冻干无细胞上清液（来自Lacticaseibacillus paracasei B1和Lactiplantibacillus plantarum O24）对熟猪肉香肠部分质量参数的影响

《Meat Science》：Effect of lyophilized cell-free supernatant dose from Lacticaseibacillus paracasei B1 and Lactiplantibacillus plantarum O24 on selected quality parameters of cooked pork sausages

本研究评估了冻干Lactiplantibacillus plantarum O24和Lacticaseibacillus paracasei B1细胞-free上清液（CFS）对4℃储存21天煮猪肉香肠物理化学性质的影响，包括水分活性、pH、氧化还原电位、TBARS、颜色和质地。结果表明CFS显著改变这些参数，且效果因菌株和剂量而异。低剂量B1菌株能更好地维持氧化稳定性和质地，而高剂量O24菌株可能导致负面效应。

　　

保罗娜·凯斯卡（Paulina K?ska）|乔安娜·斯塔德尼克（Joanna Stadnik）|马塞利娜·卡尔博维亚克（Marcelina Karbowiak）|多罗塔·齐埃林斯卡（Dorota Zielińska）

波兰卢布林生命科学大学食品科学与生物技术学院动物食品技术系，Skromna 8号，20-704卢布林

摘要

本研究评估了来自Lactiplantibacillus plantarum O24和Lacticaseibacillus paracasei B1的冻干无细胞上清液（CFS）对冷藏21天的熟猪肉香肠物理化学性质的影响。分析的参数包括水分活度（a_w）、pH值、氧化还原电位（ORP）、TBARS值、颜色（L*, a*, b*, C*, h°）以及质地。

CFS的添加提高了生产后的水分活度（a_w），其效果因菌株和浓度而异。在储存过程中，a_w值下降，尤其是使用L. plantarum O24 CFS时。CFS还导致了剂量依赖性的pH值降低，而对照组样品的pH值在14天内保持稳定。ORP和TBARS值随着CFS的添加而上升，表明氧化活性增强，尤其是在较高剂量下。

颜色分析显示，由于CFS的作用，初始的亮度（L*）和红色（a*）有所下降，随后趋于稳定。颜色变化的程度取决于菌株和剂量。质地测试表明，CFS以剂量依赖的方式降低了香肠的硬度，其中使用2% L. plantarum O24 C处理的香肠软化程度最明显。所有处理过的样品的弹性、胶粘性和咀嚼性也有所下降。

总之，冻干CFS显著改变了香肠的物理化学特性，这种变化与菌株和剂量有关。高剂量的CFS，特别是来自L. plantarum O24的CFS，对质地和氧化稳定性产生了负面影响。然而，较低或中等剂量的CFS，尤其是来自L. paracasei B1的CFS，显示出改善均匀性和保持冷藏期间质量的潜力。这些发现支持了CFS作为清洁标签添加剂的潜力，尽管仍需进一步研究以优化感官质量和保质期。

引言

肉类及其制品是饮食的重要组成部分。它们的热量和营养价值取决于多种因素，如原料肉的类型、加工方法（包括热处理、研磨程度以及肉与脂肪的比例）以及添加的成分。然而，尽管存在这些差异，肉类制品的保质期通常较短。这主要是由于它们含有较高的蛋白质和氨基酸，为腐败和病原微生物提供了适宜的生长环境。此外，高水分含量和水分活度促进了不希望存在的腐生性和病原微生物的生长（Comi和Iacumin，2025；Pal、Ayele、Patel和Dulo，2018）。蛋白质和脂肪的存在也使肉类容易发生氧化反应，从而影响感官质量，导致变色、质地恶化以及消费者无法接受的酸败气味。微生物污染和氧化的共同作用对食品安全构成了威胁（Domínguez等人，2021）。为了克服这些挑战，人们在肉类制品的生产中开发了各种保存策略，包括使用化学添加剂。乳酸菌也被用于发酵过程，它们产生的代谢物（如乳酸和其他有机酸、细菌素、脂肪酸或其他具有强抗氧化和抗菌能力的化合物）能有效抑制微生物腐败和氧化降解。因此，乳酸菌（LAB）被用于提高发酵肉制品的质量（Cocolin，2025；Rodríguez-Marca、Domenech-Coca、Nakamura、Ortega-Olivé和Puigbò，2025）。然而，乳酸菌必须保持活性才能发挥保护作用，这使得它们不适合用于高温处理的肉类制品。一种有前景的替代方法是使用无细胞上清液（CFS），其中含有乳酸菌生长过程中产生的生物活性代谢物以及培养基中的残留营养物质（Manassi等人，2022）。通过应用CFS，可以在不要求乳酸菌存活的情况下将其有益化合物引入肉类制品中，使其特别适用于熟食或高温处理食品。具有GRAS（普遍认为安全）资格的乳酸菌菌株可用于制备CFS，这些菌株通常具有增强食品健康益处的益生菌特性。此外，CFS在4至35°C的温度范围内可稳定保存1至5个月（Mani-López、Arrioja-Bretón和López-Malo，2022；Moradi等人，2020），通过干燥、浓缩或冻干可以进一步延长其保质期（Arrioja-Bretón、Mani-López、Palou和López-Malo，2020；Moradi等人，2020）。这使得CFS成为一种实用且安全的食品添加剂，因为其代谢物通常是无毒的；然而，根据文献报道，在某些情况下，某些生物胺或D-乳酸可能对健康构成风险（Obis、Paris和Ouwehand，2024）。

来自乳酸菌的CFS由于含有有机酸、脂肪酸、细菌素、二乙酰、过氧化氢（H₂O₂）等化合物，表现出抗菌作用，这些化合物可以抑制细菌生长、生物膜形成和微生物活性（Mani-López等人，2022；Wang等人，2021）。多项研究成功将CFS直接应用于生肉（Moradi、Mardani和Tajik，2019），作为抗菌包装的可食用涂层（del Carmen Beristain-Bauza、Mani-López、Palou和López-Malo，2016；?ncili等人，2023），或作为腌料（Arrioja-Bretón、Mani-López、Bach和López-Malo，2020），或通过浸泡或喷涂来延长肉的微生物质量和保质期。文献证实了CFS在控制微生物污染引起的食品腐败方面的有效性。例如，Arrioja-Bretón、Mani-López、Palou和López-Malo（2020）证明，由Lactobacillus plantarum产生的CFS对Escherichia coli、Staphylococcus aureus、Salmonella Typhimurium和Listeria monocytogenes具有抗菌作用。此外，Wang等人（2023）报告称，添加0.5%的Lactiplantibacillus plantarum 90 CFS可以抑制碎牛肉凝胶中的微生物生长，并延长其保质期，而不会显著改变pH值、烹饪损失、颜色或质地。然而，较高的CFS浓度会以剂量依赖的方式影响这些参数。

除了抗菌特性外，CFS还表现出抗氧化活性，有助于其作为生物防腐剂的功能（Bharti、Mehta、Mourya和Ahirwal，2017）。然而，优化CFS的生物活性潜力（如抗氧化活性）需要多方面的方法，因为抗氧化化合物因菌株而异，且培养基的组成复杂，培养基本身也可能具有抗氧化特性（Feng和Wang，2020）。CFS的抗氧化机制还受到评估方法的影响，因为不同的测试针对不同的抗氧化机制（Hosseinzadeh等人，2024；Xing等人，2015）。尽管关于CFS在成品肉制品中的抗氧化特性的研究有限，但一些研究表明它可以降低肉中的TBARS水平（Moradi、Tajik、Mardani和Ezati，2019）。将CFS作为生物防腐剂加入食品中可以改变其物理化学和感官特性。冻干CFS通过减少食品基质的变化，提高了其稳定性和可用性。然而，Moradi、Mardani和Tajik（2019）指出，CFS在培养基中的效果优于在复杂食品基质（如肉类）中的效果，这是由于溶解度、吸附作用和与肉类成分的相互作用差异所致。

尽管乳酸菌（LAB）已经得到了广泛研究，但每种新发现的菌株都需要进行单独的表征。Lacticaseibacillus paracasei B1（GenBank登录号：CP161807、CP161808）是从传统的波兰地区羊奶酪中分离出来的，而Lactiplantibacillus plantarum O24（GenBank登录号：CP157747–CP157755CP157747CP157748CP157749CP157750CP157751CP157752CP157753CP157754CP157755）来自发酵黄瓜，这些菌株在文献中的描述尚不充分，且具有较大的功能潜力。

对这两种菌株的全基因组分析发现了多个与细菌素生物合成相关的区域。L. paracasei B1中发现了12个与细菌素相关的区域，包括两个主要簇（AOI_1和AOI_2），编码与乳球菌素、肠球菌素X、肉球菌素（IIa类）和肠溶素A相关的细菌素，以及相应的免疫和调节蛋白（Karbowiak、Kruk、Szymański和Zielińsk，2025）。同样，L. plantarum O24的基因组分析显示了丰富的细菌素生产遗传潜力，多个基因簇位于染色体和质粒上。鉴定出的簇主要编码属于plantaricin家族的细菌素，以及参与免疫、调节和运输的蛋白质（Karbowiak、Kruk等人，2025）。

这两种菌株产生的抗菌化合物是蛋白质类物质，对蛋白酶敏感，并且具有很高的热稳定性和酸稳定性。L. paracasei B1和L. plantarum O24的无细胞上清液显示出对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌（包括Listeria monocytogenes、Escherichia coli O157:H7和Salmonella Enteritidis）的广谱抗菌活性。此外，这两种菌株还产生了有机酸，主要是乳酸、葡萄糖酸和乙酸，以及酚类化合物，这些都有助于它们的抗氧化活性（Karbowiak等人，2025；K?ska等人，2025）。

因此，本研究的目的是评估来自Lacticaseibacillus paracasei B1和Lactiplantibacillus plantarum O24的不同剂量的冻干无细胞上清液（CFS）对熟猪肉香肠选定质量属性的影响。研究重点关注CFS添加如何影响产品的物理化学性质、脂质氧化、颜色和质地，旨在评估其作为天然功能性成分的潜力，以支持产品在冷藏储存期间的质量保持。假设根据所应用的剂量，冻干CFS可以改善猪肉香肠的物理化学质量，限制氧化过程，并对颜色和质地等感官相关参数产生积极影响，从而有助于保持热处理食品的整体质量。

获取和冻干无细胞上清液（CFS）的方法

本研究选择了两种乳酸菌菌株：Lacticaseibacillus paracasei B1（GenBank登录号：CP161807和CP161808）以及Lactiplantibacillus plantarum O24（GenBank登录号：CP157747–CP157755）。这些菌株来自华沙生命科学大学人类营养研究所的食品烹饪与食品卫生系菌种收藏（波兰）。

CFS对熟猪肉香肠的水分活度、pH值和氧化还原电位的影响

表1清楚地列出了变量（x）和时间对熟猪肉香肠参数的影响。表2展示了CFS变体对熟猪肉香肠水分活度（a_w）的影响。在测试的变体中，添加了2% L. plantarum O24 CFS的样品（O24_2；0.976）具有最高的水分活度值，与B1_0.5变体（0.970）相比有显著差异（P<0.05）。如表3所示，主要

CFS对熟猪肉香肠的pH值、水分活度和氧化还原电位的影响

科学报告证实了不同乳酸菌产生的CFS对肉类物理化学性质（包括pH值）的影响。例如，向碎牛肉中添加3.5%（35 mg/g）的L. salivarius BU2培养物产生的冻干CFS可以在6天内稳定牛肉的pH值（Moradi、Tajik等人，2019），而1%的冻干产品添加量未能防止碎牛肉出现对照变体特有的pH值变化（即pH值升高）

结论

本研究证明，冻干CFS的添加显著影响了熟猪肉香肠的物理化学性质，这种影响取决于菌株和剂量。根据物理化学参数（pH值、水分活度（a_w）、氧化还原电位（ORP）、TBARS值、颜色和质地分析，来自Lacticaseibacillus paracasei B1的CFS比Lactiplantibacillus plantarum O24显示出更有利的效果

CRediT作者贡献声明

保罗娜·凯斯卡（Paulina K?ska）：撰写——初稿、可视化、方法论、研究、数据分析、概念化。乔安娜·斯塔德尼克（Joanna Stadnik）：撰写——审稿与编辑、监督。马塞利娜·卡尔博维亚克（Marcelina Karbowiak）：撰写——审稿与编辑、方法论、研究。多罗塔·齐埃林斯卡（Dorota Zielińska）：撰写——审稿与编辑、方法论。

未引用的参考文献

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。