介电屏障放电冷等离子体与EGCG对产气荚膜梭菌孢子灭活作用及盐烤鸡肉品质变化的影响

《Food Control》：Effects of dielectric barrier discharge cold plasma and EGCG on inactivation of Clostridium perfringens spores and quality changes of salt-baked chicken

冷等离子体（CP）与EGCG协同处理可显著灭活盐焗鸡肉中的志贺氏菌孢子，降低其热抗性，并延缓脂质氧化，延长保质期。摘要：本研究评估了CP和EGCG单独及联合处理对盐焗鸡肉中C. perfringens孢子的灭活效果及食品品质影响。结果表明，CP在90 kV/600 s处理下使孢子热抗性比降至0.5%，且与EGCG联用可更有效抑制挥发性基本氮（TVB-N）和脂质氧化。

　　

王月|林一琳|李晓晴|刘胜鹏|李秀华|于逸刚

华南理工大学食品科学与工程学院，中国广州510641

摘要

产孢微生物对食品安全和防腐败具有重大挑战。本研究探讨了介质阻挡放电冷等离子体（CP）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）对产气荚膜梭菌孢子灭活以及盐烤鸡肉在36天储存期间品质变化的影响。根据电压和时间的不同，CP处理使孢子和总活菌数分别减少了0.01至0.90 log CFU g^-1和0.28至1.91 log CFU g^-1。经过CP处理的孢子在80°C下处理10分钟后，其耐热性显著降低。在90 kV/600秒的CP处理后，盐烤鸡肉中的孢子耐热性比最低降至0.5%。吡啶-2,6-二羧酸的释放和共聚焦激光扫描显微镜观察表明，CP诱导的耐热性降低与孢子萌发和结构损伤有关。CP、EGCG以及EGCG + CP处理延长了微生物的保质期，并抑制了盐烤鸡肉在储存过程中总挥发性碱性氮含量的增加。与单独使用CP或EGCG处理相比，EGCG + CP联合应用在延缓脂质氧化方面表现出更好的效果。这些结果为将CP作为控制产气荚膜梭菌孢子和保持熟肉制品品质的非热处理策略提供了科学依据。

引言

产气荚膜梭菌是一种革兰氏阳性、厌氧、产孢细菌，广泛存在于土壤、污水系统以及温血动物的肠道中（Hassan, Elbourne, Tetu, Melville, Rood, & Paulsen, 2015）。产气荚膜梭菌会产生超过20种毒素，其中肠毒素和β毒素是导致食物中毒、坏死性肠炎和致命感染的主要原因（Gohari, Navarro, Li, Shrestha, Uzal, & McClane, 2021; Heida, et al., 2016）。据估计，在美国，产气荚膜梭菌每年导致约一百万例食源性疾病，其中肉制品是主要的传播媒介（Park, Park, & Yoon, 2014; Scallan, et al., 2011）。由于具有多层外结构，产气荚膜梭菌的内孢子能够在营养耗尽、巴氏杀菌温度、低pH值和高压等极端条件下存活并保持休眠状态（Georget, et al., 2015; Paredes-Sabja, Sarker, Setlow, Setlow, & Sarker, 2008）。当环境条件适宜时，这些孢子会萌发成营养细胞并迅速繁殖。尽管超高温是目前最有效的商业孢子灭菌方法，但它不可避免地会损害食品的营养价值和感官特性（Barbosa-Cánovas, Medina-Meza, Candogan, & Bermúdez-Aguirre, 2014; Cebrián, Condón, & Ma?as, 2017）。因此，迫切需要开发温和而有效的替代策略来控制熟肉制品中的产气荚膜梭菌孢子。

目前用于非热灭活细菌孢子的方法主要分为两类：物理处理（包括超声波、电场和化学物质）（Liang, et al., 2024; T. T. Lin, Bian, Sun, Wang, Liu, & Wang, 2022; L. H. Wang, Pyatkovskyy, Yousef, Zeng, & Sastry, 2020）和萌发抑制策略。在后者中，首先诱导耐热孢子萌发，这一过程在不同物种和菌株之间存在差异。然后在它们更敏感的营养状态下将其灭活（Lyu, et al., 2023; Sarker, Akhtar, Torres, & Paredes-Sabja, 2015）。因此，进一步了解产气荚膜梭菌的独特萌发机制和途径对于开发针对性的商业灭菌方法至关重要。高压（HHP）是一种成熟的温和处理技术，能够诱导大多数细菌物种的孢子萌发，但它对梭菌目菌株的孢子萌发效果较差（Akhtar, Paredes-Sabja, Torres, & Sarker, 2009; Kim, Shahbaz, Cho, Lee, & Park, 2021）。虽然已经开发了如压力循环和HHP辅助热处理等组合策略来克服这一问题，但HHP的高设备成本、批次操作模式和有限的食品适用性限制了其在食品灭菌中的广泛应用（Evelyn & Silva, 2016; Fekraoui, et al., 2021）。

作为一种新兴技术，大气介质阻挡放电冷等离子体（DBD-CP）因其非热处理、快速进展、经济高效以及可集成到连续生产中的优势而被提出用于孢子灭活（Bourke, Ziuzina, Boehm, Cullen, & Keener, 2018; Nasiru, et al., 2021）。CP的杀菌效果主要依赖于等离子体激活过程中产生的大量活性氧和氮物种（ROS/RNS）（Deng, Shi, & Kong, 2006; Sarangapani, Patange, Bourke, Keener, & Cullen, 2018）。次要机制还包括紫外线（UV）辐射、带电粒子和蚀刻效应（Lopes, Mota, Gomes, Delgadillo, & Saraiva, 2018; Mandal, Singh, & Singh, 2018）。这些因素共同作用会损害孢子的内膜和关键萌发相关蛋白，最终导致孢子灭活（Liao, et al., 2019; S. W. Wang, Doona, Setlow, & Li, 2016）。Tseng, Abramzon, Jackson, & Lin（2012）报告称，使用氦气作为载体气体进行大气CP处理时，产气荚膜梭菌 ATCC 3624孢子在聚苯乙烯微板中的D值为2.66分钟。然而，目前尚不清楚CP诱导的损伤是否会导致孢子萌发。为了探索协同效应并尽量减少CP对食品基质物理化学和感官品质的潜在不利影响，引入了表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）作为天然辅助剂。EGCG是一种主要存在于茶叶中的多酚类次生代谢物，其特征是含有酯键连接的没食子酰基（S. Wang, Wang, Li, Zhang, & Chen, 2025）。作为食品保存中的生物活性成分之一，EGCG的抗氧化能力和广谱抗菌活性归因于其多酚成分的高反应性（Y. L. Lin, et al., 2024; Y. L. Lin, Xuan, Fabrice, Yu, Huang, & Zhang, 2025; S. Wang, et al., 2025）。

本研究的目的是探讨CP和EGCG处理对产气荚膜梭菌孢子的影响，并优化盐烤鸡肉基质中的关键参数。通过计数孢子、评估耐热性变化以及测定吡啶-2,6-二羧酸（DPA）的释放来评估灭活效果。通过显微镜观察和确认了类似孢子萌发的反应。为了评估载体基质对CP和EGCG抗菌活性的影响，分别在盐烤鸡肉（一种模型食品系统）和PBS溶液中接种了产气荚膜梭菌孢子，并在处理后进行了计数。最后，还分析了盐烤鸡肉在储存过程中经过CP和EGCG处理后的化学性质和感官品质的变化。

材料与试剂

真空包装的即食盐烤鸡肉购自中国广州的Likoufu食品有限公司。食品级EGCG购自中国武汉的Guanwin生物技术有限公司。产气荚膜梭菌 CICC24751菌株来自中国工业微生物菌种保藏中心。磷酸盐缓冲盐水（PBS）粉末购自中国北京的Labgic科技有限公司。其他化学品购自Aladdin生化公司

CP、EGCG和热处理对产气荚膜梭菌孢子灭活效率的影响

通过测量盐烤鸡肉基质中的总孢子数量来量化CP处理对产气荚膜梭菌孢子灭活的效果。如图1A所示，从0到90 kV处理300秒后，孢子未发生显著灭活（p > 0.05）。当电压升高到110 kV和130 kV时，孢子数量分别减少了0.46和0.90 log CFU g^-1（p < 0.05）。虽然即食肉制品中产气荚膜梭菌孢子的商业灭菌通常需要

结论

本研究表明，提高CP的放电电压和处理时间可以减少盐烤鸡肉中的总活菌数和孢子数量。当CP与温和的热处理结合使用时，孢子灭活效率提高，在90 kV下处理600秒后，孢子的耐热性比最低降至0.5%。这种耐热性的显著增强可能与CP诱导的孢子休眠状态丧失有关，这一点通过DPA释放等间接指标得到了证实

CRediT作者贡献声明

刘胜鹏：验证、软件、数据管理。李晓晴：撰写 – 审稿与编辑、可视化、资源管理、数据分析。李秀华：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、数据分析、概念构思。于逸刚：监督、资源管理、项目管理、方法学、资金获取、数据分析、概念构思。林一琳：撰写 – 审稿与编辑、监督、软件管理、方法学、数据管理。王月：撰写 – 审稿与编辑

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：于逸刚拥有华南理工大学的专利。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了广东省重点领域研发项目（2025B0202130003）和广东省农业农村发展厅的农业研究和技术推广示范项目（2024年，项目编号2023-440000-58010200-9645）的支持。同时，也非常感谢华南理工大学的测试中心提供的检测服务。