莓实假单胞菌2,3-BD代谢途径抑制高氧包装牛肉黄油异味形成的机制研究
    • 批准号:
      32372409
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      杨啸吟
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金