利用中链二元羧酸延长冷藏储存期间生牛肉的保质期和品质

延长冷藏牛肉保质期的新型中链二羧酸防腐剂研究。MCDAs（谷氨酸、琥珀酸、己二酸）在抑菌（MIC 250-2000μg/mL，AZA最优）和抗氧化（DPPH清除率1.4%-43.1%，FRAP值164.3-504.3μmol/L）方面表现有限但有效，特别在切片牛肉中，2000μg/mL AZA使菌落总数维持12天<5log10 CFU/g，TVB-N值显著低于对照组，pH稳定且肉品颜色保持更佳。但绞肉模型中即使最高浓度（1456μg/g）未能完全抑制菌数增长，可能与表面接触面积增大导致渗透不足有关。研究证实中链二羧酸作为天然防腐剂在肉类保鲜中具有应用潜力，尤其是AZA对切片牛肉的货架期延长效果显著，但需优化浓度和载体形式。

　　
### 中文解读：中链二羧酸（MCDAs）在牛肉防腐中的应用及其抗氧化与抗菌潜力

#### 1. 研究背景与意义
近年来，消费者对牛肉产品的需求显著增长，但肉制品易受脂质氧化和微生物污染影响，导致腐败速度加快。传统防腐剂如硝酸盐和亚硫酸盐虽能有效抑制细菌，但存在安全性和健康风险争议。因此，探索天然防腐剂成为研究热点。中链二羧酸（MCDAs），包括戊二酸（GLA）、琥珀酸（SUA）和己二酸（AZA），因其安全性高且在医药领域已广泛应用，被认为具有替代传统防腐剂的潜力。本研究通过实验评估MCDAs在牛肉防腐中的抗菌、抗氧化性能及其对肉品质量的影响。

#### 2. 研究方法
实验采用两种肉品模型：**牛肉片**和**牛肉糜**，通过浸泡法施加不同浓度的MCDAs和亚硫酸钠（作为阳性对照）。关键步骤包括：
- **抗菌活性测试**：采用96孔微量板法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），测试目标菌种包括沙门氏菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌等常见食源性致病菌。
- **抗氧化能力评估**：通过DPPH自由基清除实验、FRAP（铁还原抗氧化能力）测定及亚硝酸盐清除实验，分析MCDAs的抗氧化潜力。
- **肉品质量监测**：在4℃冷藏条件下，每3天检测样品的微生物指标（总菌数、 psychrophilic菌、酵母菌及大肠杆菌）、颜色（亮度、红度、黄度）、pH值、失重率及挥发性基础氮（TVB-N）。

#### 3. 核心研究发现
##### 3.1 抗菌性能
- **MIC与MBC范围**：MCDAs的MIC值介于500-2000 μg/mL，其中AZA对多数细菌的MIC最低（如大肠杆菌250 μg/mL，金黄色葡萄球菌31.25 μg/mL），而GLA和SUA的MIC相对较高。
- **MBC表现**：AZA的MBC值显著低于其他酸（如对金黄色葡萄球菌为125 μg/mL），表明其杀菌效果更优。
- **作用机制**：MCDAs通过抑制细菌能量代谢、干扰DNA复制及破坏细胞膜结构发挥作用。例如，AZA因其长碳链结构更易进入细胞并在内部分解，对好氧和厌氧菌均有抑制效果。

##### 3.2 抗氧化潜力
- **DPPH清除率**：MCDAs的清除率（1.4%-43.1%）显著低于抗坏血酸（AsA），表明其直接抗氧化能力较弱。
- **FRAP值**：FRAP值（164.3-504.3 μmol/L）显示MCDAs的还原能力有限，但AZA因含羟基和共轭双键结构，表现出稍高的抗氧化活性。
- **硝酸盐清除**：MCDAs对硝酸盐的清除率（37.2%-59.3%）表明其可能通过间接途径延缓氧化反应。

##### 3.3 肉品防腐效果
- **牛肉片模型**：
- **微生物抑制**：AZA、SUA和GLA在2000 μg/mL浓度下，使总菌数（TVC）和致病菌数量显著低于空白对照组，其中AZA的抑菌效果最佳（第12天TVB-N值仍低于安全阈值）。
- **品质指标**：与空白组相比，MCDAs处理组肉片的pH值降低（酸性环境抑制细菌），亮度（L值）和红度（a*值）更稳定，黄度（b*值）下降幅度较小，表明抗氧化活性较弱但能间接延缓褐变。
- **失重率**：AZA处理组的失重率最低（12天仅损失约5%），归因于其形成的物理屏障减少水分蒸发。

- **牛肉糜模型**：
- **表面接触问题**：牛肉糜因切面暴露面积大，细菌定植更快，导致MCDAs效果弱于牛肉片。例如，1456 μg/g的AZA仅将TVB-N增长延缓至第12天（较空白组降低约30%），但总菌数仍超过安全限（5 log?? CFU/g）。
- **浓度依赖性**：182 μg/g的MCDAs对psychrophilic菌和酵母菌抑制效果有限，而1456 μg/g的高浓度虽有效，但已超出中国食品安全标准（≤1500 μg/g）。

#### 4. 作用机制分析
- **pH调节**：MCDAs在肉品中降低pH值（如AZA使pH从5.5降至5.2），抑制需氧菌生长并减少酶促褐变。
- **物理屏障形成**：酸性环境导致肉表面蛋白质变性，形成疏水性膜层，减少水分蒸发和微生物迁移。
- **间接抗氧化途径**：通过抑制细菌代谢间接减少氧化产物生成。例如，AZA显著减少TVB-N（挥发性氮氧化物）积累，表明其抑制了产气菌的活性。

#### 5. 实际应用价值
- **牛肉片防腐**：AZA在2000 μg/mL浓度下可使保质期延长至12天（总菌数<5 log?? CFU/g），且维持红度和亮度稳定，适合即食或预包装产品。
- **牛肉糜挑战**：因结构松散，需更高浓度（1456 μg/g）才能达到类似效果，但可能因成本或法规限制难以推广。
- **安全性评估**：MCDAs代谢为人体正常代谢产物（如琥珀酸可参与三羧酸循环），无毒性报告，符合GRAS标准。

#### 6. 局限性与未来方向
- **局限性**：研究仅针对特定菌种和储存条件，未评估长期食用安全性；牛肉糜模型效果较弱，可能因剪切力导致防腐剂分布不均。
- **改进方向**：
1. 开发纳米载体技术增强MCDAs在肉糜中的均匀分布。
2. 探索与其他天然防腐剂（如茶多酚）复配，协同抑制微生物和抗氧化。
3. 研究不同pH和温度条件下MCDAs的稳定性，优化工业化生产工艺。

#### 7. 结论
MCDAs（尤其是AZA）在冷藏肉制品中表现出显著的抗菌和间接抗氧化性能，能有效延缓腐败并保持感官品质。尽管在牛肉糜模型中效果受限，但其低毒性、高安全性和环境友好性使其成为替代亚硝酸盐的理想选择。未来需结合材料科学优化剂型设计，以实现更广泛的应用。