摘要：生鮮牛肉腐敗是一個涉及多種特定微生物相互作用并受多種因素影響的復(fù)雜的微生物生態(tài)現(xiàn)象。了解牛肉中微生物的污染源及微生物的多樣性對于控制其腐敗進(jìn)程，延長牛肉的貨架期十分重要。因此，本文將肉牛從下刀宰殺到牛肉包裝前所有可能的污染源、微生物種的水平上的分類和多樣性、單個菌屬及多種微生物作用的腐敗機(jī)制等方面對生鮮牛肉中的腐敗微生物的相關(guān)信息進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，初步總結(jié)得出活體動物的皮毛及毛上的污染物、去皮用的刀具和剝皮操作工人的手、分割時的工作接觸面為生鮮牛肉中微生物的主要污染源：主要的微生物種類為假單胞菌、腸桿菌、乳酸桿菌及熱殺索絲菌；不同種類的微生物因利用肉中營養(yǎng)代謝底物的順序不同而生產(chǎn)不同的腐敗現(xiàn)象。通過本文的總結(jié)和概述期望能夠?yàn)樯r牛肉腐敗微生物的控制提供理論指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：牛肉；腐敗；假單胞菌；乳酸菌；腸桿菌
近年來，食品微生物領(lǐng)域的研究越來越關(guān)注腐敗微生物所引起的食品腐敗問題。全球每年因肉類腐敗而導(dǎo)致消費(fèi)者拒絕購買的肉類總量達(dá)數(shù)百萬噸，冷鮮肉類的腐敗仍是肉品工業(yè)懸而未決的一個大問題。健康動物的肌肉組織本身是無菌的，但是動物屠宰后，經(jīng)受從肌肉變?yōu)槭橙獾囊幌盗刑幚砗?，最終得到的肉塊中會存在很多微生物。而后的貯藏、銷售過程也是腐敗微生物增殖的過程，直至肉貨架期的終結(jié)。因此，了解肉中腐敗微生物的來源、微生物的類型和影響其生長的因素，并實(shí)現(xiàn)微生物的準(zhǔn)確有效的控制，是肉類產(chǎn)業(yè)屆和學(xué)術(shù)界共同的目標(biāo)之一。
目前國外很多學(xué)者對肉牛屠宰廠中的微生物污染情況進(jìn)行了較為詳盡的調(diào)查，但是在我國多數(shù)肉畜屠宰企業(yè)的規(guī)模不大，目前日屠宰量超過二百頭的肉牛企業(yè)，全國不到50家。因此屠宰環(huán)境及后續(xù)的肉品分銷過程中腐敗微生物的污染及分布情況會與以往的調(diào)查結(jié)果有所差異。因此，本文將重點(diǎn)介紹目前我國牛肉生產(chǎn)企業(yè)中微生物的污染現(xiàn)狀、腐敗菌的種類及相應(yīng)的應(yīng)對策略。同時會在已有的文獻(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步總結(jié)概括生鮮牛肉腐敗的特點(diǎn)及可能的腐敗機(jī)制。
1 牛肉中腐敗微生物污染來源
牛肉從活牛到分割肉塊需要經(jīng)過一系列的操作工序，具體的步驟通常包括以下幾個方面：致昏→掛牛→放血→結(jié)扎肛門→剝后腿皮→去后蹄→剝胸、腹部皮→剝頸部及前腿皮→去前蹄→剝皮→割牛頭→開胸、結(jié)扎食管→去白臟紅臟→劈半→胴體修整→沖洗噴淋→檢驗(yàn)→冷卻→分割→包裝。這個過程中微生物的污染源可能概括為以下三個環(huán)節(jié)：
1.1 剝皮前
活體動物的皮毛及毛上的污染物是屠宰車間亦是胴體主要的微生物來源，牛毛可視臟度影響胴體的微生物數(shù)量。牛毛上的污染物包括糞便、泥土及其他在動物飼喂、運(yùn)輸、待宰等條件下可以轉(zhuǎn)移至牛毛上的雜物。一組不同牛毛可視清潔度等級下牛毛和相應(yīng)胴體表面微生物的污染的狀況調(diào)查顯示，牛毛的可視臟度和牛毛表面胴體表面的微生物數(shù)量具有一定的關(guān)系（表1）。隨著牛毛可視臟度的加重，牛毛的菌落總數(shù)從4.9log10CFU/cm2上升到5.7log10CFU/cm2，相應(yīng)的胴體的菌落總數(shù)從2.9log10CFU/cm2上升到3.6log10CFU/cm2。在一些國家，腸道菌群視為胴體污染情況的指示菌，胴體和牛毛的腸道菌群的數(shù)量也隨著牛毛可視臟度的增重呈現(xiàn)上升趨勢，牛毛可視度越臟，胴體的腸道菌群數(shù)量越高。因此，下刀放血時刀經(jīng)過有微生物的皮毛而形成刀口時，即開啟了對胴體的污染。并且，幾乎每經(jīng)過一道工序，胴體的污染即加深一層。
表1 不同牛毛可視清潔度等級下牛毛和相應(yīng)胴體表面微生物的污染的狀況
| 等級 | 牛毛 | 胴體 | ||
| 細(xì)菌總數(shù) （log10CFU/cm2） |
大腸菌群 （log10MPN/cm2） |
細(xì)菌總數(shù) （log10CFU/cm2） |
大腸菌群 （log10MPN/cm2） |
|
| 1 | 4.9±0.5c | 2.3±0.4c | 2.9±0.3c | 0.2±0.3c |
| 2 | 5.6±0.4a | 2.7±0.5b | 3.3±0.3b | 0.5±0.3bc |
| 3 | 5.1±0.6bc | 2.3±0.5c | 3.0±0.4c | 0.3±0.4c |
| 4 | 5.4±0.6ab | 2.9±0.5b | 3.2±0.5b | 0.8±0.3b |
| 5 | 5.7±0.7a | 3.4±0.6a | 3.6±0.4a | 1.3±0.6a |
注：胴體取樣部位為（前腿、臀部、腹部、胸部、前腿、頸部），同時標(biāo)注不同字母表示差異顯著（P＜0.05）
1.2 屠宰環(huán)節(jié)
隨著牛蹄的去除及后腿部與前腿部的預(yù)剝皮，切割牛皮的刀會相繼將腿部、臀部、胸部、腹部污染。此時、去皮用的刀具和剝皮操作工人的手成為最大的污染源，在某些屠宰廠中，去皮刀上的微生物數(shù)量高達(dá)7.3log10CFU/cm。隨著去皮工序的完成，整個胴體完全暴露在了空氣中，此時更易污染。在一些肉牛屠宰企業(yè)，胴體上的菌落總數(shù)污染量為2.7-4.0log10CFU/cm2，大腸菌群的污染量為：0.6-2.4log10MPN/cm2，在北美地區(qū)，通常在剝皮后，去內(nèi)臟前采用高壓水、熱蒸汽及有機(jī)酸噴淋的方式對胴體進(jìn)行沖洗，此時來自空氣及其他來源的微生物還未完全牢固的附著在胴體上，因此減菌效果比較的顯著。目前在國內(nèi)，未見在剝皮后立即進(jìn)行噴淋的操作，多是在屠宰線的末端，即胴體進(jìn)入冷卻間之前采用清水噴淋，極少屠宰場采用清水噴淋+蒸汽噴淋+有機(jī)酸噴淋的裝置。有研究顯示噴淋前牛肉頸肉，胸肉，后背及臀部肉菌落總數(shù)的量為2.6-4.4log10CFU/cm2之間，僅用清水噴淋并不能顯著降低胴體表面的微生物數(shù)量，反而會將胴體表面已有的微生物進(jìn)行重新分布。剝皮之后的去臟操作也是十分關(guān)鍵，如果有胃腸內(nèi)容物的流出將會對胴體造成很大的污染。這一階段，去內(nèi)臟的刀具及去內(nèi)臟工人的手也是較大的污染源，一些研究顯示，在某些屠宰廠，細(xì)菌總數(shù)的數(shù)量在5log10CFU/cm2左右。
1.3 分割環(huán)節(jié)
經(jīng)過冷卻之后，胴體上污染的微生物數(shù)量也會有所降低，但是在胴體分割時，工作接觸面、分割工人的刀具、分割工人的手成為了重要的污染源，尤其是傳送不同部位肉的傳送帶。一組數(shù)據(jù)顯示了三家中型肉牛屠宰廠中分割車間各個環(huán)節(jié)工作接觸面的污染情況（表2）。剔骨刀具及剔骨工人的手，修整刀具及修整工人的手是嚴(yán)重污染源，菌落總數(shù)為4.7-6.9log10CFU/cm2，多個接觸面的細(xì)菌總數(shù)的數(shù)量大于6.5log10CFU/cm2，甚至達(dá)到7.5log10CFU/cm2。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，分割車間接觸面、刀具、工人的手上的假單胞菌數(shù)量最高接近3log10CFU/cm2，大腸菌群在多個接觸面中最高大于4log10CFU/cm2。
分割肉經(jīng)包裝、運(yùn)輸進(jìn)入消費(fèi)市場后，如果不再進(jìn)行更精細(xì)的分割，亦或包裝不破損，肉品不會受到進(jìn)一步的污染。但是包裝條件、貯藏溫度等一系列條件會影響肉的貨架期和腐敗進(jìn)程。
總體來看，到達(dá)消費(fèi)者手中的生鮮肉，其微生物污染源主要來自活體動物的皮毛和屠宰廠各個環(huán)節(jié)的工作接觸面。
表2 不同企業(yè)肉牛分割間各環(huán)節(jié)接觸面菌落總數(shù)
| 取樣點(diǎn) | 菌落總數(shù)log10（CFU/cm2） | ||
| 企業(yè)A | 企業(yè)B | 企業(yè)C | |
| 剔骨手 | 6.63±0.11ª | 5.06±0.01b | 5.58±0.06b |
| 剔骨刀 | 4.69±0.02c | 6.54±0.02b | 6.92±0.078a |
| 剔骨圍裙 | 4.69±0.02ª | 4.41±0.06b | 4.22±0.09b |
| 剔骨案板 | 4.52±0.08ª | 4.53±0.03a | 4.46±0.04a |
| 修整手 | 6.49±0.06ª | 5.82±0.05b | 5.31±0.09c |
| 修整刀 | 5.79±0.02 | 5.62±0.03c | 6.11±0.06a |
| 修整圍裙 | 5.86±0.04ª | 3.50±0.03b | 2.71±0.08c |
| 修整案板 | 5.09±0.04ª | 4.54±0.01b | 3.10±0.04c |
| 包裝接觸面 | 5.39±0.05ª | 2.97±0.12c | 4.32±0.06b |
| 傳送帶 | 4.01±0.13ª | 4.30±0.12a | 3.33±0.16b |
注：A,b,c表示同一取樣點(diǎn)不同企業(yè)樣品差異顯著（P＞0.05）
2 腐敗微生物分類
肉的腐敗一般是指在微生物為主的多種因素的作用下，肉自身所發(fā)生的食用、感官及營養(yǎng)品質(zhì)的變化，結(jié)果使肉的食用屬性降低甚至達(dá)到不能食用的狀態(tài)。其實(shí)質(zhì)是肉中的多種腐敗微生物在肉貯藏過程中，分解利用肉中的碳水化合物和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖，并產(chǎn)生一系列不良代謝產(chǎn)物的過程。
肉中腐敗微生物的種類與肉從肌肉變?yōu)槭秤萌膺@一過程所接受的處理、所處的環(huán)境及后期的貯藏、售賣環(huán)境有密切關(guān)系，同時也與肉的種類及自身的化學(xué)組分有關(guān)?？傮w來說，與牛肉相關(guān)的腐敗微生物主要包括細(xì)菌、霉菌和酵母菌。細(xì)菌能夠使肉發(fā)生迅速并顯著的腐敗。霉菌和酵母菌主要在生肉貯藏的后期和水分含量較低的熟肉制品中生長。因此細(xì)菌為導(dǎo)致生鮮肉腐敗的主要因素。肉中的細(xì)菌有很多種，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在真空包裝的肉中存在200多種細(xì)菌，但是并不是所有存在的細(xì)菌均具有致腐作用。通常情況下，冷卻牛肉中僅有10%的初始污染細(xì)菌能夠在貯藏過程中存活，且僅有很少一部分細(xì)菌發(fā)揮腐敗作用，也稱為優(yōu)勢腐敗菌（specific spoilage organisms,SSO）或者瞬時腐敗菌（ephemeral spoilage organisms,ESO）。
這些腐敗菌包括革蘭氏陰性：假單胞菌（Pseudomonas）、不動桿菌（Acinetobacter）、嗜冷桿菌（Psychrobacter）、氣單胞菌（Aeromonas）、腐敗希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens）及腸桿菌（Enterobacteriaceae）等和革蘭氏陽性乳酸桿菌（lactic acid bacteria,LAB）及熱殺索絲菌（Brochothrix thermosphacta）等。這些腐敗微生物的生長又與肉的貯藏條件密切相關(guān)，假單胞菌和腸桿菌為有氧條件下的優(yōu)勢腐敗菌,而LAB及熱殺索絲菌多在無氧或氣調(diào)包裝條件下出現(xiàn)。Casaburi等人列出了與肉相關(guān)的一系列微生物(表3)。之前的很多文獻(xiàn)已從屬的水平上對上述所列微生物的起源、分類及特征進(jìn)行了較為詳細(xì)的綜述，本文進(jìn)一步從種的水平上討論與生鮮肉腐敗相關(guān)的細(xì)菌。
2.1 假單胞菌
假單胞菌為革蘭氏陰性、有運(yùn)動性的直桿菌或彎桿菌，嚴(yán)格需氧。假單胞菌具有增殖速度快、能在低溫下生長、具有很強(qiáng)的產(chǎn)生氨等腐敗產(chǎn)物的能力。該菌屬廣泛存在于水、人、土壤及動物的體表、口腔和腸道及一系列食品中。
表3 不同貯藏條件下生肉中常見的細(xì)菌
| 革蘭氏陽性菌 | 貯藏條件 | 革蘭氏陰性菌 | 貯藏條件 | ||||
| 空氣 | 氣調(diào) | 真空 | 空氣 | 氣調(diào) | 真空 | ||
| 桿菌（Bacillus） | + | + | 無色桿菌（Achromobacter） | + | |||
| 索絲菌（Brochothrix） | + | + | + | 不動桿菌屬（Acinetobacter） | + | + | + |
| 肉食桿菌（Carnobacterium） | + | + | + | 氣單胞菌屬（Aeromonas） | + | + | |
| 棒狀桿菌（Corynebactenum） | + | 產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes） | + | + | + | ||
| 梭菌（Clostridium） | + | 交替單胞菌（Alteromonas） | + | + | + | ||
| 腸球菌（Enterococcus） | + | + | 彎曲桿菌（Campylobacter） | + | |||
| 考克氏菌（Kocuria） | + | 色素桿菌（Chromobacterium） | + | ||||
| 庫特氏菌（Kurthia） | + | 檸檬酸細(xì)菌（Citrobacter） | + | + | |||
| 乳酸桿菌（Lactobacillus） | + | + | + | 腸桿菌（Enterobacter） | + | + | |
| 乳球菌（Lactococcus） | + | 埃希氏桿菌（Escherichia） | + | ||||
| 明串珠菌（Leuconostoc） | + | + | + | 黃桿菌（Flavobacterium） | + | ||
| 李斯特菌（Listeria） | + | + | 哈夫尼菌（Hafnia） | + | + | + | |
| 細(xì)桿菌（Microbacterium） | + | + | + | 克雷白氏桿菌（Klebsiella） | + | ||
| 微球菌（Micrococcus） | + | + | 克魯維菌（Kluyvera） | + | |||
| 類芽孢桿菌（Paenibacillus） | + | 莫拉氏菌（Moraxella） | + | ||||
| 葡萄球菌（Staphylococcus） | + | + | + | 泛菌（Pantoea） | + | + | |
| 鏈球菌（Streptococcus） | + | + | 變形桿菌（Proteus） | + | + | ||
| 魏斯氏菌（Weissella） | + | + | + | 普羅維登斯菌（Providencia） | + | + | + |
| 假單胞菌（Pseudomonas） | + | + | + | ||||
| 沙雷氏菌(Serratia | + | + | + | ||||
| 希瓦氏菌（Shewanella） | + | ||||||
| 弧菌（Vibrio） | + | ||||||
| 耶爾森菌（Yersinia） | + | + | |||||
假單胞菌是典型的嗜冷菌，自上世紀(jì)80年代，已有很多學(xué)者從冷卻肉中分離出假單胞菌。這一菌屬根據(jù)rRNA的相似性分為五大類，其中與肉腐敗相關(guān)的主要為I大類，包括草莓假單胞菌( Pseudomonas fragi)、隆德假單胞菌( Pseudomonas lundensis)、熒光假單胞菌( Pseudomonas fluorescens)、惡臭假單胞菌( Pseudomonas putida)等多個菌種，其中草莓假單胞菌為有氧貯藏條件下冷卻肉的優(yōu)勢腐敗菌，分離比例為56.7%到79.0%,其次為隆德假單胞菌，分離比例達(dá)40%。
假單胞菌能夠充分利用肉中的碳源和相關(guān)能源而產(chǎn)生一系列導(dǎo)致肉腐敗的代謝物質(zhì)。假單胞菌污染肉及肉制品后可引起肉表面腐敗，形成粘液，氣味難聞，比較典型的草莓假單胞菌能夠使肉產(chǎn)生“水果型酸腐味”。一些學(xué)者以假單胞菌為目標(biāo)菌建立了冷卻肉的貨架期預(yù)測模型。
2.2 乳酸菌
乳酸菌為革蘭氏陽性菌，兼性厭氧，是一類能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌的通稱。這類細(xì)菌在自然界分布極為廣泛,具有豐富的物種多樣性。類群生長溫度也比較寬泛，從低于4℃到45℃均可生長，這是一群相當(dāng)龐雜的細(xì)菌，目前至少可分為18個屬，共有200多種，僅有少數(shù)具有肉類致腐作用。
乳酸菌在低溫、真空包裝及氣調(diào)包裝條件下的肉中更為常見，為無氧條件下的優(yōu)勢腐敗菌群。該類菌群能夠抵制加工肉制品中亞硝酸鹽和煙熏的抑菌作用，冋時又能耐受較髙濃度的鹽，乳酸菌能夠發(fā)酵肉中的碳水化合物而使肉產(chǎn)生酸腐味、奶酪味及動物肝臟氣味，有時還伴隨二氧化碳的產(chǎn)生，氣體的產(chǎn)生易使真空包裝發(fā)生松弛或漲袋而影響外觀。目前已報(bào)導(dǎo)的與肉類腐敗相關(guān)的LAB有乳酸桿菌，乳酸球菌，明串珠菌，肉食杄菌，魏斯氏菌及腸球菌等。其中肉食杄菌，乳酸桿菌和明串珠菌在肉中較為常見，數(shù)量能夠達(dá)到7 logo 10 CFU/cm2,清酒乳桿菌( Lactobacillus sakei)為真空包裝加工肉制品中的優(yōu)勢腐敗菌，能夠產(chǎn)生硫化氫而引起肉制品的綠變。明串珠菌如(Leu. gelida,Leu. Carnosun，Leu., mesenteroides)能夠產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致肉產(chǎn)生奶酪味，形成粘液，產(chǎn)氣和綠變。肉食桿菌(如：C. divergens,c. maltaromaticum)能夠引起低氧環(huán)境的肉的腐敗。魏斯氏菌(如：W. viridescens)往往能夠引起真空包裝下碎肉及肉制品的腐敗。同時乳酸球菌(如：Lac. Piscium,Lac. Raffinolactis)及腸球菌(如：E. viikkiensis,E. hermanniensis)也是常見的肉類腐敗菌。Leu. gelida因其腐敗特質(zhì)，近年來也受到了很大的關(guān)注。加工環(huán)境為其主要的污染源，已有研究發(fā)現(xiàn)LAB能夠從去皮、冷卻和剔骨過程中的胴體上以及屠宰過程的工作界面上分離出來。
2.3 腸桿菌
腸桿菌科微生物為革蘭氏陰性菌,不產(chǎn)生芽孢，兼性厭氧。腸桿菌在自然界中分布極為廣泛，存在于水、土壤、動物的糞便中。目前已知的腸菌科細(xì)菌有34個屬，149個種及21個亞種。其中很大一部分為致病菌，如大腸桿菌O157:H7( Escherichia o157:H7)，和某些沙門氏菌( salmonella)和耶爾森菌( Yersinia)。致腐的多為嗜冷的腸桿菌，如沙雷氏菌( serratia),變形斑沙雷菌( Erratic Proteamaculans)及蜂窩哈夫尼亞菌( Hafnia alvei)。大腸桿菌( Escherichia coli)及液化沙雷氏菌(Ss. liquefaciens)是碎牛肉中主要的腐敗菌。腸桿菌科細(xì)菌還能夠使真空包裝條件下的黑切牛肉迅速腐敗。腸桿菌引起的腐敗特征為：有氧條件下會產(chǎn)生硫化物氣味、褪色、產(chǎn)生粘液、氨味；無氧條件下產(chǎn)生硫化物氣味及表面綠變。
大腸菌群( coliform bacteria)往往被作為肉及肉制品的衛(wèi)生指標(biāo)菌，可以判斷肉的新鮮程度,能夠反映肉在生產(chǎn)、運(yùn)輸銷售中的衛(wèi)生狀況，為及時采取有效措施提供依據(jù)。有硏究發(fā)現(xiàn)胴體上細(xì)菌尤其是腸桿菌科細(xì)菌的主要污染源為剝皮裝置。一個關(guān)于我國某中型肉牛屠宰企業(yè)的微生物調(diào)查顯示，去皮操作時,大腸菌群在胴體的某些部位已達(dá)到2.37log10 CFU/cm2，處于一些國家規(guī)定的臨界值的范圍內(nèi)(2001/471/EC,1.5to2.5 log10 CFU/cm2)。
2.4 索絲菌
索絲菌也是一類廣泛存在于水中、土壤中及動物胃腸中的細(xì)菌。革蘭氏陽性，為兼性厭氧的桿菌不產(chǎn)生色素。能夠產(chǎn)生脂肪酶和蛋白酶。目前，該菌屬下有兩個種：田野索絲菌(B. campestris)和熱殺索絲菌。其中后者是冷卻肉中常見的菌群。該菌于1951年最先從豬肉香腸中分離出來，近年來發(fā)現(xiàn)在豬肉、牛肉、羊肉及腌制肉中均有存在，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在—1.5°C下該菌能夠引起真空包裝肉的腐敗，貯藏4天時熱殺索絲菌的比例達(dá)到44.3%。熱殺索絲菌所致的腐敗特征為：產(chǎn)生不愉快的奶酪或奶制品味，產(chǎn)氣，明顯的褪色，引起綠變并產(chǎn)生綠色的汁液。
2.5 其他與肉類腐敗相關(guān)的微生物
莫拉氏菌存在于海洋環(huán)境及動物的粘液中，與不動?xùn)e菌、嗜冷杄菌均屬于莫拉氏菌科。為好氧菌。按照標(biāo)準(zhǔn)的命名方式，在原核生物的名錄中，莫拉氏菌屬下有19個種。目前發(fā)現(xiàn)的與鮮肉及肉制品相關(guān)的莫拉氏菌，多鑒定到屬，該菌屬占肉類腐敗菌的很小一部分，不是優(yōu)勢腐敗菌，起腐敗機(jī)制暫不明確。
嗜冷桿菌為革蘭氏陰性菌。多數(shù)菌種能夠在低溫下生長（5℃），目前該菌屬包括26個菌種。該菌不具有分解蛋白和產(chǎn)生硫化氫的能力。產(chǎn)孢子的梭菌屬是另一類與肉類腐敗相關(guān)的細(xì)菌，該類菌多易從漲袋的真空包裝的肉中檢出。某些菌種能夠在低溫下生長。CL.estertheticum，CL.algidicarnis,CL.difficile，CL.beijerinckii，CL.lituseburense，CL.gasigenes，CL.feigidicarnis，及CL.algidixylanolyticum曾先后從牛肉、豬肉及羊肉中檢出。
霉菌和酵母菌所導(dǎo)致的生鮮肉的腐敗現(xiàn)象較為少見，多數(shù)的霉菌和酵母菌均比細(xì)菌耐受低水分活度和低PH環(huán)境，致腐能力較弱。解脂假絲酵母（Candida lipolytica），誕沫假絲酵母(CA.zeylanoides)解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）曾在腐敗的牛肉和零售肉中檢出，也曾發(fā)現(xiàn)酵母菌僅在腌肉中或是有氧貯藏的冷卻肉中有致腐作用。
3 腐敗微生物的特點(diǎn)及相關(guān)的腐敗機(jī)制
3.1 肉腐敗的表觀現(xiàn)象
肉的腐敗一般會伴隨一些肉眼可見的變化，如色澤的發(fā)暗或綠變、不良?xì)馕兜漠a(chǎn)生、表面粘液的產(chǎn)生等。表4顯示了鮮肉常見的腐敗特征及對應(yīng)的腐敗菌
表4 生鮮肉中常見的腐敗特征及其對應(yīng)的腐敗菌
| 腐敗特征 | 肉的狀態(tài) | 細(xì)菌種類 |
| 發(fā)粘 | 鮮肉 | 假單胞菌、乳酸桿菌、腸球菌、魏斯氏菌、索絲菌 |
| H2O2綠變 | 鮮肉 | 魏斯氏菌、明串珠菌、腸球菌、腸桿菌 |
| H2S綠變 | 真空包裝的鮮肉 | 希瓦氏菌 |
| 產(chǎn)生不愉快氣味 | 真空包裝的鮮肉 | 梭菌、哈夫尼菌 |
變色，有氧貯藏條件下，微生物的大量繁殖會使肉表面的氧分壓有所降低而利于褐色高鐵肌紅蛋白的形成，從而使肉色變暗。此外魏斯氏菌，明串珠菌，腸球菌，乳酸桿菌及希瓦氏菌幾個菌屬均可分解蛋白質(zhì)而產(chǎn)生硫化物，這些物質(zhì)能夠與肉中的肌紅蛋白結(jié)合形成暗綠色的硫代肌紅蛋白，而使肉綠變。
變味，肉類腐敗時往往伴隨一些不正?；螂y聞的氣味，革蘭氏陰性菌在5-6logCFU/cm?就可能察覺出異味。這些氣味的產(chǎn)生主要是由腐敗菌分解肉中的蛋白質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)而產(chǎn)生的有機(jī)酸、揮發(fā)性脂肪酸、乙酯及氨、胺、硫化氫和一些其他的含硫化合物所產(chǎn)生。揮發(fā)性脂肪酸和酮類往往會導(dǎo)致脂肪味及奶臭味的產(chǎn)生；醛類會產(chǎn)生青草味，但是濃度較高時會產(chǎn)生酸敗味；醇類和酯類產(chǎn)生水果味；苯類、硫化物和萜烯類會分別產(chǎn)生塑料味、白菜味和柑橘味。一般來說，當(dāng)肉表面菌落數(shù)達(dá)到7logCFU/cm?，就會產(chǎn)生腐敗味。當(dāng)菌落數(shù)達(dá)到8logCFU/g時會出現(xiàn)奶酪味、脂肪味、黃油味等腐敗氣味，達(dá)到9logCFU/g時會出現(xiàn)水果的酸腐味，此時以徹底腐敗。
發(fā)粘，微生物在肉表面大量繁殖后，肉體表面會有粘液狀物質(zhì)產(chǎn)生，有氧貯藏條件下（0℃-5℃）一般5-10天后即可形成。這是微生物繁殖后所形成的菌落或微生物的代謝產(chǎn)物。這些粘液物質(zhì)拉出時如絲狀，并伴有較強(qiáng)的臭味，這一現(xiàn)象主要是由革蘭氏陰性菌和假單胞菌和革蘭氏陽性菌如乳酸菌和熱殺索絲菌所產(chǎn)生。當(dāng)肉的表面出現(xiàn)發(fā)粘、拉絲現(xiàn)象時，其表面含菌數(shù)一般為7logCFU/cm2。
3.2 微生物的腐敗作用機(jī)制
正如前文所述，肉及肉制品的腐敗僅是由很小一部分稱為SSO或ESO的菌群所導(dǎo)致的，不同的菌群利用肉中底物的順序有所差異。
葡萄糖是多數(shù)肉中腐敗微生物優(yōu)先利用的物質(zhì)。當(dāng)葡萄糖消耗完畢，其他的物質(zhì)如乳酸、葡萄糖酸、丙酮酸、丙酸、甲酸、乙醇、醋酸、氨基酸、核苷酸及水溶性蛋白成為多數(shù)細(xì)菌后續(xù)利用的底物。葡萄糖是肉中很多產(chǎn)生腐敗氣味物質(zhì)的前體物質(zhì)。葡萄糖和乳酸及他們的代謝產(chǎn)物可以用作描述或者預(yù)測肉腐敗的程度。已有研究表明這些物質(zhì)的濃度能夠影響肉腐敗的類型和速率。
假單胞菌能夠充分利用肉中的碳源與能源，其利用順序如表5所示。在有氧的條件下，假單胞菌先后分解D-葡萄糖和乳酸，隨著葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸的氧化，D-葡萄糖酸鹽及葡萄糖酸-6-磷酸鹽會在細(xì)胞外累積。隨后假單胞菌會分解利用乳酸鹽、丙酮酸鹽及葡萄糖酸鹽。而其他競爭性的細(xì)菌則不能利用這些酸尤其是葡萄糖酸和葡萄糖酸-6-磷酸。當(dāng)細(xì)菌數(shù)目達(dá)到8log10CFU/cm?時，葡萄糖的供應(yīng)將不能滿足其生長需求，假單胞菌開始利用氨基酸作為生長基質(zhì)，生成帶有異味的含硫化合物、醋、酸等。另外，在所有碳源中，葡萄糖無疑已被認(rèn)為是一種描述或者說是預(yù)測腐敗水平的重要內(nèi)部指標(biāo)。實(shí)際上，這種組成在肉的腐敗水平和腐敗類型上都充當(dāng)了重要角色。當(dāng)葡萄糖濃度變得非常低時，腐敗的最初跡象就很明顯，葡萄糖的限量促使了假單胞菌從糖分解代謝到氨基酸降解代謝的轉(zhuǎn)變。另外，還有研究發(fā)現(xiàn)假單胞菌具有蛋白降解力，因此能夠一層層深入肉中優(yōu)于其他細(xì)菌利用新的營養(yǎng)物質(zhì)。
表5 腐敗菌所利用的肉中的底物
| 底物ª | 假單胞菌屬 | 腸桿菌 | 熱殺索絲菌 | 乳酸菌 | 梭菌屬 |
| A VP-MAPb | A VP-MAP | A VP-MAP | A VP-MAP | A VP-MAP | |
| 葡萄糖 | 1 1 | 1 1 | 1 1 | 1 1 | 1 |
| 葡萄糖-6-磷酸 | 2 2 | 2 2 | 2 2 | 2 2 | 2 |
| 乳酸 | 3 | 3 | |||
| 丙酮酸 | 4 3 | ||||
| 葡萄糖酸 | 5 3 | ||||
| 葡萄糖-6-磷酸 | 6 | ||||
| 醋酸 | 3 | 3 | |||
| 氨基酸 | 7 3 | 4 | 3 | 3 |
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| 核糖 | 4 |
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| 甘油 | 5 |
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a數(shù)字代表細(xì)菌利用底物的順序
bA表示有氧貯藏；VP表示真空包裝貯藏；MAP表示氣調(diào)包貯藏
肉中的LAB為專性異型發(fā)酵或兼性異型發(fā)酵，前者產(chǎn)生乳酸、醋酸、二氧化碳及乙醇，后者分解葡萄糖生成兩分子的乳酸。戊糖存在時能夠通過異型發(fā)酵產(chǎn)生乳酸和醋酸而不產(chǎn)氣。肉中可以分解核糖的乳酸菌在葡萄糖較少的情況下能夠從同型發(fā)酵轉(zhuǎn)換為異型發(fā)酵，而產(chǎn)生大量的乙酸。在好氧貯藏過程中，腐敗LAB可以在葡萄糖限量的情況下利用乳酸和丙酮酸產(chǎn)生醋酸。如此高濃度的醋酸會使肉產(chǎn)生強(qiáng)烈的醋酸味。其他的碳源和氨基酸也能夠使LAB在葡萄糖不足的情況下生長，如清酒乳桿菌能夠利用精氨酸產(chǎn)生氨及生物胺，如腐胺和精胺。而明串珠菌能夠利用糖原及蛋白質(zhì)基質(zhì)，乳酸和脂肪酸。L.gelidum subsp.gasicomitatun能夠利用依賴于亞鐵血紅素的呼吸作用或以核糖與肌苷作為碳源而生產(chǎn)導(dǎo)致肉產(chǎn)生奶酪氣味的雙乙酰。清酒乳桿菌因具有水解精氨酸的能力成為LAB中最重要的腐敗菌。總體來說，LAB具有將糖類分解成乳酸、異丁酸、異戊酸及乙酸的能力。但是與有氧貯藏條件下的腐敗相比，LAB對肉的腐敗作用要慢一些，也因此延長了無氧包裝條件下肉的貨架期。LAB的腐敗作用弱于其他革蘭氏陰性腐敗菌的原因，不僅與環(huán)境因素的改變有關(guān)即：好氧環(huán)境到真空或氣調(diào)包裝等缺氧環(huán)境的轉(zhuǎn)變，而且還與LAB的蛋白質(zhì)分解能力較弱有關(guān)。
腸桿菌亦是首先利用葡萄糖，之后降解氨基酸，產(chǎn)生胺類物質(zhì)，硫化物和硫化氫。腸桿菌往往是無氧包裝條件下DFD肉（PH＞6.0）中的優(yōu)勢腐敗菌，并因硫化氫的產(chǎn)生而導(dǎo)致牛肉綠變。腸桿菌還會產(chǎn)生大量的氨而使腐敗的肉產(chǎn)生惡臭。很多假單胞菌在有氧條件下也會產(chǎn)生氨。但是，假單胞菌的主要代謝物為乙酯，腸桿菌類不能產(chǎn)生酯類，而是產(chǎn)生酸類、醇類、乙偶姻、雙乙酰等物質(zhì)。一般情況下，腸桿菌達(dá)到7log10CFU/cm?時能夠引起肉類腐敗。
除了考慮單一微生物的致腐作用外，還應(yīng)考慮不同菌群之間的相互作用（metabiotic spoilage accociation）。肉中存在的多種微生物會競爭性消耗肉中的營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣及碳源，同時產(chǎn)生不同的代謝物質(zhì)，如有機(jī)酸、細(xì)菌素及揮發(fā)性物質(zhì)，這些都會成為影響彼此生長的因素。假單胞菌具有產(chǎn)生鐵載體的能力，且具有較快的葡萄糖利用率，因此能夠壓制腐敗希瓦氏菌的生長，這一作用是促使肉腐敗的主要因素。LAB對熱殺索絲菌具有拮抗作用，兩者共同存在的情況下,LAB的數(shù)量一直高于熱殺索絲菌，尤其是48h之后，效果極顯著，且熱殺索絲菌在接種乳酸菌后降低2個log值。此外，還有細(xì)胞與細(xì)胞之間的交流，即“群體感應(yīng)”，即某些細(xì)菌都能合成并釋放一種被稱為自誘導(dǎo)物質(zhì)（autoinducer，AI）的信號分子，胞外的AI濃度能隨細(xì)菌密度的增加而增加，達(dá)到一個臨界濃度時，AI能啟動菌體中相關(guān)基因的表達(dá)，調(diào)控細(xì)菌的生物行為。如產(chǎn)生毒素、形成生物膜、產(chǎn)生抗生素、生成孢子、產(chǎn)生熒光等，以適應(yīng)環(huán)境的變化。信號分子有actlated homoserine lactones（AHLs）和autoinducer-2（AI-2）。已有研究發(fā)現(xiàn)不同貯藏溫度、包裝條件下的牛肉中存在AHLs和AL-2，且前者在假單胞菌和腸桿菌數(shù)量達(dá)到7logCFU/g時產(chǎn)生，后者在牛肉貯藏期間一直以比較低的濃度存在。
4 展望
自人們開始關(guān)注肉品腐敗及肉品微生物以來，肉品微生物研究領(lǐng)域不斷拓寬，并取得一系列研究成果。如最初僅發(fā)現(xiàn)肉中的幾種微生物，而現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種；對于微生物的腐敗作用機(jī)制也由單個菌的代謝活動的研究延伸至多種菌的協(xié)同、拮抗作用及微生物群體感應(yīng)的研究；對于腐敗微生物的控制，已從單一化學(xué)方式或物理方法的抑菌措施發(fā)展到現(xiàn)在的良好操作規(guī)范、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范、危害分析和關(guān)鍵點(diǎn)控制及食品安全目標(biāo)（Food Safety Bbjectives，F(xiàn)SO）等一系列管理控制體系的建立。此外，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)都可引入腐敗微生物領(lǐng)域，通過這些組學(xué)的應(yīng)用能夠更好的了解腐敗機(jī)制進(jìn)而進(jìn)行腐敗控制。同時，在腐敗微生物的檢測和評價方面，現(xiàn)在可以利用基于PCR擴(kuò)增的一系列分子技術(shù)和光譜技術(shù)對腐敗微生物實(shí)現(xiàn)快速檢測，并可以實(shí)現(xiàn)追蹤朔源，并有學(xué)者已開展腐敗菌腐敗基因的探尋。
但是，肉類微生物腐敗是一個涉及多種特定微生物相互作用的復(fù)雜的生態(tài)現(xiàn)象。這些微生物能夠充分利用肉中的多種生長底物而快速生長。其生長力又受到貯藏溫度、貯藏包裝環(huán)境及其他多種因素的顯著影響。肉中腐敗微生物的控制還有很遠(yuǎn)的路要走，針對肉中腐敗微生物的特性和腐敗機(jī)制，探尋多種既溫和又有效，而且不降低肉類食用品質(zhì)的控制肉類腐敗微生物的方式方法，是當(dāng)前肉類工業(yè)和肉類科研領(lǐng)域的重要任務(wù)。
