酪胺是以酪氨酸为前体物质经脱羧后形成的一种血管活性生物胺(图1),广泛存在于奶酪、豆制品和发酵肉制品等食品中。当体内酪胺含量过高或分解代谢受阻时,过量的酪胺进入血液,刺激交感神经系统兴奋,过度释放去甲肾上腺素,使大脑和心脏处于高压状态从而引发一系列的生理反应,包括头痛、偏头痛、发热、心悸、流涎、流泪等。

雪菊精油具有较强的抗菌、抗氧化作用,是一种天然抗菌剂。但对于雪菊精油是否对微生物产酪胺有抑制作用,以及是否影响TDC途径中相关基因表达还有待研究。石河子大学食品学院的李亚倬、黄亚丽、卢士玲*等以高产酪胺的希氏肠球菌(Enterococcus hirae)为研究对象,探讨在纯菌体系和熏马肠中雪菊精油对希氏肠球菌抑菌能力、TDC途径中TDC基因簇相关基因表达水平和产酪胺量的影响,为雪菊精油在食品领域的应用开辟新的思路,同时为熏马肠中酪胺含量的控制提供理论依据。


1、雪菊精油对希氏肠球菌N47的抑菌能力


雪菊精油对希氏肠球菌N47具有抑制作用,MIC和MBC分别为0.39 mg/mL和0.78 mg/mL。张艳梅等探讨了昆仑雪菊挥发油对新生隐球菌抗菌能力,发现昆仑雪菊挥发油能够破坏新生隐球菌细胞膜达到抑菌效果,其对新生隐球菌的MIC为0.781µL/mL。这一结果与本研究一致,均证明了雪菊精油的抑菌能力,但是本研究中雪菊精油对希氏肠球菌的MIC较低,这可能是由于菌体结构不同,导致希氏肠球菌对雪菊精油更为敏感。


2、雪菊精油对希氏肠球菌N47生长的影响

如图2所示,添加雪菊精油的细菌OD600 nm始终低于不添加雪菊精油组,说明雪菊精油能够抑制希氏肠球菌N47的生长,且雪菊精油添加量越大,其抑制作用越强。但是雪菊精油并没有改变其生长趋势,只是其生长周期相对延长。1/2 M和M组中,希氏肠球菌N47分别在培养28 h和32 h进入稳定期,生长量相对同一时间酪氨酸组(L组)分别下降了67.09%和75.43%。有研究发现,雪菊中的抑菌成分以黄酮类化合物为主,特别是多羟基结构的黄酮类化合物。


3、雪菊精油对希氏肠球菌N47生长过程中pH值的影响

如图3所示,所有组pH值均在前16 h内呈上升趋势。这是由于产胺菌在对数期快速繁殖,酪氨酸在酪氨酸脱羧酶作用下形成酪胺,而呈碱性酪胺的大量产生使培养液pH值快速上升。这一结果和薛林林等对粪肠球菌和屎肠球菌的研究结果不一致,可能是由于希氏肠球菌N47产酪胺能力更强,其产酪胺的速率远大于产有机酸的速率。


4、雪菊精油对希氏肠球菌N47 TDC基因表达的影响

如图4所示,相比空白组(K),添加酪氨酸(L)的希氏肠球菌N47中tyr DC、tyr P基因表达量均显著上调(P<0.05),分别是K组的403.10倍和795.11倍。tyr DC和tyr P这两种基因的上调,是由于向反应体系中添加酪氨酸,为酪氨酸脱羧酶和酪氨酸/酪胺渗透酶提供了足够的前体物质。在酸性环境中,希氏肠球菌N47通过氨基酸脱羧反应产生碱性物质抵抗胞外的酸性环境。大量研究证明,氨基酸脱羧酶基因的表达需要酸性环境和高浓度的氨基酸底物。在酪氨酸存在的情况下,添加MIC雪菊精油(M)的tyr DC和tyr P基因的表达量相比酪氨酸组(L)分别显著降低了99.45%和95.18%(P<0.05)。


5、雪菊精油对希氏肠球菌N47产酪胺含量的影响

如图5所示,在仅添加酪氨酸情况下(L),希氏肠球菌N47产酪胺含量的变化趋势与其生长趋势一致。该菌在前12 h酪胺含量急剧增加,随后酪胺积累速度减慢,在24 h后含量逐渐趋于稳定,最终酪胺生成量最高达到189.84μg/mL。显然,在酪氨酸含量充足的情况下,酪胺积累量和菌数呈正相关,添加酪氨酸可显著提高供试菌产酪胺量。由于培养基中营养物质有限,空白组(K)的酪胺终产量相对偏低。这说明希氏肠球菌N47产酪胺量依赖于外界环境中的营养物质总量。蛋白质丰富的食品更易出现生物胺超标这一食品安全问题。


6、雪菊精油对熏马肠发酵过程中pH值的影响

如图6所示,所有香肠的pH值均在前7 d呈下降趋势,这是由于熏马肠中乳酸菌在发酵过程中代谢产生有机酸,使得熏马肠的pH值降低。发酵7~28 d,pH值缓慢上升,这可能是由于碱性化合物的积累,如胺、肽和氨基酸。在发酵后期(21~28 d),添加1/2 MIC(C)和MIC雪菊精油(D)的熏马肠pH值均显著低于对照组(B)(P<0.05)。


7、熏马肠发酵过程中微生物菌落总数变化

如表2所示,在整个发酵过程中,A、B、C和D组总TAB总数均呈先上升后下降的趋势,A、C和D组均在发酵第7天达到最大值,第28天分别降至6.77、7.59、6.17、5.82(lg(CFU/g))。可见,雪菊精油对熏马肠中细菌的生长有显著抑制作用(P<0.05)。


在熏马肠整个发酵过程中,乳酸菌的变化趋势与TAB类似。LAB在发酵初期急剧增加,成为主要微生物,不仅促进了风味物质的形成,而且加速了熏香肠体系pH值的下降。LAB在发酵后期数量减少,这可能是由于熏马肠中低水分含量、低pH值以及代谢产物积累等不利条件。在发酵结束时,B、C、D组熏马肠中乳酸菌含量无显著差异(P>0.05),这表明雪菊精油对LAB的抑制作用不强。


与对照组(B)相比,C组和D组熏马肠中的肠细菌数量均显著减少(P<0.05),说明雪菊精油对肠细菌有较强的抑制作用。


8、熏马肠发酵过程中的酪胺积累量分析

如图7所示,未添加雪菊精油的熏马肠样品中酪胺含量在前14 d均显著上升(P<0.05),这与香肠中产酪胺菌的快速增殖有关;发酵第14~28天缓慢上升可能是由于香肠pH值和水分含量降低,不利于微生物的生长。对照组(B)、1/2 MIC(C)和MIC雪菊精油组(D)的初始酪胺含量均值为2.07 mg/kg,在第28天时酪胺含量分别增加到222.57、78.52 mg/kg和45.83 mg/kg。第28天时1/2 MIC组和MIC组熏马肠中酪胺含量分别较对照组(B)降低了64.72%和79.41%,表明雪菊精油能够显著抑制熏马肠中酪胺的积累,且雪菊精油质量浓度越大抑制能力越强(P<0.05)。


结论


在纯菌培养体系中,雪菊精油能够显著抑制希氏肠球菌的生长并降低培养液pH值,且雪菊精油质量浓度越高,作用越强。雪菊精油能显著抑制TDC基因簇中tyr DC、tyr P基因的表达(P<0.05),从而抑制TDC途径,降低酪胺积累量。雪菊精油通过抑制希氏肠球菌的生长和tyr DC、tyr P的表达,双重阻碍酪胺的积累。当添加MIC雪菊精油时,希氏肠球菌N47的酪胺生成量较酪氨酸组(L)减少了90.60%。在熏马肠体系中,添加雪菊精油抑制了不良肠细菌的滋生,降低了产品pH值,降低了酪胺积累量。1/2 MIC和MIC雪菊精油组熏马肠相比于对照组(B)酪胺积累量分别减少了64.72%和79.41%。总之,雪菊精油能有效抑制酪胺的形成,提高新疆熏马肠的产品安全性。


本文《雪菊精油对希氏肠球菌产酪胺及相关基因表达的影响》来源于《食品科学》2022年43卷6期104-111页,作者:李亚倬,黄亚丽,于红红,王静云,卢士玲。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210403-043。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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