魏永忠,吴酉芝,3,吴相欢,焦凌霞

（1.上海中侨职业技术大学食品药品学院,上海 金山 201514;2.河南科技学院食品学院,河南 新乡 453003;3.上海交通大学农业与生物学院,上海 闵行 200240）

酸土脂环酸芽孢杆菌（Alicyclobacillus acidoterrestris）通常被称作耐热菌、嗜酸耐热菌、耐酸耐热菌等[1].目前研究表明,35%的果汁产品变质都与酸土脂环酸芽孢杆菌的污染有关[2],该菌导致橙汁、猕猴桃汁及果酱等酸性果蔬制品腐败变质[3],酸土脂环酸芽孢杆菌给水果加工产业造成了巨大的经济影响.目前国际贸易中明确规定每10 mL的浓缩果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌的数量不超过1个[4],因此,果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌的存在对果汁工业出口灭菌工艺也带来严峻的挑战.酸土脂环酸芽孢杆菌的芽孢具有很强的抗逆性,通过巴氏杀菌不仅不能完全杀灭该菌的芽孢,反而能激活休眠的芽孢进而促进其萌发生长[5].通过高温处理控制该菌具有较好的效果,但对果汁的营养、风味及功能特性影响较大,且其他控制方法需要耗费较大的资金投入,因此在工业应用中存在很大的局限性[6].

由于绝大部分人对果汁中添加化学抑菌剂认可度不高,所以开发出安全有效且不会对果汁品质造成影响的新型天然抑菌剂迫在眉睫,寻找天然抑菌化合物是目前食品工业研究的热点之一[7].且随着消费者健康意识的增强,具有抑菌性能的天然物质及其衍生物逐渐引起科研人员的重视,近年来对天然植物提取物安全性和抗菌活性的研究越来越多[8].天然抑菌剂具有低刺激性、无污染、安全、来源广等优点,可以在不影响食品品质和营养风味的情况下有效抑制微生物,使食品保持原有的感官状态[9-10],降低杀菌温度、时间及能耗,提高设备杀菌的效率和企业效益,因此在果汁工业中具有广泛的应用前景[11].本文系统地概述了天然化合物对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌活性、机制及应用工艺的研究进展,以期为酸土脂环酸芽孢杆菌的防治寻找新方法.

1 抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的天然化合物

目前果汁产品中酸土脂环酸芽孢杆菌的防治以高温处理为主,但是这种传统的方法对果汁的营养、风味及功能特性影响较大.其他控制方法包括高压静水压力、超临界二氧化碳和紫外线辐射等非热法巴氏杀菌技术,需要耗费较大的初始资金,因此在实践操作中存在很大的局限性[6].且由于现在人们健康意识逐步增强,在果汁中添加化学抑菌剂认可度不高.在这一背景下,开发抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的天然化合物受到广泛关注.因此,本文将就抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的天然化合物进行综述,为寻找安全高效天然抑菌剂提供理论基础.

1.1 植物源天然化合物

植物源天然化合物是以天然中草药为原料,采用物理和化学等手段按照其最终产品用途定向提取的一种或多种有效成分的化合物,且在提取过程中不会改变其有效成分结构.随着科学技术的不断发展,中草药的天然化合物提取分离技术不断提升,对植物源天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的研究逐步从粗提物精进至单一化合物的研究.

1.1.1 桉树提取物桉树叶常被用作提取精油的原料,具有较强的抗菌、消炎、防腐等作用,在食品、化工、医药等方面有着广泛的用途[12].桉树提取物对革兰氏阳性菌有较好的抑菌效果,对革兰氏阴性菌无太大影响,推测从桉树中提取的化合物不能通过革兰氏阴性菌的脂多糖层.Takahashi等[13]测定了26种桉树叶提取物对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌效果,研究表明,蓝桉、斑叶桉和蛇叶桉提取物的黄酮类化合物对酸土脂环酸芽孢杆菌的有显著的抑菌效果.

1.1.2 石榴提取物石榴提取物是一种强抗氧化剂,具有抗关节炎、减轻糖尿病、改善视力、保护心脏等多种功效[14],该提取物中的酚类物质可产生高分子单宁,可与细胞中的蛋白质结合,降低细胞的通透性,也可与机体中的金属离子相结合影响其酶活性,使其具有抑菌性[15-16].Turkyilmaz等[17]研究发现,石榴提取物对革兰氏阳性菌和阴性菌均有较好的抑菌效果.Molva等[18]发现新鲜石榴汁处理过的酸土脂环酸芽孢杆菌菌落数下降明显,且通过扫描电镜观察处理过的菌体表面受损穿孔严重.这一结果表明,石榴提取物具有抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的作用.

1.1.3 迷迭香提取物迷迭香中提取出的迷迭香精油、抗氧化剂等提取物具有抑菌、抑制油脂氧化和改善食品风味等作用,已广泛应用于食品加工等多个领域中[19-20].据报道,酸土脂环酸芽孢杆菌营养菌体的生长在迷迭香提取物的作用下会受到抑制,但其芽孢的生长不受影响[21].Piskernik等[22]研究表明,在含105CFU/mL的酸土脂环酸芽孢杆菌的苹果汁中,加入不同迷迭香提取物后,酸土脂环酸芽孢杆菌的芽孢数均受到不同程度的抑制.因此,迷迭香提取物对酸土脂环酸芽孢杆菌的菌体及芽孢均有一定程度的抑制作用.

1.1.4 胡椒属提取物胡椒属中一些物种因具有生物活性而具有重要的药用特性.有报道称Peltatum胡椒具有抗流感和抗氧化能力,且可被用于治疗疟疾.从该胡椒的叶子中获得的提取物具有多种生物学功能,包括杀幼虫能力[23].Ruiz等[24]研究表明,异戊烯基色烯是胡椒提取物中抑菌的主要成分,且在相同浓度胡椒提取物的作用下试验组酸土脂环酸芽孢杆菌芽孢数均受到明显抑制.Isabela等[25]研究发现,Peltatum胡椒提取物在低浓度下可使酸土脂环酸芽孢杆菌芽孢菌落数明显降低.

1.1.5 柠檬烯柠檬烯又称苎烯,广泛存在于橙皮精油等天然植物精油中,可挥发出柠檬香气,具有良好的抑菌性[26].Maldonado等[27]研究了柠檬烯对麦芽汁肉汤培养基（MEB培养基）和柠檬浓缩汁中的酸土脂环酸芽孢杆菌的影响,结果表明,柠檬烯在MEB培养基和柠檬浓缩汁中均能完全抑制酸土脂环酸芽孢杆菌孢子的萌发.

1.1.6 蛋白酶类木瓜和菠萝蛋白酶分别是从番木瓜和菠萝中提取的蛋白水解酶.研究表明木瓜蛋白酶及菠萝蛋白酶对多种细菌都有抑制作用,且无毒无害,不易突变[28].Anjos等[29]研究了这两种蛋白酶对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌效果,发现木瓜蛋白酶及菠萝蛋白酶对酸土脂环酸芽孢杆菌均具有抑制作用.

1.1.7 百里香酚百里香酚是百里香精油的一种成分,主要由百里香草、香青兰、麝香草等天然伞形科植物提取而成,且具有抗氧化性、抗炎抑菌等功能[30-31],可在贮藏期间保证食品品质.据报道,百里香酚对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和口腔致病菌等均能有效地控制[32].Rui等[33]研究发现,质量浓度均为0.25 mg/mL的百里香酚对酸土脂环酸芽孢杆菌营养菌体MIC和MBC具有较强的抑制作用.

1.1.8 肉桂酸和绿原酸肉桂酸是一种酚类化合物,存在于许多水果（如蔓越莓和李子）和香料（如肉桂和丁香）中.已有研究表明,这种天然化合物对酸土脂环酸芽孢杆菌的生长有抑制作用[34].绿原酸广泛存在于水果和蔬菜（如胡萝卜、梨、西红柿和红薯）以及咖啡和茶中,是一种多酚物质.据报道,绿原酸可作为细菌病原体、酵母菌和霉菌的抗菌剂[35-36].Rui等[37]研究发现,肉桂酸和绿原酸在AAM培养基中对酸土脂环酸芽孢杆菌均具有良好的抑制作用,且在苹果汁中的抑菌效果也相差不大.

1.1.9 丁香油丁香油是一种从丁香花蕾中提取的天然植物精油,由于其主要化合物质含丁香酚量为63%~85%,可与细菌细胞膜相互作用并破坏DNA的合成,从而达到抑菌效果[38-39].Alina等[40]研究发现丁香油通过使酸土脂环酸芽孢杆菌生物膜释放胞外多糖,从而导致其黏附力下降,诱导其从加工产品表面脱落.生物被膜的减少使得酸土脂环酸芽孢杆菌表面的形态如高度、表面粗糙度和表面面积的差异等发生了实质性的变化,酸土脂环酸芽孢杆菌菌体生长因此受到抑制.

1.1.10 香豆酸香豆酸广泛存在于禾本科植物的茎干中,是一类生物活性较高的内酯类化合物,通常作为食品添加剂应用于食品当中[41].Li等[42]研究发现,香豆酸对酸土脂环酸芽孢杆菌营养细胞和孢子均具有一定的抑制作用.

1.2 动物源天然化合物

动物源天然化合物对果蔬制品有较好的保鲜及抑菌效果,且原料来源较为丰富,不危害环境.随着近年来动物源天然化合物成为天然抑菌剂的研究热点,国内外学者开始将其应用于抑制果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌的研究.

1.2.1 壳聚糖壳聚糖一般可从蟹、虾及小龙虾的壳中提取.其具有优良的生物相容性、微生物降解性、安全性及抗菌活性等良好性能[43].壳聚糖一般用于真菌、细菌和病毒的抑菌剂[44].Falcone等[45]研究了壳聚糖对酸土脂环酸芽孢杆菌的影响,发现高壳聚糖添加量会形成孢子薄片,此时能有效抑制酸土脂环酸芽孢杆菌孢子的生长.Tastan和Baysal等[46]研究壳聚糖对苹果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌的芽孢生长影响时发现,其对酸土脂环酸芽孢杆菌的芽孢生长无明显影响.因此,壳聚糖对果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌活性仍需更进一步研究.

1.2.2 溶菌酶溶菌酶广泛存在于唾液、眼泪、鸡蛋等生物液体和组织中,是一种常见的绿色天然抑菌剂,主要作用于革兰氏阳性菌,尤其是嗜热菌[47].Molva等[48]将酸土脂环酸芽孢杆菌孢子分别接种于苹果汁和培养基中,结果表明,固定化溶菌酶对芽孢的抑制效果优于对营养菌体的抑制,但溶菌酶的活性与剂量有关,并且受外部条件的影响.

1.3 微生物源天然化合物

自然界中,微生物资源丰富且多样,易获取,成本低廉.近几年,随着分子生物学技术的不断发展,通过不断对微生物的代谢产物（生物碱、激素、毒素及抗生素等）进行研究和开发,学者们也开始致力于寻找能够抑制果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌活性的微生物源天然化合物.

1.3.1 肠道菌素肠道菌素（Enterocin AS-48）是一种细菌素,在化学成分、分子结构、遗传决定因素以及对食源性抗菌活性方面有着广泛的研究[49].Grande等[50]研究发现,在37℃条件下,Enterocin AS-48可有效灭活天然橙汁和苹果汁中的酸土脂环酸芽孢杆菌营养菌体,接种了酸土脂环酸芽孢杆菌营养细胞的桃汁和葡萄柚汁,在添加了Enterocin AS-48后可被有效保护60 d不受污染.因此,Enterocin AS-48对酸土脂环酸芽孢杆菌具有一定抑制作用.

1.3.2 双歧杆菌素双歧杆菌素（Bificin C6165）是一种新型可用于抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的细菌素,是肠道的重要有益微生物代谢产物之一,具有多重生物功能,如抗衰老、增强免疫、改善肠道等.Pei等[51]研究发现,存在于商业果汁中的酸土脂环酸芽孢杆菌营养细胞可被双歧杆菌素C6165灭活,在低pH值（3.5）和高温下（45℃）其抑菌活性更强.

1.3.3 乳酸链球菌素乳酸链球菌素（Nisin）是食品药品管理局允许使用的一种天然肽类细菌素.Nisin可有效抑制革兰氏阳性菌以及部分芽孢杆菌的孢子,由于其高效、无毒、安全,目前被大部分国家作为食品防腐剂[52].Komitopoulou等[53]研究了Nisin的抑菌活性发现,在25℃条件下,Nisin对酸土脂环酸芽孢杆菌孢子形成具有一定抑制作用.Yamazaki等[54]研究发现,在pH值较低的酸性果汁中Nisin对酸土脂环酸芽孢杆菌有良好的抑菌效果,因此Nisin抑菌活性受pH值的影响.Aryádina等[55]研究发现,Nisin对果汁中的酸土脂环酸芽孢杆菌具有杀菌作用.

以上结果表明,天然动、植物以及微生物提取物存在着抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的能力,具备工业开发应用前景,但仍需对其作用机制、工艺应用进一步深入探究.

2 天然化合物对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌机制

天然化合物的抑菌机理研究成果较多,且绝大多数天然抑菌化合物来自于植物中[56].对于大多数天然抑菌物质而言,主要是通过多位点机制杀死或抑制微生物的生长,其作用机理主要分为:通过影响细菌胞内遗传物质的合成（蛋白质合成、DNA的复制与转录）,抑制微生物的生长与繁殖;破坏菌体细胞膜、细胞壁的结构,使菌体无法维持基本形态,增加其通透性使胞内物质（如核酸、蛋白质等）外泄;抑制细菌的能量代谢、呼吸作用等[57].

2.1 影响胞内蛋白活性

蛋白质作为细胞和组织的重要组成成分,是生命活动的物质基础.当细胞内蛋白质合成受到阻碍时,将对细胞的生理机能造成严重危害.酶作为一类活细胞产生的特异性生物催化剂,绝大部分的酶属于蛋白质类,因此酶的活性在生命活动中起到了重要作用[58-59].

Li等[42]研究发现,经香豆酸的处理后,通过琼脂糖凝胶阻滞和荧光光谱分析,发现香豆酸会嵌入酸土脂环酸芽孢杆菌的胞内DNA双螺旋槽中,从而导致胞内蛋白降解.这一结果表明,香豆酸会对酸土脂环酸芽孢杆菌的细胞膜完整性进行破坏,导致其胞内ATP减少,细胞形态出现畸形,从而造成正常的细胞功能出现损害,发挥抑菌效果.

2.2 抑制生物膜的形成

研究表明,细菌生物膜是一种被胞外聚合物所包裹的细菌群体,其结构复杂,内部分布不均,同时也是绝大多数微生物在自然界当中的一种生存方式.细菌可以通过形成生物膜来增强自身的抵抗力,促进其增长与繁殖[60].对细菌生物膜进行不断研究发现,由于细菌生物膜的特殊结构,除了能够增强其抵抗恶劣的自然环境能力外,还能降低抗生素等抑菌剂的敏感性,因此寻找新型治疗生物膜感染的天然抑菌剂迫在眉睫[61].

Alina等[40]研究发现丁香油通过使酸土脂环酸芽孢杆菌生物膜释放胞外多糖,从而导致其黏附力下降,诱导其从加工产品表面脱落.当丁香精油体积分数为0.05%时,可导致加工产品表面酸土脂环酸芽孢杆菌生物膜减少25.1%~65.0%,生物膜的减少使得酸土脂环酸芽孢杆菌表面的形态如高度、表面粗糙度和表面面积的差异等发生了实质性的变化,菌体生长受到抑制.因此该结果表明,丁香油可作为一种良好的抗生物膜剂.

2.3 破坏细胞膜结构

细胞膜作为阻挡胞外物质自由出入细胞的屏障,能够维持胞内环境稳定及物质代谢正常,保证各种生化反应有序进行.当细胞膜被破坏,菌体生命活动将会出现异常.研究发现,天然抑菌剂能够通过破坏微生物菌体和芽孢的形态及细胞膜结构,增加细胞通透性,使其胞内成分（核酸、蛋白质等）外泄,从而达到抑菌效果[62].

Rui等[33]研究发现,经百里香酚处理后的酸土脂环酸芽孢杆菌营养菌体和芽孢的核酸和蛋白质渗漏量明显增加,对细菌蛋白质的SDS分析发现,可溶性蛋白损失严重,因此百里香酚通过破坏细胞和芽孢的完整性起到抑菌效果.经肉桂酸和绿原酸处理后的酸土脂环酸芽孢杆菌细胞形态受损严重,蛋白质及核酸泄漏量增加[37].Aryádina等[55]研究发现,通过AFM地形图像显示,在用Nisin处理后,酸土脂环酸芽孢杆菌的营养细胞的细胞框架发生了显著的结构变化.Grande等[54]通过扫描电子显微镜检测发现,经肠道菌素处理过的酸土脂环酸芽孢杆菌菌体形态和孢子的结构发生了严重的损伤.以上结果表明,百里香酚、绿原酸、肉桂酸、Nisin以及肠道菌素均通过膜破坏的方式发挥抑菌效果.

目前,抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的天然化合物种类虽多,但对天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的机理研究却比较浅显,天然化合物对于抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的机理研究主要集中在:破坏胞内蛋白和遗传物质、抑制生物膜的形成、损伤菌体细胞膜及细胞壁、破坏细菌形态等初步研究阶段,仍需进一步对其抑菌机理进行研究.目前绝大多数天然化合物存在着难以应用的问题,还需深入探索天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的工艺及其应用.

3 天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌工艺及其应用

酸土脂环酸芽孢杆菌给果汁行业带来了巨大的影响及经济损失,因此果汁加工产业需要快速高效、绿色安全,且不影响果汁产品品质的灭菌技术来控制酸土脂环酸芽孢杆菌[63].目前抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的天然化合物及其相关作用机理已有不少研究,但其工业应用较少.

3.1 天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌工艺

3.1.1 作用浓度随着对天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的研究不断深入,天然化合物合适抑菌浓度可为后续果汁加工产业提供理论数据,既能解决某些天然化合物成本较高的问题,又能保证良好抑菌效果.

Takahashi等[13]通过研究发现,桉树提取物在较低质量浓度下（1.0~31 g/L）有较好的抑菌效果,且利用桉树提取物开发了新型的抗菌药剂.这种抗菌剂目前被用于湿纸巾及其他商品的配方中,还未应用于果汁,其对果汁的感官影响及抑菌机制有待进一步探索.Alina等[40]研究发现丁香油可作为一种良好的抗生物膜剂,添加体积分数为0.05%的丁香精油即可导致表面上的生物膜减少25.1%~65.0%.此外,丁香油与苹果或柑橘等多种果汁的感官特征相似,不影响产品的口感,甚至能提升香气,但此方法开销较大,因此在果汁中应用需进一步研究.Falcone等[45]研究了壳聚糖对酸土脂环酸芽孢杆菌的影响,发现壳聚糖在培养基中的最佳添加量为1.4 g/L.壳聚糖因其安全性能较好在食品加工业中极具开发前景,但其在实际应用中抑菌效果如何,仍有待深入研究.Ruiz等[24]研究表明,异戊烯基色烯是胡椒提取物中抑菌的主要成分,其最低抑菌质量浓度为7.8 μg/mL.在果汁中添加胡椒提取物可有效的抑制酸土脂环酸芽孢杆菌,胡椒独特的辛辣味对果汁的感官影响较大,因此在实际应用中存在一定缺陷.Isabela等[25]研究发现,Peltatum胡椒提取物的最低抑菌质量浓度为31.25 μg/mL.Maldonado等[27]研究表明,柠檬烯抑菌效果良好,在不同体积分数下（0.08%,0.12%,0.16%）均能完全抑制酸土脂环酸芽孢杆菌孢子的萌发,其独特的香气能使果汁产品更富有风味,可进一步深入研究其作用机制及在果汁加工工艺中的应用.Anjos等[29]研究了两种蛋白酶对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌效果,发现木瓜蛋白酶对酸土脂环酸芽孢杆菌的MIC和MBC分别为0.98 μg/mL和3.91 μg/mL,菠萝蛋白酶对酸土脂环酸芽孢杆菌的MIC和MBC分别为62.5 μg/mL和250 μg/mL,且两种酶对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑制有协同作用.木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌机制还需进一步研究.Rui等[33]研究发现,百里香酚对酸土脂环酸芽孢杆菌营养菌体的MIC和MBC均为0.25 mg/mL.但由于组成的特殊性,是否会对人体造成影响,还需更进一步研究.Rui等[37]研究发现,肉桂酸和绿原酸在AAM培养基中对酸土脂环酸芽孢杆菌的MIC值分别为0.37和2.00 mg/mL,MBC值分别为0.5和4.0 mg/mL,在苹果汁中的抑菌效果也相差不大.这种酚类物质由于其本身就存在于水果中,因此作为抑菌剂加入果汁中对其品质影响较小,且安全性高.Li等[42]研究发现,香豆酸对酸土脂环酸芽孢杆菌孢子的MIC为0.2 mg/mL,但MBC＞1.6 mg/mL.而香豆酸对酸土脂环酸芽孢杆菌的MIC和MBC均为0.2 mg/mL.在苹果汁中添加香豆酸可增加总酚含量和ABTS自由基清除活性,且对pH值、总可溶性固形物、色泽和感官品质无显着影响.这些研究结果表明,香豆酸有望成为抑制果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌的替代剂或补充剂,从而应用于食品工业中.

上述结果表明,绝大部分天然化合物在较低浓度下即可对酸土脂环酸芽孢杆菌的营养菌体及其芽孢进行抑制或杀灭.随着研究的不断深入,发现部分天然化合物化学结构特殊性,是否会对人体造成影响,以及部分天然化合物存在特殊气味,对果汁产品的感官品质等存在着一定的影响.因此,其实际应用还需要进一步的研究.

3.1.2 作用温度对天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的作用温度进行研究,可为食品加工保藏提供新思路.

Pei等[53]研究发现,存在于商业果汁中的酸土脂环酸芽孢杆菌营养细胞可被质量浓度为40 μg/mL的双歧杆菌素C6165灭活,在低pH值（3.5）和高温下（45℃）其抑菌活性更强.通过显微镜观察Bificin C6165处理过的菌体出现菌体损伤和细胞溶解的现象.添加Bificin C6165可降低酸土脂环酸芽孢杆菌的耐热性,但对其孢子的抑制效果不显著.因此,在食品工业应用中仍需更进一步研究.Soko owska等[48]将酸土脂环酸芽孢杆菌孢子分别接种于苹果汁和培养基中,溶菌酶的MIC在27℃、35℃和43℃下分别为10 mg/L、2.5 mg/L和1.25 mg/L.在选定的非抑制剂量下,溶菌酶（0.3~2.5 mg/L）与相应温度下的对照相比延长了滞后时间.此外,滞后时间与溶菌酶质量浓度在27℃和35℃之间存在很强的线性关系（R2＞0.98）.

以上研究表明,可通过有效控制物理变量提高天然化合物对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌性能.

3.1.3 作用时间通过对天然化合物抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的时间长短进行研究,可为果汁产品储存条件及保质期提供基础理论数据支持.

Molva等[18]在新鲜石榴汁中加入106CFU/mL的酸土脂环酸芽孢杆菌,处理约11 d后,菌落数下降.同时将酸土脂环酸芽孢杆菌加入含有石榴提取物的苹果汁中处理24 h,可使初始菌落数下降明显.石榴提取物可作为新型抑菌剂应用于果汁保藏,但其抑菌时间较长,因此需改善和创新其抑菌方式,还需进一步研究.Piskernik等[22]研究表明,在苹果汁中加入迷迭香提取物并没有改变苹果汁的感官性质,且在含105CFU/mL的酸土脂环酸芽孢杆菌的苹果汁中,加入V20和V40两种迷迭香提取物培养8 h后,芽孢数下降,且加入迷迭香后果汁的气味、色泽无明显变化.迷迭香提取物可以作为苹果汁的天然添加剂,进一步应用于果汁加工行业中.Li等[42]研究发现,在MIC下往苹果汁中添加香豆酸,可以让酸土脂环酸芽孢杆菌菌体数量下降,并在7 d内能有效抑制其孢子的萌发.在4℃的低温贮藏条件下,添加香豆酸可进一步加速了酸土脂环酸芽孢杆菌的死亡,且死亡时间与对照相比从5 d缩短至3 d.Grande等[54]研究发现,在37℃条件下,质量浓度为2.5 μg/mL的Enterocin AS-48可有效灭活天然橙汁和苹果汁中的酸土脂环酸芽孢杆菌营养菌体,1 d未见细菌生长,接种了酸土脂环酸芽孢杆菌营养细胞的桃汁和葡萄柚汁,可有效保护60 d不受污染.肠道菌素在非热条件下也有良好的抑菌效果,因此可有效避免高温处理给果汁产品带来的影响.但肠道菌素若应用于果蔬产品加工中,摄入过量是否会引起健康问题,还需进一步研究.

上述研究结果表明,不同天然合物对酸土脂环酸芽孢杆菌的作用时间不同,但部分天然化合物是否会由于食用过量对人体健康造成影响均未有定论.因此,寻找快速高效、绿色安全、未影响品质的天然抑菌化合物及抑制酸土脂环酸芽孢杆菌工艺,仍是下一步研究的重点内容.

3.2 在果汁工业中的应用

目前,Nisin是市场上唯一被应用于果汁工业中控制酸土脂环酸芽孢杆菌的天然抑菌化合物.1969年,世界卫生组织和联合国粮食及农业组织允许Nisin作为食品添加剂在全球范围内进行使用,在1990年,我国也将Nisin作为食品添加剂允许应用于食品当中[64].Pasamontes等[65]在果汁中添加Nisin作为食品添加剂,发现其能够明显抑制果汁中的酸土脂环酸芽孢杆菌及其芽孢的生长.进一步研究发现,Nisin用于苹果汁中抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的效果并不理想.有研究通过将Nisin与其他物理化学等方式协同作用,以期达到更好的抑制果汁中酸土脂环酸芽孢杆菌的效果[66].因此,天然化合物对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑制作用虽已有不少研究,但其如何在果汁工业中更好的应用仍需更进一步研究.

4 展望

天然化合物如植物源提取物、动物源提取物以及微生物源提取物等作为绿色抑菌剂而受到广泛研究.开创新型技术来抑制和杀灭酸土脂环酸杆菌是目前主要研究和探索的方向,这些方法可以有效避免传统理化杀菌技术影响产品品质和营养风味的缺点,天然抑菌物质虽然成为新型灭菌技术研究热点及今后研究的重点方向,但仍然存在一些需重点深入研究的问题：（1）天然抑菌化合物提取率低等仍是目前急需解决的问题,需通过研究不同化合物自身的理化性质,寻找适宜方法来提高提取率,优化提取工艺;（2）绝大部分植物抑菌剂还停留在对粗提物的研究上,起抑菌作用的具体化学成分尚未发现;（3）某些果汁中某些组分可能会与抑菌物质存在不定性的相互作用,导致其抑菌活性降低甚至丧失,在果汁工业中添加此类天然化合物仍有待进一步研究和完善;（4）大部分天然抑菌化合物存在着特殊味道,可能会对果汁感官品质造成一定的影响,存在着难以应用的缺点;（5）虽然已知大量的天然化合物可有效抑制酸土脂环酸芽孢杆菌的生长,但其机制研究主要停留在细胞膜组成变化、细菌菌体形态、孢子结构变化、胞内蛋白活性等初步研究阶段,具体是何种抑菌基因表达起到的抑菌作用有待进一步研究和发现.随着对天然抑菌化合物作用于酸土脂环酸芽孢杆菌调控机理的探索,开创既能杀菌又能维持食品风味和品质的绿色高效危害控制新技术,不仅为控制酸土脂环酸芽孢杆菌污染及食品保藏提供了理论基础,同时在医药加工、食品加工等实际应用方面有着重要意义.