微生物揮發(fā)性代謝產(chǎn)物檢測及在食品安全監(jiān)測中的應(yīng)用研究

□ 文 興 陳柳翠 周燕霞 曹蕓榕 成都市華測檢測技術(shù)有限公司

近年來，人們的物質(zhì)生活品質(zhì)不斷提升，對食品安全問題高度重視，同時也對安全檢測技術(shù)提出了更高的要求。微生物揮發(fā)性代謝產(chǎn)物（MVOCs）是真菌與細菌在代謝中產(chǎn)生的多樣揮發(fā)性化合物，是食品腐爛變質(zhì)的根源所在，容易引發(fā)食源性疾病，如腸道感染癥、食品中毒等等。對此，應(yīng)采取科學(xué)合理的檢測方式，有效控制微生物食品污染程度，使食品安全得到切實保障。

1 MVOCs 檢測的內(nèi)容與重要性

當(dāng)前，食品安全檢測技術(shù)的重要性日益突顯，受到人們的高度重視。從檢測技術(shù)層面上看，該項技術(shù)可準(zhǔn)確全面檢測出食品中微生物的類型與含量，使食品安全得到切實保障，主要的檢測技術(shù)類型如下，①免疫學(xué)快速檢測技術(shù)。該項技術(shù)采用熒光標(biāo)記法，可分為直接法與間接法兩種，具有操作性強、方便快捷的特點，但也存在些許不足，如檢測結(jié)果容易受到影響，對檢測設(shè)備要求較高等，在檢測中需要高倍顯微鏡的支持，導(dǎo)致檢測成本增加，可持續(xù)發(fā)展能力不強。②分子生物學(xué)檢測技術(shù)，該項技術(shù)包括多聚酶鏈?zhǔn)郊夹g(shù)、基因探針技術(shù)等。其中基因技術(shù)是通過帶有同位素標(biāo)記的探針與微生物基因的結(jié)合，對食品中微生物信息進行獲取，該技術(shù)具有較強的時效性特征，應(yīng)用價值較高，但存在一定的安全隱患，尤其是帶有的放射性，可能危及檢測者身體健康；多聚酶鏈技術(shù)是以多聚酶為核心，在體外針對微生物特異基因進行擴增、檢測，由此獲取食物內(nèi)部微生物信息，該項技術(shù)操作簡便，檢測結(jié)果精準(zhǔn)度高，值得推廣使用。現(xiàn)階段，食品安全問題日益嚴峻，致使整個食品行業(yè)陷入低谷時期。為了改善生產(chǎn)現(xiàn)狀，需要發(fā)揮高科技食品安全檢測技術(shù)的作用，對腐敗變質(zhì)的食品進行篩選，將食物污染問題扼殺在萌芽狀態(tài)，杜絕食物中毒事件。食品安全關(guān)系到國計民生，只有不斷提高食品質(zhì)量，保障食品安全，才能使百姓吃得健康、放心[1]。

2 當(dāng)前我國食品安全現(xiàn)狀

2.1 安全標(biāo)準(zhǔn)體系不健全

我國食品安全問題始終不斷，說明安全體制層面仍然存在不足。我國人口數(shù)量較多，分布范圍較廣，在制定安全標(biāo)準(zhǔn)時未能考慮到不同地區(qū)的個性需求，導(dǎo)致協(xié)調(diào)性不完善，食品問題多發(fā)。對此，國家食品部門應(yīng)對各地食品狀況進行調(diào)查，根據(jù)各地實際情況展開綜合分析，由此制定更加科學(xué)適用的安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 安全檢測存在漏洞

與發(fā)達國家相比，我國食品安全檢測仍然不夠完善，導(dǎo)致食品安全問題時有發(fā)生，盡管當(dāng)前檢測制度與以往相比更加規(guī)范，但仍存在一些漏洞?，F(xiàn)階段，因化學(xué)制劑引發(fā)的食品安全事件發(fā)生概率降低，但因病原微生物引發(fā)的食品問題仍沒有得到有效控制，這就要求食品相關(guān)部門對檢測機制進行優(yōu)化，對較為常見的腸出血性大腸桿菌、沙門氏菌等微生物給予高度重視。

2.3 違法違規(guī)生產(chǎn)存在

對于國內(nèi)許多偏遠地區(qū)來說，食品生產(chǎn)條件未能達到安全標(biāo)準(zhǔn)，仍存在不合法生產(chǎn)、加工現(xiàn)象，影響食品安全，且加工環(huán)境不達標(biāo)，甚至存在無證經(jīng)營情況，不但擾亂了食品市場秩序，還對消費者身體健康構(gòu)成了嚴重威脅[2]。

3 MVOCs 在食品安全檢測中的應(yīng)用

從整體來看，MVOCs 在食品檢測領(lǐng)域可謂是一股新流，在監(jiān)督各類食品安全時具有精度高、靈敏度強的特點，擁有良好的行業(yè)發(fā)展前景。長期以來，食品安全始終是熱點話題，消費者在食品采購方面產(chǎn)生信任危機。對此，新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展不但可提高食品安全問題，還可使食品安全現(xiàn)狀得到有效改善。

3.1 食品包裝

包裝作為食品商品的重要內(nèi)容，是食品工程的主要環(huán)節(jié)之一，可使食品在流通中避免受到物理、化學(xué)等外在因素的損害，有效抑制微生物的生長和發(fā)育。相關(guān)調(diào)查研究表明，在4 ℃環(huán)境下，分別對空氣、真空包裝下的肉類受污染情況進行對比，結(jié)果顯示，在上述兩種包裝形式下MVOCs 濃度均有所增加，尤其是空氣包裝狀態(tài)下的MVOCs 排放量相對更大，假單胞菌揮發(fā)性有機物濃度與細菌量具有正比關(guān)系，如若濃度較高說明污染度更高。利用氣相色譜法對上述兩種包裝的貯藏效果進行檢測，發(fā)現(xiàn)被酒石酸肉桿菌污染的肉質(zhì)樣品中帶有揮發(fā)性有機物，空氣狀態(tài)下有33 種有機物，真空狀態(tài)下有24 種，空氣中被污染的肉制品中帶有的揮發(fā)性物質(zhì)濃度均超過真空狀態(tài)，尤其是丁酸、乙酸乙酯，均屬于MVOCs 中的關(guān)鍵化合物。在某項研究中，對揮發(fā)性胺進行檢測，對家禽肉在真空、空氣、改性大氣3 類包裝形式下的腐爛變質(zhì)狀態(tài)進行檢測。根據(jù)檢測結(jié)果可知，在貯藏全過程中，總揮發(fā)性鹽基氮含量顯著增加，且在改性大氣中檢測的TVB—N 與TMA—N數(shù)值與其他兩種包裝相比較低。分別在空氣、改性大氣兩種狀態(tài)下，對海魚片中散發(fā)的MVOCs 進行檢測，共計檢測到44 種MVOCs，主要為醛、酮、醇等。包裝是食品工業(yè)的最終工序，完整的包裝有助于抑制病原菌的繁殖，延長食品保質(zhì)期，便于后續(xù)運輸與銷售。通過對多種包裝條件下產(chǎn)生的MVOCs 成分、含量進行檢驗，可準(zhǔn)確了解MVOCs 污染程度，以此為依據(jù)調(diào)整食品生產(chǎn)模式，最大限度避免食品受到MVOCs 的污染。

3.2 腐敗菌鑒定

從本質(zhì)來看，食品腐敗變質(zhì)主要是食品蛋白質(zhì)、脂肪等被微生物分解的過程。微生物含量測定與種類檢定，可反映食品被微生物污染度、變質(zhì)情況等，還可將其作為食品生產(chǎn)衛(wèi)生狀況與質(zhì)量的關(guān)鍵依據(jù)。

3.2.1 肉類食品

一般情況下，在肉類食品檢測中可以某相關(guān)微生物的MVOCs 為指標(biāo)。例如，對牛肉中MVOCs 進行分析，重點探究其嗜冷、嗜溫細菌的腐敗潛力。根據(jù)研究結(jié)果可知，辛酸乙酯、壬酸乙酯、乙酸異戊酯等對受到大腸桿菌污染的肉制品具有特異性。此外，麥芽酒石酸桿菌有機揮發(fā)物中的醇類物質(zhì)含量較高，未發(fā)現(xiàn)2—乙基—1、2—乙醇—1—辛醇等物質(zhì)；針對腌制火腿中MVOCs 進行深層腐敗表征分析，共計鑒定出70 余種MVOCs，根據(jù)檢測結(jié)果可知，變質(zhì)火腿中的碳氫化合物占比提升，尤其是甲苯與間二甲苯含量最高，這主要受豬飼料影響；在對四類腐敗菌污染臘腸切片中釋放的MVOCs 進行研究時，針對百串珠菌等MVOCs 構(gòu)成進行評估，對40 余種MVOCs 進行鑒定，發(fā)現(xiàn)其主要為白串珠菌，2，3—甲基丁醇等物質(zhì)。

3.2.2 水產(chǎn)品

此類產(chǎn)品富含大量營養(yǎng)，口味不同，可使人類飲食得以均衡。水產(chǎn)品捕撈后，如若未及時采取保險措施，很容易腐爛變質(zhì)。究其原因，主要是微生物活動、化學(xué)氧化作用，但特定腐敗生物的活動與化學(xué)氧化、自溶相比更易導(dǎo)致腐敗。李俊杰學(xué)者采用HS—SPME—GC—MS（頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)）針對蚌肉貯藏周期內(nèi)腐敗菌的MVOCs 進行研究，發(fā)現(xiàn)存在40 余種化合物，甲基苯酚、二甲基三硫化物屬于希瓦氏菌特有[3]。假單胞桿菌、熱殺索絲菌為歐洲鱸魚優(yōu)勢菌，以異丁酸酯為潛在標(biāo)記物；以墨魚為對象，對其保質(zhì)期內(nèi)的腐敗菌進行研究可知，嗜冷桿菌屬于該階段的主要腐敗菌，隨著存儲時間的延長，其濃度含量不斷提升，可將其作為墨魚潛在新鮮度指標(biāo)。

3.2.3 果蔬產(chǎn)品

此類產(chǎn)品中含有極多的水分，是生活活動的必需條件，可為微生物活動創(chuàng)造良好條件。因此，很容易導(dǎo)致腐敗變質(zhì)的情況發(fā)生，存儲期較短。利用SMPE—GC—MS 法可針對導(dǎo)致水果腐爛的主要病原MVOCs 進行分析，根據(jù)病原體類型對比MVOCs 的變化，發(fā)現(xiàn)苯甲醛、檸檬烯在衰變過程中屬于主要的MVOCs 物質(zhì)。在李勤的研究中，利用電子鼻（E—nose）技術(shù)對西藍花冷藏狀態(tài)下的新鮮度進行分析，將分析結(jié)果分為3 種類型，即十分新鮮、中度新鮮與變質(zhì)，隨著存儲時間的延長，二甲基二硫化物不斷積累[4]。此外，針對變質(zhì)洋蔥樣品的MVOCs 進行檢驗，發(fā)現(xiàn)存在部分微生物與真菌，主要為曲霉、念珠菌與鐮刀菌等?？梢姡ㄟ^對MVOCs 進行試驗分析，基本可以確定食品腐敗變質(zhì)相關(guān)MVOCs，可為后續(xù)單一菌種MVOCs 研究打下堅實基礎(chǔ)。同時，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建更多微生物氣味特征圖庫，可促進微生物氣味檢測技術(shù)的快速發(fā)展。

3.3 風(fēng)味口感

當(dāng)前國民生活質(zhì)量提升，對食品方面給予了高度重視，不但要求外觀與營養(yǎng)價值得宜，還注重食物的口感與安全性。對此，在食品檢測中應(yīng)注重對食品風(fēng)味、口感的控制和評價，使食品更受大眾喜愛。

3.3.1 乳制品

此類食品的營養(yǎng)價值較高，含有人體代謝所需的全體營養(yǎng)元素，同時也為維生素滋生提供了溫床。當(dāng)牛奶受到微生物污染后，在溫度得宜的情況下，維生素會迅速繁殖，使牛奶變質(zhì)、變味，失去營養(yǎng)價值。相關(guān)研究中，采用頂空固相微萃法對牛奶中的MVOCs 進行分析，共計檢驗出19 種化合物，對乳房鏈球菌、葡萄球菌、大腸桿菌等5 類細菌進行鑒定。在不同冷藏溫度下，對短青霉在多種類型酸奶中形成的MVOCs 進行分析，經(jīng)過21 天的存儲后，共計發(fā)現(xiàn)存在30 種MVOCs。根據(jù)研究結(jié)果可知，當(dāng)存儲時間越長時，營養(yǎng)物質(zhì)含量越低。酸奶中MVOCs 主要出現(xiàn)以下變化：對于帶有蔗糖的酸奶來說，第5 天時酒精含量達到29%；對于含有果糖的酸奶，在第5 天時甲基酮含量達到90%，其2—戊酮含量較高；兩種酸奶中均帶有2—庚酮。自第5 天后，酸奶樣品中2—庚酮、2—戊酮濃度逐漸降低，在某種特殊情況下，上述化合物在21 天后難以滿足檢測標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2 飲料

此類產(chǎn)品同樣會受到微生物污染，出現(xiàn)腐敗變質(zhì)等情況，為產(chǎn)品帶來感官缺陷。相關(guān)研究中，采用兩種菌株對紅牛飲料中醋酸菌的腐敗程度進行分析，在GC—TOF—MS（氣相色譜高通量飛行時間質(zhì)譜儀）檢測技術(shù)下，共計檢測出33 種關(guān)鍵物質(zhì)，如2—苯乙醇、3—戊酮等揮發(fā)物。再如，針對咖啡飲品中曲霉菌、青霉菌的MVOCs 進行分析。根據(jù)研究結(jié)果可知，青霉菌樣品中主要檢測出戊—2—酮、乙醇、辛—3—酮；在曲霉菌樣品中，只發(fā)現(xiàn)甲基丙醇、2—甲基—丁醇等物質(zhì)。食品味道與口感受到廣大消費者的高度重視，且與食品銷量息息相關(guān)。在檢測過程中，與以往微生物菌落檢測相比，MVOCs 儀器檢測更加便捷高效。前處理也相對容易，通過MVOCs 檢測分析，可找到影響該食品味道、品質(zhì)的主要揮發(fā)成分，為快速檢測與鑒定食品中致病菌提供更多便利，同時也為預(yù)防病菌傳播提供強有力的技術(shù)支持[5]。

3.4 食品儲藏

在MVOCs 分析中，主要采用與某項微生物屬性相關(guān)的特異性MVOCs，對食品貯藏中污染程度進行迅速準(zhǔn)確的檢測，并提早采取有效措施進行處理，成為食品存儲期間預(yù)防微生物污染的有效措施。該項環(huán)節(jié)為食品流通的中間環(huán)節(jié)，與生產(chǎn)、銷售、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)相關(guān)。在貯藏過程中，除采取措施避免受到化學(xué)污染、蟲鼠危害之外，還應(yīng)做好MVOCs 的污染預(yù)防工作。以水果類食物為例，作為人類生活中不可或缺的副食品，在儲藏過程中的主要病害由微生物引發(fā)，且在存儲初期具有較強的隱蔽性。在相關(guān)研究中，利用GC—MS 法對紅蘋果接種4 類真菌后，對MVOCs 情況進行對比。根據(jù)檢測結(jié)果可知，共計包括489 類不同類型的MVOCs，其中梨狀毛霉菌特征物質(zhì)為丁酸丁酯、氟乙烯，乙酸甲酯對念珠菌具有特異性，可為后續(xù)果實采摘病害預(yù)防提供新思路。再如，以芒果為對象，對內(nèi)部蘊含的感染焦腐病菌、炭疽桿菌中的MVOCs 進行研究，研究結(jié)果表明，1—戊醇對焦腐病菌具有特異性，帶有高含量揮發(fā)性成分。根據(jù)試驗結(jié)果可知，1，4—環(huán)已二烯、4—戊二烯等物質(zhì)可作為焦腐病菌的早期監(jiān)測指標(biāo)。又如，對腐爛番茄進行研究時，發(fā)現(xiàn)含有1，2，3—三甲基苯、2—異丙烯基—5 等多種MVOCs，且在果實中帶有單核細胞，可將上述代謝物作為生物標(biāo)記物，使番茄病原體得到早期檢測。

此外，谷類食物在存儲過程中也很容易受到微生物影響，MVOCs 檢測成為早期糧食鑒別中的有效措施。在相關(guān)研究中，對受螨蟲、微生物污染的谷物、咖啡豆中的MVOCs 進行調(diào)查，共計發(fā)現(xiàn)50 余種MVOCs 存留在谷類食物中，且不同谷物中的表現(xiàn)有所不同，如白米、糙米、小麥醛類物等等，尤其是在粗米中，醇類物質(zhì)的比重較大，燕麥中主要為醇類與醛類。嘔吐毒素主要是谷物“鐮刀感染”后的產(chǎn)物，受污染小麥中具有70 種MVOCs，主要為長葉烯、十三烷等等；利用SPME、GC—MS 法針對兩株黃曲霉菌株在玉米上的代謝MVOCs 進行檢測，共計發(fā)現(xiàn)有52 種MVOCs，可對不同菌株進行準(zhǔn)確區(qū)分。在肉質(zhì)品貯藏中，主要針對腐敗三文魚樣品中的細菌產(chǎn)生的MVOCs 進行檢測。在溫度為5 ℃的環(huán)境內(nèi)，共計檢測出38 種MVOCs，主要為酯類、醛類、醇類等。在無菌冷熏三文魚樣品中，醇類物質(zhì)含量降低，這意味著此類MVOCs 可能是腐敗微生物活動的產(chǎn)物。申丹寧學(xué)者以熟雞肉為例，利用頂空—固相微萃取技術(shù)在不同溫度范圍內(nèi)，針對潛在的污染菌MVOCs 進行定性分析。根據(jù)研究結(jié)果可知，共計發(fā)現(xiàn)33 種揮發(fā)物，主要為乙酰托因、1—辛醇等，可將其當(dāng)作家禽熟制品細菌生長的標(biāo)志物[6]。

4 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前人們的健康意識不斷增強，對食品安全給予高度重視。我國食品類型眾多，安全檢測十分耗時，可將食品安全理論與快檢技術(shù)相結(jié)合，為MVOCs 分析檢測提供新思路，從根本上保障食品衛(wèi)生與安全，有效降低對人類健康的危害。將該項技術(shù)應(yīng)用到食品包裝、貯藏、口感風(fēng)味檢測中，并健全食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系，加強食品生產(chǎn)過程監(jiān)管，由此促進食品檢測效率的提升，推動食品行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。