近年来，中国低温肉制品行业市场规模稳步增长。低温肉制品一般采用精准控温工艺，在保留蛋白质、维生素等营养成分的同时确保食品安全，兼具健康属性与即食便利性，契合现代消费升级需求。低温乳化肠是一种典型的低温肉糜类制品，其制作方法是将切碎的肉和各种调味料混合，灌入不同大小的肠衣，然后进行适度的热处理。由于在加工过程中蛋白质变性适度、肉糜乳化程度高，形成的乳化肠肉质细腻紧实富有弹性，且能保持原有营养成分和良好风味，因而广受人们喜爱。但低温肉制品一般灭菌不彻底且水分和营养丰富，极易受到微生物的侵蚀，导致风味和品质的劣变。
肉及肉制品的腐败通常是由产品中特定腐败菌（SSOs）主导。肉的腐败通常伴随着异味、变色、发黏等现象，其中微生物生长代谢所产生的挥发性有机化合物（VOCs）是导致肉品腐败气味的重要来源。因此，了解肉类产品中的SSOs对于提高产品安全性和质量至关重要。随着DNA测序技术的发展，单分子实时测序技术已成功应用于监测肉及肉制品中微生物的演替。Song Zhaoyang等通过使用单分子实时测序技术分析了四川培根中的微生物多样性，发现常温下烟熏培根的细菌丰度大于冷藏条件下。此外，VOCs被认为是腐败的潜在标志物，其浓度会随着贮存过程和微生物的繁殖而发生显著变化，部分VOCs浓度过高时会使产品出现异味。李志成等研究了羊肉新鲜度与其VOCs之间的关系，发现当2-丁酮、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、三氯甲烷、3-甲基-1-丁醇和3-羟基-2-丁酮的质量浓度分别为92.87、5.81、27.39、30.53、175.76 μg/L和159.96 μg/L时，冷却羊肉由新鲜变为不新鲜。因此，将细菌群落演替和VOCs变化相结合将会更准确地反映低温乳化肠在贮藏过程中的质量状况。近年来，在肉及肉制品中关于微生物与风味之间的相关性已被报道，如真空包装红肠、红烧鸡肉、传统干肠和羊肉。其中，Lv Yichao等通过VOCs和细菌演替的相关性，预测了真空包装红肠在（20±2）℃条件下的腐败微生物群。同样，Wen Xiangyuan等建立了羊肉微生物与风味之间的相关性网络，以预测羊肉的新鲜度。由此可知，通过VOCs和细菌演替的相关性预测样品中的SSOs是可行的。尽管已有研究报道了低温肉制品的微生物腐败特征，但真空包装低温乳化肠在冷藏（4 ℃）条件下的SSOs及其与挥发性腐败标志物的动态关联机制尚不明确，缺乏细菌演替驱动气味劣变的系统性解析。
基于此，东北农业大学食品学院的刘佳健、王强、孔保华*等探讨真空包装低温乳化肠在4 ℃条件下贮藏的理化特性、细菌多样性及VOCs的变化。根据细菌多样性与VOCs之间的相关性分析，预测真空包装低温乳化肠中的SSOs。以期预测低温肉制品的新鲜度，为靶向抑制腐败菌、延长产品货架期提供理论依据。
01
理化分析
1.1 pH值
如表2所示，贮藏初期（0 d和5 d）pH值没有显著变化（P＞0.05），这可能与乳化肠制备过程中添加的具有一定缓冲功能的磷酸盐有关。贮藏中后期（10～20 d），乳化肠的pH值逐渐下降至6.20（P＜0.05），这可能是乳酸菌生长代谢导致的有机酸积累所致。
1.2 水分活度和水分含量
肉制品中的水分含量和水分活度共同影响肉制品的微生物演替。水分含量决定肉制品的物理状态和加工特性，水分活度直接调控微生物生长，两者的协同作用驱动细菌演替。如表2所示，随着贮藏时间的延长，乳化肠水分相对含量显著降低（P＜0.05）。这一方面可能是微生物的快速生长和繁殖降解了产品中的蛋白质和脂肪，破坏了乳化肠原有的致密结构，降低了产品的保水性；另一方面可能与真空包装形成的负压环境有关。负压环境可能会导致乳化肠内部的致密网络结构出现进一步的破坏，并使乳化肠的水分向表面迁移造成汁液流失。随着贮藏时间的延长，乳化肠水分活度也显著降低（P＜0.05），这可能是由于乳化肠的自由水逐渐丧失，结合水占比升高，从而表现出较低的水分活度。
1.3 色泽
肉制品在贮藏过程中，色泽变化与细菌演替之间存在显著关联。颜色的改变不仅体现感官特性的变化，还间接反映了微生物活动对肉制品化学组成（如肌红蛋白、脂质氧化）和腐败程度的动态影响。随着贮藏时间的延长，乳化肠的L*值逐渐降低（P＜0.05），这可能是贮藏过程中水分含量降低导致的。这与Ruiz-Capillas等[32]的研究结果相似，其发现真空包装低温乳化肠（猪肉）的L*值随贮藏时间的延长逐渐降低。在贮藏初期（0 d和5 d），乳化肠的a*值没有显著变化（P＞0.05），这可能是由于真空包装隔绝氧气，减缓了肌红蛋白的氧化速率，从而维持a*值的稳定。随着贮藏时间的延长，乳化肠的a*值显著降低（P＜0.05），一方面与脂质氧化反应有关，其产生的代谢产物会加速肌红蛋白氧化和肉的褐变；另一方面可能与细菌群落的演替有关，随着贮藏的进行，不动杆菌等细菌的快速繁殖会促使氧合肌红蛋白氧化成高铁肌红蛋白，致使a*值下降、肉色发褐。在20 d的贮存过程中，b*值逐渐增加，这可能是脂质氧化产物与磷脂头部中的胺或蛋白质中的胺反应产生的类黄色色素导致的。综上所述，随贮藏时间的延长，乳化肠的色泽发生劣变。
1.4 TBARS值
TBARS值是评估肉制品的最重要指标之一，可以有效反映脂质氧化的程度。如表2所示，乳化肠第0天的TBARS值为0.35 mg/kg。随着贮藏时间的延长，乳化肠的TBARS值显著增加（P＜0.05），在第20天时达到0.67 mg/kg。TBARS值在贮藏后期迅速增加可能是由于细菌大量增殖产生了相关酶系，这些酶加速了脂质氧化。这与Uysal等的研究结果相似，其发现在4 ℃和25 ℃条件下贮藏的真空包装乳化肠和乳化肠片的TBARS值都显著增加（P＜0.05）。
1.5 质构特性
如表3所示，乳化肠在贮藏过程中呈现显著的质构劣变现象。在贮藏第10天后，产品的硬度、弹性、韧性及咀嚼性均呈现显著下降趋势（P＜0.05）。这一劣变过程与乳化肠的腐败及贮藏期间的水分迁移与损失密切相关。贮藏过程中微生物的大量生长会产生胞外酶，这些酶会分解代谢低温乳化肠中的营养物质，如蛋白质、脂肪和碳水化合物等，使乳化肠的结构从致密变得松散，质构特性降低。
02
VOCs分析
在贮藏过程中，样品共鉴定出55 种VOCs，包括醇类12 种、醛类6 种、酸类2 种、萜类18 种、烃类8 种、酮类3 种、酯类2 种、酚类1 种和其他物质3 种。总醇含量随着贮藏时间的延长显著升高。其中，1-辛烯-3-醇是肉及肉制品中常见的VOCs，其含量逐渐增加并在第20天达到最大值（93.26 μg/kg）。1-辛烯-3-醇一般与肉类腐败有关，通常来源于蛋白的水解和氨基酸代谢，呈现出蘑菇、泥土和发霉气味。此外，1-戊醇、乙醇、3-甲基-1-丁醇、2,3-丁二醇的含量均随贮藏时间延长普遍呈增长趋势，这些物质大多数与腐败气味有关，并且经常出现在变质的肉制品中。这些醇通常来自于碳水化合物降解、蛋白质水解和氨基酸代谢。其中乙醇是肉制品贮藏过程中最常见的醇类物质。Mansur等也报道了乙醇是真空包装牛肉腐败的重要标记物。此外，萜烯醇和芳樟醇也被检测出来，它们主要来源于所添加的香料，具有胡椒香、较淡的泥土香和木材香，对产品的风味贡献较大。
醛类物质在肉制品中含量高且气味阈值低，对肉及肉制品的风味有很大的影响。随着贮藏时间的延长，醛类物质的总体含量呈上升趋势，这可能是在贮藏过程中不饱和脂肪酸氧化分解导致。苯甲醛和2-甲基丁醛含量的增加与腐败菌的生长密切相关。乳酸菌和肠杆菌等腐败菌的生长代谢可能导致了苯甲醛的积累，从而呈现出腐败气味。而2-甲基丁醛在熟肉制品的贮藏过程中也经常被检测到，其含量一般随腐败加剧而快速升高，这种化合物的增加可能与热杀索丝菌等腐败菌的生长密切相关。此外，壬醛、正辛醛、己醛和庚醛主要来源于脂质的氧化和酸败，使产品呈现出脂质氧化气味。研究表明，肉制品长时间贮藏会积累大量的醛类物质，尤其是己醛，过量的醛类会散发出酸败味使产品的可接受程度下降。
酮类物质对风味的影响最小，因为它们一般具有较高的气味阈值。酮类物质在贮藏过程中逐渐积累，并在第20天迅速增加，达到206.87 μg/kg。肉制品在贮藏过程中产生的酮类主要是脂质氧化的产物，主要来源于多不饱和脂肪酸的热氧化降解。甲基庚烯酮（47.69 μg/kg）和3-羟基-2-丁酮（157.14 μg/kg）在第20天含量较高，这可能与假单胞菌、肉食杆菌和肠杆菌科的生长繁殖有关。随着贮藏时间的延长，检测到酮类物质的含量在贮藏结束时显著高于贮藏初期（P＜0.05），其含量的增加说明样品在贮藏过程中脂质氧化程度增加，这也与TBARS值结果相印证。
萜类化合物主要来源于添加到低温乳化肠中的香料。β-蒎烯是肉豆蔻中发现的一种特有的VOCs 。柠檬烯、β-蒎烯、β-水芹烯、α-松油醇、β-石竹烯主要来源于白胡椒粉。此外，在香菜籽粉中也发现了月桂烯、β-蒎烯、γ-萜烯和柠檬烯。
酸类化合物主要来源于脂肪酸等前体物质的水解、氨基酸的降解和醇的氧化反应。随着贮藏时间的延长，酸类物质的总体含量呈上升趋势。如表4所示，辛酸和醋酸在贮藏后期含量有所增加，分别达到9.87 μg/kg和29.60 μg/kg。辛酸源于相应醇的氧化，而醋酸一般是细菌代谢氨基酸的产物。酸类物质含量的提升一般会导致食品的风味变差，如醋酸在产生酸味的同时还具有腐臭味。Mansur等也发现醋酸是真空包装牛肉腐败进程中的代表性VOCs。
烃类化合物主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂，气味阈值较高，对肉制品的风味贡献较小，但一般认为烃类物质有助于整体风味的增强。本研究中烃类物质的总含量在贮藏初期迅速下降。酯类化合物主要来源于羧酸与醇发生酯化反应，且能够产生果香和花香，对肉制品的腐败气味贡献不大。
03
电子鼻分析
电子鼻的传感器对样品风味非常敏感，样品所含VOCs的变化都会导致不同的传感器响应。如表5所示，随着贮藏时间的延长，乳化肠W1C、W3C、W5C、W1S、W2S的响应值有所升高，说明产生了芳烃化合物、芳香分子、烯烃、烷类、醇类物质，这也与GC-MS检出的醛类（苯甲醛、2-甲基丁醛等）、酮类（甲基庚烯酮、3-羟基-2-丁酮等）、醇类（1-辛烯-3-醇、乙醇等）等腐败相关VOCs的增长趋势一致。此外，W5S、W6S响应值有所降低，而W1W、W2W、W3S的响应值基本保持不变（P＞0.05）。
如图1所示，PC1和PC2的方差贡献率分别为65.9%和22.0%，累计方差贡献率为87.9%，说明PC1和PC2反映了样品的大部分特征。第0天和第5天的样本分布在第2象限，第10天的样本分布在第3象限，均在PC1的负半轴，说明贮藏初期风味发生的变化不大。第15天和第20天的样本分别分布在第4象限和第1象限，均处于PC1的正半轴，说明在第15天后低温乳化肠的风味发生了明显的变化。电子鼻响应值的显著改变也说明了乳化肠品质的劣变，这可能与脂肪的氧化和蛋白的降解导致酮、醛、酸、醇类物质的大量积累有关，这也与GC-MS得到的结果相印证。
04
微生物分析
4.1 菌落总数和乳酸菌数
如图2所示，乳化肠的初始菌落总数为2.39（lg（CFU/g）），随后显著增加（P＜0.05），并于第20天达到5.98（lg（CFU/g））。根据GB 2726—2016《熟肉制品》，乳化肠在第20天的菌落总数超过了安全限值（≤5（lg（CFU/g）））。贮藏期间细菌的快速生长可能是由于乳化肠较高的水分含量和丰富的营养，为微生物的生长提供了有利的环境。乳化肠中乳酸菌数在贮藏过程中显著增加（P＜0.05）。初始乳酸菌数为2.17（lg（CFU/g）），贮存结束时达到5.20（lg（CFU/g））。乳酸菌是产酸微生物，其产酸量由其数量和群体感应效应决定。乳酸菌大量产酸后可导致产品pH值的降低。
4.2 细菌多样性
从不同贮藏时间的5 个样品中共获得238 246 个序列，平均长度为1 460.39 bp。如表6所示，所有样品的文库覆盖率均超过99%，表明测序深度足以检测出低温乳化肠中的大多数细菌谱系类型。贮藏过程中物种多样性指数（Shannon和Simpson）以及物种丰富度指数（Chao1）和均匀性指数（Pielou-e）均呈现先上升后下降的趋势。贮藏初期的增加可能是由于营养充足和适宜环境促进各种微生物的生长和繁殖；贮藏后期的减少可能是由于几种腐败微生物占据了主导地位，导致其他微生物的生长受到抑制。
如图3A所示，第0天的优势菌种是Acinetobacter calcoaceticus、Psychrobacter sp. 218(120zx)、Lactococcus lactis和Brochothrix thermosphacta，它们的相对丰度分别为19.66%、17.18%、10.75%和10.66%。乳化肠中初始的细菌可能来源于加工过程中的外部环境，也可能是煮制温度较低导致灭菌不彻底。其中，A. calcoaceticus是真空包装猪肉制品的常见腐败菌，具有较强的适应外界不利环境的能力。Psychrobacter sp. 218(120zx)普遍存在于低温贮藏的肉制品中（如腊肉），耐冷性强（4 ℃可生长），是冷藏肉腐败的潜在菌群之一。L. lactis在真空包装牛肉中的过度增殖，会产生大量CO2及醇类、醛类等VOCs，导致包装胀袋。B. thermosphacta也是肉及肉制品中常见的腐败菌，可以利用肉及肉制品中的营养物质产生挥发性代谢物，如酮、醇、醛、有机酸、硫化物和胺等，导致肉类变质。随贮藏时间的延长，第5～15天的主要优势菌发生显著变化。其中，A. calcoaceticus的相对丰度整体呈现下降趋势，在第15天时相对丰度降至7.45%。而Psychrobacter sp. 218(120zx)和L. lactis的相对丰度在贮藏后急剧下降，在第5天时仅为0.87%和0.80%。相反，B. thermosphacta在贮藏后显著增加，并于第15天时相对丰度达到最大值（39.35%），成为主要的优势菌种。在贮藏末期（第20天），低温乳化肠的优势菌变为Rahnella aquatilis和Carnobacterium divergens，其相对丰度分别达到33.53%和32.96%。C. divergens属于嗜冷的乳酸菌，一般与长时间储存的真空包装冷藏肉类变质有关。而R. aquatilis也经常在7 ℃贮藏下的猪肉、鱼肉、奶制品中被检测出，会导致食品品质劣变。
为了更好地定义腐败阶段，在细菌种水平上对OTU进行了PCoA。如图3B所示，2 个主成分解释了72.6%的总方差，其中PCo1解释了42.1%，PCo2解释了30.5%，这表明PCo1主要解释了细菌在不同贮藏时间的种间差异性。其中，第0天样品点分布在PCo1负半轴，位于第2象限；第5、10、15天样品点分布在第3象限；第20天样品点分布在PCo1正半轴，位于第4象限。整个贮藏过程大体被分成3 个阶段，其中第20天的样品与前两个阶段的样品在PCo1轴上差异较大，这表示低温乳化肠在第20天变质。
05
细菌演替与挥发性化合物的相关性分析
低温乳化肠的VOCs与细菌的代谢活性密切相关。对55 个VOCs分别与相对丰度排名前20 位的菌株进行Pearson相关性分析。结果如图4所示，相对丰度排名前20 位的细菌与55 种VOCs之间共存在181 组显著相关性（|r|≥0.80，P＜0.05），其中109 组呈显著正相关，72 组呈显著负相关。B. thermosphacta与10 种VOCs具有显著正相关性，其中包括8 种腐败相关的VOCs，即2,3-丁二醇、3-甲基-1-丁醇、乙醇、己醇、1-辛烯-3-醇、己醛、辛酸和2-丁酮；A. calcoaceticus与7 种VOCs具有显著正相关性，其中包括5 种腐败相关的VOCs，即3-甲基-1-丁醇、己醇、1-辛烯-3-醇、1-戊醇和庚醇；R. aquatilis与14 种VOCs呈显著正相关，其中包括10 种腐败相关的VOCs，即2,3-丁二醇、乙醇、1-戊醇、庚醇、己醛、苯甲醛、2-甲基丁醛、醋酸、3-羟基-2-丁酮和甲基庚烯酮；C. divergens与10 种VOCs具有显著正相关性，其中包括7 种腐败相关的VOCs，即2,3-丁二醇、1-戊醇、庚醇、己醛、苯甲醛、醋酸和3-羟基-2丁酮；Pseudomonas fluorescens与4 种VOCs具有显著正相关性，其中包括4 种腐败相关的VOCs，即3-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3-醇、己醛和2-丁酮。此外，Psychrobacter sp. 218(120zx)（正辛醛）、Pseudomonas sp. Nj-3（3-甲基-1-丁醇）、Carnobacterium maltaromaticum（正辛醛）均与1 种腐败相关的VOCs存在显著正相关性。根据相关性结果和SSOs的定义，本研究通过与腐败VOCs的正相关数量预测SSOs的致败能力，将与腐败相关的VOCs呈显著正相关超过5 个的优势菌视为SSOs。因此预测B. thermosphacta、A. calcoaceticus、R. aquatilis和C. divergen为低温乳化肠中的SSOs。陈锐颖等也报道了类似的结果，发现B. thermosphacta、R. aquatilis和C. divergen是冰温贮藏真空包装牛肉中的优势腐败菌，具有较强的致腐能力。此外，万欣雨等的研究结果表明，Acinetobacter属是冷藏鱼片贮藏初期的优势腐败菌，可能与脂质的严重氧化和含氮化合物及核苷酸的分解有关。因此，通过多元统计分析的方法建立产品在贮藏过程中细菌演替与VOCs之间的相关性从而预测SSOs是可行的。
06
结 论
本研究通过整合细菌多样性、VOCs与理化特性分析，系统揭示了真空包装低温乳化肠在4 ℃贮藏过程中的品质劣变机制及SSOs的演替规律。总体而言，真空包装低温乳化肠在4 ℃贮藏20 d内，其细菌多样性呈先增加后下降的趋势。贮藏前中期（0～15 d），B. thermosphacta和A. calcoaceticus占据主导地位，它们的增殖和代谢活动可能为后续的优势细菌积累了丰富的营养来源。第20天时，R. aquatilis和C. divergen迅速占据主导地位，总相对丰度超过65%，这可能与贮藏末期较高的醇类、酮类、醛类和酸类物质有关。此外，在贮藏过程中乳化肠的品质变差，主要表现为pH值、a*值、L*值、弹性、韧性和硬度降低，b*值和TBARS值增加（P＜0.05）。根据乳化肠在贮藏过程中细菌演替和VOCs的相关性，预测B. thermosphacta、A. calcoaceticus、R. aquatilis和C. divergen为真空包装乳化肠在4 ℃条件下贮藏的SSOs。本研究将为腐败菌的抑制提供靶向建议，以提高乳化肠的品质和安全性，并为肉制品中SSOs的预测提供参考。本研究的局限性在于未验证SSOs的纯培养代谢特性，未来可通过体外接种实验进一步确认其腐败贡献。
作者简介
通信作者：
孔保华，东北农业大学二级教授，国务院特殊津贴获得者，黑龙江省“龙江学者”，省杰出青年基金获得者，获得黑龙江省“龙江科技英才”称号，省级教学名师，省头雁团队骨干成员。兼任中国畜产品加工学会常务理事及肉品分会主任委员，黑龙江省天然产物学会副理事长和中国农业机械学会农副产品机械分会副理事长。2005年至2006年在美国肯塔基大学作访问学者，2007到以色列希伯来大学习食品管理课程。主要研究方向肉制品加工。为农业部国家牛肉加工分中心主任。主持和参加的科研项目50余项，包括国家十二五科技支撑，国家836课题，国家自然科学基金，国家十三五重点研发任务，省重大项目，省重点基金等。获国家科技进步二等奖1 项，黑龙江省科学技术一等奖2 项、二等奖3 项、三等奖 3 项，并获得国家教育部高校科技进步二等奖，中国轻工业联合会科技进步一等奖，中国商业总会科技进步一等奖等。荣获中国肉品加工业“十大杰出科技人物”，中国食品产业产学研创新发展中做出突出贡献的“杰出科研人才奖”，中国肉类协会颁发的“中国肉类产业科技领军人物称号”，获得食品科学杂志“中国肉类科技30年功勋奖-科技工作者奖”等荣誉称号。发表学术论文600余篇，其中发表SCI论文230余篇，EI论文80余篇，10篇SCI为ESI高引论文（top 1%）。
第一作者：
刘佳健，男，硕士研究生，研究方向为畜产品加工，曾获省政府奖学金、硕士研究生奖学金。
引文格式：
刘佳健, 王强, 陈倩, 等. 多元统计分析对真空包装低温乳化肠中特定腐败菌的预测[J]. 食品科学, 2026, 47(2): 259-269. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250724-193.
LIU Jiajian, WANG Qiang, CHEN Qian, et al. Prediction of specific spoilage organisms using multivariate statistical analysis in vacuum-packaged low-temperature emulsified sausages[J]. Food Science, 2026, 47(2): 259-269. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250724-193.
实习编辑：梁雯菁；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。
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