肉桂醛——可用于即食牛肉的芽孢抑制剂

在中国，蜡样芽孢杆菌在牛肉中的感染率为22.58%，加工肉制品中的感染率平均高于生肉制品（41.94%对24.58%），在加工和储存过程中的微生物污染是食源性疾病和缩短保质期的一个原因。近年来，消费者越来越喜欢通过温和杀菌技术加工的食品。天然抑菌剂在生产和使用过程中不会对食品和人造成危害，因此受到广泛青睐。肉桂醛是一种富含肉桂的天然酚类化合物，具有很强的抗菌性能，被美国食品和药物管理局（U.S. Food and Drug Administration, FDA）归类为公认安全（GRAS）。

肉桂醛对即食牛肉中芽孢的抑制作用

1%肉桂醛虽然不能完全抑制蜡样芽孢杆菌孢子的萌发和生长，但是可以同时抑制即食牛肉中的蜡样芽孢杆菌数与芽孢数。通过透射电镜观察，肉桂醛处理后蜡样芽孢杆菌的细胞膜通透性增加，导致电解质、核酸和蛋白质的渗漏，从而抑制其生长，甚至导致细胞死亡。并且随着处理时间延长、肉桂醛浓度提高，蜡样芽孢杆菌的细胞破裂越严重，细胞内容物渗漏，最终导致细菌死亡。在牛肉的质构上，肉桂醛可以扰聚合物链之间的相互作用，使肉更有嚼劲。

图1 以蜡样芽孢杆菌在不含肉桂醛的LB肉汤中37℃孵育5 h为对照（A、B）；C、D为0.025%肉桂醛处理5 h的细胞；E和F为0.05%肉桂醛处理5 h的细胞^[1]。

肉桂醛抑制芽孢的机制

通过转录组分析，总结出一幅肉桂醛抑制蜡样芽孢杆菌芽孢的潜在机制图，包括磷酸烯醇丙酮酸磷酸转移酶系统（PTS）反应、转运系统反应、氧化应激反应、孢子萌发和调控系统反应。肉桂醛激活了σ_B抗性调控系统、PTS调控系统、部分氧化应激系统和部分转运系统，抑制K⁺运输通道和渗透调节蛋白，破坏细胞稳态，加速孢子死亡，抑制孢子萌发。

图 2 蜡样芽孢杆菌孢子对肉桂醛反应的潜在机制的工作模型。生物过程包括磷酸烯醇丙酮酸磷酸转移酶系统（PTS）反应、转运系统反应、氧化应激反应、孢子萌发和调控系统反应。红色表示上调的基因，蓝色表示下调的基因^[1]。

总结

肉桂醛可以作为一种有效的天然抗菌剂，降低即食牛肉蜡样芽孢杆菌孢子污染的风险。在未来的研究中，需要进一步验证关键基因及其相关功能，并进一步探索肉桂醛抗蜡样芽孢杆菌的分子机制。

参考文献：

[1]       GUAN P, CHANG Y T, LI S, et al. Transcriptome analysis reveals the molecular mechanism of cinnamaldehyde against<i> Bacillus</i><i> cereus</i> spores in ready-to-eat beef [J]. Food Research International, 2023, 163.