《Food Control》：Effects of eugenol nanoemulsion on histamine accumulation of Xinjiang fermented sausage
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本研究探讨了eugenol纳米乳剂（EN）对新疆熏制sausage中产组胺菌（如肺炎克雷伯氏菌B118和肠球菌A226）的抑制作用，及其对细菌群落结构和组胺积累的影响。通过RT-qPCR检测HDC基因表达，结合Illumina测序分析微生物多样性，发现EN显著抑制细菌生长和组胺合成，优于传统eugenol精油，并因其缓释特性延长抑菌效果。
Pingcan Li|Honghong Yu|Shiling Lu
中国新疆石河子市石河子大学食品科学与技术学院，农产品加工与质量控制重点实验室（部省共建），邮编832000
摘要
本研究旨在探讨丁香酚纳米乳液（EN）对从新疆香肠中分离出的Klebsiella pneumoniae B118和Enterococcus faecalis A226的组氨酸脱羧酶基因表达的抑制作用。此外，还研究了EN在新疆发酵香肠发酵过程中对细菌群落结构和组胺积累的影响。通过逆转录实时荧光定量聚合酶链反应（RT-qPCR）检测了经丁香酚精油及其纳米乳液处理的测试细菌中的组氨酸脱羧酶基因表达情况。同时，利用Illumina第二代测序平台对16S rRNA基因的V3-V4区域进行扩增测序，以分析香肠微生物群落的组成及组胺积累水平。结果表明，EN通过下调参与组胺生物合成途径的组氨酸脱羧酶基因，抑制了目标细菌的生长并减少了组胺的积累。此外，EN在抑制特定腐败细菌方面优于丁香酚本身。EN表现出对微生物群落的稳定作用，并降低了组胺积累，这可能归因于其缓释特性和长期的抗菌能力。因此，在香肠中添加EN可以有效抑制组胺的积累。
引言
发酵食品是人类饮食文化的重要组成部分，由于其独特的风味和营养价值，在传统饮食中占有重要地位（Saha Turna等，2024）。新疆发酵香肠是当地典型的天然发酵肉制品，富含高质量蛋白质（Lu等，2015）。然而，虽然发酵过程赋予了产品独特的品质，但也涉及复杂的微生物代谢活动（Wójcik等，2021）。腐败细菌的生长会导致香肠中生物胺（BAs）的积累（Gao等，2023）。生物胺是一类含氮化合物，由氨基酸经微生物脱羧酶催化生成。其积累与特定细菌群体（如Enterobacteriaceae和Lactobacillus）的代谢活动密切相关（Roselino等，2020）。组胺是通过其前体氨基酸组氨酸的酶促脱羧反应合成的生物胺，是香肠中最常见的生物胺之一（Rodríguez-Nú?ez等，2024）。食品中组胺的最大允许摄入量已有明确规定。美国食品药品监督管理局（FDA）规定海产品中的组胺含量不得超过50 mg/kg（J. Yu等，2024）。由于原材料和加工环境中存在微生物，发酵香肠中产胺细菌的增殖无法完全避免（Saha Turna等，2024；Wójcik等，2021）。传统的防腐技术，如化学防腐剂和高温灭菌，可以部分抑制微生物活性。然而，这些方法会对产品风味产生负面影响，消费者对化学添加剂持负面看法（Kumar等，2022；Varghese等，2020；Weisany等，2022）。因此，开发高效安全的天然防腐剂已成为近年来的研究热点。
植物精油因其广谱抗菌特性而被视为化学防腐剂的潜在替代品（Varghese等，2020）。丁香酚作为丁香精油的主要活性成分，已被证明对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌具有显著的抑制作用。其作用机制涉及多种途径，如破坏细胞膜完整性和干扰能量代谢（Devi等，2013；Marchese等，2017）。然而，由于丁香酚的不稳定性质（如高挥发性、低水溶性和易氧化性），其在实际应用中存在局限性（Ulanowska & Olas，2021）。值得注意的是，当丁香酚直接添加到食品中时，其活性成分可能会降解，导致防腐效果下降（Tavvabi-Kashani等，2024）。
许多研究表明，将精油配制成纳米乳液后，其抗菌性能显著增强（Azizkhani等，2021）。纳米包装技术可以有效改善丁香酚的稳定性，促进活性成分的缓释，从而延长其抗菌效果（Yin等，2024）。精油纳米乳液在食品保存方面显示出良好的潜力。然而，关于其对产组胺菌株基因表达的调控作用及其在复杂食品系统中对微生物群落整体影响的系统研究尚缺乏。
分析EN对新疆发酵香肠中细菌多样性的影响及其对产组胺细菌代谢途径的调控机制具有理论意义。这些见解有助于推动靶向抗菌技术的发展。本研究通过分析新疆发酵香肠，探讨了EN对产组胺细菌基因表达和细菌群落结构的调控作用。通过构建稳定的丁香酚纳米乳液体系，评估了EN对Klebsiella pneumoniae B118、Enterococcus faecalis A226及HDC基因表达的影响。此外，还进行了高通量测序，分析了发酵过程中细菌多样性和生物胺含量的变化关系。研究结果为控制发酵食品中的生物胺提供了理论依据。
部分内容
EN的制备
首先，在25°C下以1000 r/min的速度磁力搅拌30分钟，制备2.6%的乳清蛋白分离物（WPI）溶液。然后加入5%（v/v）的丁香酚，再以12000 r/min的速度进行高速剪切3分钟，形成WPI稳定的丁香酚单层纳米乳液。随后制备1.2%的低甲氧基果胶（LMP）溶液作为水相。将LMP水相和WPI稳定的单层纳米乳液的pH值调整为4。
EN对测试细菌的抑制作用
在48小时的培养过程中，Klebsiella pneumoniae B118和Enterococcus faecalis A226的OD600值呈现变化趋势（见图1）。EN显著抑制了这两种细菌的生长，使它们的OD600值在整个培养周期内始终低于0.23和0.24。此外，未观察到典型的对数生长期。与对照组相比，添加了?MIC EN和EO的组别延长了迟滞期
结论
本研究表明，EN和EO均能有效抑制产胺细菌（Klebsiella pneumoniae B118和Enterococcus faecalis A226）的生长和组胺合成能力。值得注意的是，EN的抑制作用显著强于EO，尤其是在抑制HDC（hdcA和hdcP）基因表达方面。在新疆发酵香肠中，EN在减少产氨细菌数量和组胺积累方面比EO更有效。
作者贡献声明
Pingcan Li：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，实验设计，数据分析，概念构思。Shiling Lu：撰写 – 审稿与编辑，监督，方法学，资金获取，概念构思。Honghong Yu：撰写 – 审稿与编辑，实验设计，数据分析
未引用参考文献
Juárez-Castelán等，2019；Liu等，2025；Yu等，2024；Zhao等，2025。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号32560610）和新疆生产建设兵团重点科技计划（项目编号2025AB011）的支持。
