自古以來,人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到有機(jī)酸對(duì)食源性致病菌有很好的抵抗作用。有機(jī)酸作為食品和飼料的防腐添加劑已經(jīng)大量的應(yīng)用在罐頭食品乃至玉米青飼料中。此外,歐盟禁止在飼料中添加抗生素,使得有機(jī)酸作為最有效的促生長劑已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
首先,有機(jī)酸的抗菌性能主要來自于它的產(chǎn)酸能力,使得宿主體內(nèi)環(huán)境的大部分致病性細(xì)菌無法生存和繁殖。從這方面來看,環(huán)境內(nèi)產(chǎn)酸越多或酸性越強(qiáng),抗菌效果越好,這通常稱為“抑菌作用”。因?yàn)榧?xì)菌并不是被直接殺死,而是它們的性能受到抑制,致使它們?cè)谒拗黧w內(nèi)生長減緩。
不過也有些有機(jī)酸也能夠輕易地殺滅細(xì)菌,它們可以穿透細(xì)菌細(xì)胞壁破壞其重要的生命機(jī)能,如DNA的復(fù)制和表達(dá)。為了能夠穿透細(xì)菌的細(xì)胞外膜,有機(jī)酸必須處于非游離的形式。而這取決于有機(jī)酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境里的PH值。有機(jī)酸一旦進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中,它們便游離出來,同時(shí)開始產(chǎn)酸發(fā)揮解毒作用,其中所需要的能量都來自細(xì)菌細(xì)胞。最終破壞細(xì)菌的增殖導(dǎo)致細(xì)菌死亡,這個(gè)過程我們稱之為溶菌。
沙門氏菌
沙門氏菌是一種最常見的食源性致病菌。在世界范圍內(nèi),豬肉是人類感染沙門氏菌的最為常見的傳染源。在生豬中,沙門氏菌以亞臨床的形式感染,引起輕度腹瀉和生長性能下降。在嚴(yán)重的臨床病例中,沙門氏菌能引起急性敗血癥,甚至出現(xiàn)死亡。不過,沙門氏菌最常見的流行形式是低水平的亞臨床感染。
人類可通過近距離接觸受感染的生豬而感染沙門氏菌。然而,普通人群更容易通過食入受污染且未經(jīng)煮熟的豬肉而感染沙門氏菌。豬肉產(chǎn)品中的沙門氏菌主要是由于動(dòng)物受感染以及屠宰場(chǎng)的衛(wèi)生狀況較差所引起。盡管人們通過深思熟慮要不斷努力的改善屠宰場(chǎng)的各方面的條件來降低動(dòng)物感染沙門氏菌的水平,不過至少還只是處于一種協(xié)調(diào)的方式。事實(shí)上,最近歐盟的法規(guī)要求要設(shè)定具體的目標(biāo),以降低未來幾年內(nèi)生豬群感染沙門氏菌的水平。而最終的目標(biāo)是,人類經(jīng)由食物感染沙門氏菌的風(fēng)險(xiǎn)降低到易于控制的水平,尤其是最近有數(shù)據(jù)表明目前越來越多的沙門氏菌株對(duì)人用抗生素產(chǎn)生耐藥性。因此,從大眾健康方面考慮,必須采取有效的農(nóng)場(chǎng)防御保護(hù)措施。
有機(jī)酸
動(dòng)物生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加上人類對(duì)食物鏈產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的知識(shí),已意味著要打擊豬場(chǎng)沙門氏菌的首要方向需集中力量去確定這個(gè)對(duì)特殊細(xì)菌最有效的有機(jī)酸。對(duì)于這一點(diǎn),需要有兩個(gè)必要的步驟。首先需要通過體外實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行)從感染豬群中收集沙門氏菌,利用微生物學(xué)的方法來篩選有機(jī)酸。第二需要通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn),在臨床的條件下驗(yàn)證體外實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。這確實(shí)是一個(gè)艱苦的過程。若想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的結(jié)果,必須要在具有最好的設(shè)備和人員的研究中心內(nèi)進(jìn)行。
體外篩選實(shí)驗(yàn)
帝斯曼公司動(dòng)物營養(yǎng)研究中心(CDNA)微生物研究小組最近進(jìn)行的體外實(shí)驗(yàn)研究中,在各種條件下篩選了10個(gè)有機(jī)酸。在研究中,從感染豬的腸內(nèi)容物內(nèi)收集了3種血清型的沙門氏菌。
鼠傷寒沙門氏菌、德比沙門氏菌和腸炎沙門氏菌,這三種沙門氏菌是在全球的生豬中最常見的。其中測(cè)試混懸液含有105 CFU(菌落形成單位),這個(gè)數(shù)值足以引起仔豬感染。我們有兩個(gè)指數(shù)來評(píng)估每個(gè)有機(jī)酸對(duì)沙門氏菌的影響。第一是最低抑菌濃度(MIC),這表示每種有機(jī)酸能夠阻止沙門氏菌生長的最低濃度(殺菌作用)。第二是生長遲緩(GR)指數(shù),這表示在規(guī)定的時(shí)間期限內(nèi)沙門氏菌生長降低的百分比水平。最后綜合分析出最有效的有機(jī)酸來對(duì)抗沙門氏菌。
另外研究結(jié)果表明,高濃度的有機(jī)酸(25mmol/l以上)同樣能夠阻止沙門氏菌的生長。然而當(dāng)濃度降低時(shí),研究證明最有效的有機(jī)酸包括山梨酸、苯甲酸和檸檬酸。事實(shí)上,這些酸類物質(zhì)的MIC50(50%最低抑菌濃度)在一半左右或少于一半,而其他酸類物質(zhì)的濃度需求見圖1。這些結(jié)果對(duì)于3種血清型的沙門氏菌或多或少均具有可比性。
表1 有機(jī)酸對(duì)抗沙門氏菌體外篩選試驗(yàn)
GR的結(jié)果表明苯甲酸的GR指數(shù)最高(32%)、檸檬酸次之(17%)、第三是山梨酸(16%)。在這方面,其他有機(jī)酸幾乎沒有明顯的效果。此外,3種血清型的沙門氏菌均獲得類似的結(jié)果。
在中和的條件下,例如當(dāng)胃內(nèi)容物到達(dá)小腸,只有山梨酸(6%)和苯甲酸(13%)保留有抗菌活性。