食物结构与缓冲能力如何影响病原体在消化过程中的生存？

食物的载体特性，如结构和缓冲能力，对这些病原体在人体胃肠道（GIT）中的生存有着重要影响。食物结构可以为病原体提供物理保护，而食物的缓冲能力则能影响胃酸的pH值，从而影响病原体的存活。了解食物成分如何影响病原体在消化过程中的生存，对于制定更有效的食品安全控制策略至关重要。针对这一问题，比利时鲁汶大学的研究人员展开了研究。

实验设计

本研究旨在探究食物的缓冲能力和结构对沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）和李斯特菌（Listeria monocytogenes）在模拟消化过程中生存的影响。研究者们设计了不同的食物模型系统（FMS），通过改变脂肪和蛋白质的含量，来模拟不同的食物载体环境。实验分为两个主要部分：一部分研究食物缓冲能力的影响，另一部分研究食物结构的影响。

在食物缓冲能力实验中，研究者们允许食物模型系统在模拟胃液中引起pH的变化，以模拟食物进入GIT后对胃酸的中和作用。而在食物结构实验中，研究者们保持了模拟胃液的pH值恒定，以评估食物结构对病原体生存的影响。实验使用了多种酶和胆汁酸来模拟口腔、胃和肠道的消化环境。通过在不同时间点取样，研究者们能够追踪病原体在消化过程中的数量变化，并使用数学模型来拟合实验数据，从而评估食物成分对病原体生存的影响。

实验结果

实验结果揭示了蛋白质和脂肪在保护病原体免受消化过程中的酸性和胆汁酸攻击方面所起的关键作用。

食物缓冲能力的影响

在食物缓冲能力实验中，研究者们发现蛋白质的缓冲能力显著高于脂肪。蛋白质不仅能作为强缓冲剂中和胃酸，还能作为物理屏障保护病原体免受酸性环境的影响。相比之下，脂肪含量较低的食物模型系统往往与微生物抵抗力的增加相关联。这表明，蛋白质在保护病原体方面发挥了重要作用，而脂肪的缓冲能力相对较弱。

图1：食物缓冲能力对鼠伤寒沙门氏菌微生物动力学的影响

图2：食物缓冲能力对单核细胞增生李斯特菌微生物动力学的影响食物结构的影响

食物结构的影响

在食物结构实验中，研究者们观察到脂肪和蛋白质含量的变化对沙门氏菌和李斯特菌的生存有着不同的影响。对于沙门氏菌而言，高脂肪含量的食物模型系统在胃环境中提供了更强的保护作用，而缺乏脂肪的食物模型系统则导致了细菌对酸的敏感性增加。对于李斯特菌，高脂肪含量的食物模型系统与细菌对胆汁酸的敏感性增加相关，而缺乏脂肪的食物模型系统则提高了细菌对胆汁酸的抵抗力。

图3：食物结构对鼠伤寒沙门氏菌微生物动力学的影响，其中(A)标准饮食FMS，即低脂肪/低蛋白质FMS，(B)高脂肪/低蛋白质FMS，(C)无脂肪/低蛋白质FMS，(D)低脂肪/无蛋白质FMS，和(E)低脂肪/高蛋白质FMS。

图4：食物结构对单核细胞增生李斯特菌微生物动力学的影响，其中(A)标准饮食FMS，即低脂肪/低蛋白质FMS，(B)高脂肪/低蛋白质FMS，(C)无脂肪/低蛋白质FMS，(D)低脂肪/无蛋白质FMS，和(E)低脂肪/高蛋白质FMS。

参考文献：1、Akritidou, Theodora et al. “Effect of food structure and buffering capacity on pathogen survival during in vitro digestion.” Food research international (Ottawa, Ont.) vol. 164 (2023): 112305. doi:10.1016/j.foodres.2022.112305