巴氏杀菌乳冷藏过程中核心微生物群落的动态演替及其代谢功能研究

为解决巴氏杀菌乳冷藏期间微生物群落动态变化与品质劣化的关联机制问题，研究人员采用宏基因组测序技术，追踪4°C储存14天内微生物群落演替规律。研究发现第8天为关键转折点，假单胞菌(Pseudomonas)成为优势菌属(37.87%)，其介导的碳水化合物/氨基酸代谢是导致乳品风味变化的主因。该研究为乳品冷链管理提供了精准微生物学依据。

　　

在追求健康饮食的今天，巴氏杀菌乳因其保留更多天然营养成为消费者首选，但令人困扰的是，即便在4°C冷藏条件下，这类产品仍会在7-10天内出现明显变质。这背后隐藏着一个微生物世界的"权力更迭"——那些逃过85°C/15秒巴氏杀菌的嗜冷菌(Psychrotrophic bacteria)，正在低温环境中悄然发动一场"政变"。传统16S rRNA测序只能识别到属级的"嫌犯名单"，而真正导致蛋白质水解、脂肪氧化的"罪魁祸首"及其"作案手段"(代谢途径)始终成谜。

宁夏回族自治区当地乳品厂的研究团队通过宏基因组测序(metagenomic sequencing)技术，像部署在牛奶中的"分子侦探"般，精确追踪了4°C储存0、4、8、10、14天的微生物群落动态。他们发现这场"菌群战争"存在关键转折点：第8天时，假单胞菌(Pseudomonas)以37.87%的占比夺取优势地位，取代初始的不动杆菌(Acinetobacter)和棒状杆菌(Corynebacterium)。这些"低温特工"通过激活碳水化合物代谢(KEGG pathway map0100)和氨基酸代谢(map01230)，像拆解积木般分解乳糖和酪蛋白，最终导致pH值上升和不良风味物质积累。

主要技术方法
研究采用Illumina NovaSeq平台对5个时间点样本进行宏基因组测序，通过MetaGeneMark进行基因预测，使用DIAMOND比对NR数据库进行物种注释。KEGG和CAZy数据库用于功能分析，α多样性采用Chao1/ACE指数评估，β多样性通过PCoA展示。所有样本初始理化指标(蛋白质3.38 g/100 mL，脂肪4.69 g/100 mL)均符合GB 19645-2010标准。

微生物群落多样性变化
α多样性分析显示第8天微生物丰富度(Chao1指数)和多样性(Shannon指数)达峰值，表明此时菌群进入活跃更替期。PCoA则揭示第8天前后样本明显分离(P<0.05)，证实该时间点发生群落结构重塑。

核心菌群演替规律
初始阶段(0-4天)：不动杆菌(25.18%)和棒状杆菌(19.67%)主导，来源于原料乳或加工环境。
转折阶段(8天)：假单胞菌跃居首位，其携带的碱性蛋白酶(aprA)和脂肪酶(lipA)基因显著富集。
腐败阶段(10-14天)：假单胞菌与少量芽孢杆菌(Bacillus)形成稳定群落，共同分泌耐热酶类。

潜在代谢功能
KEGG注释显示，碳水化合物代谢(12.7%)和氨基酸代谢(11.3%)通路最为活跃。CAZy数据库检出糖苷水解酶(GH13)和酯酶(CE10)家族显著增加，这些酶可耐受巴氏杀菌温度并持续作用。

结论与意义
该研究首次通过宏基因组技术揭示：4°C冷藏第8天是巴氏杀菌乳品质劣化的关键节点，假单胞菌通过"代谢武器库"驱动乳成分水解。这一发现为精准预测货架期提供了分子标记——当假单胞菌占比超过30%时即需预警。研究提出的"菌群-代谢"双维度监控模型，可优化现有HACCP体系，特别对冷链物流中的温度-时间控制具有指导价值。未来通过靶向抑制假单胞菌的耐热酶基因表达，或可开发新一代巴氏乳生物保鲜剂。