微生物腐敗與污染始終威脅食品安全、影響食品質(zhì)量穩(wěn)定性，給食品工業(yè)生產(chǎn)與市場監(jiān)管帶來持續(xù)挑戰(zhàn)。微生物揮發(fā)性有機(jī)物（mVOCs）作為微生物生命活動(dòng)的 “化學(xué)指紋”，其組成與含量能夠直接幫助我們?cè)u(píng)價(jià)食品質(zhì)量安全和優(yōu)化食品發(fā)酵工藝。

什么是mVOCs？

微生物揮發(fā)性有機(jī)物（mVOCs）是指微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線菌等）在生長、繁殖及代謝過程中，通過初級(jí)代謝或次級(jí)代謝產(chǎn)生并釋放到環(huán)境中的一類具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物總稱。主要包括烷烴類、烯烴類、醇類、醛類、酮類、酯類、芳香族化合物以及含硫、含氮化合物等。

以下列出了食品中具有代表性的微生物及其微生物揮發(fā)性有機(jī)物：

表1.代表性微生物揮發(fā)性有機(jī)化合物 (mVOCs) 途徑、微生物來源和典型食品的總結(jié)?！?】

mVOCs是微生物生長和代謝過程中釋放的代謝副產(chǎn)物。來源產(chǎn)生分為三大代謝途徑：初級(jí)碳水化合物代謝、氨基酸分解、脂質(zhì)降解，從而產(chǎn)生乙醇、乙酸、丙酮等常見的揮發(fā)性代謝物，用于評(píng)估它們?cè)谑称焚|(zhì)量和安全性。

圖1.微生物揮發(fā)性有機(jī)化合物（mVOCs）的代謝途徑，這些化合物源自碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)代謝。【1】

mVOC在食品工業(yè)中的應(yīng)用

mVOCs作為微生物代謝的特征產(chǎn)物，為食品系統(tǒng)中的微生物動(dòng)態(tài)提供了靈敏、特異的指標(biāo)，在食品工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于食品質(zhì)量控制、腐敗預(yù)警、發(fā)酵過程監(jiān)測、病原體檢測等多個(gè)環(huán)節(jié)。mVOC在食品工業(yè)中的應(yīng)用如下：

1

食品腐敗預(yù)警

mVOCs是食品腐敗的“早期指示器”，用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測各種食品安全和腐敗過程。例如，食品在腐敗過程中，假單胞菌屬（Pseudomonas species）通常會(huì)在肉制品中釋放二甲基硫醚和環(huán)丙烷等揮發(fā)性化合物。

2

食品發(fā)酵過程監(jiān)測

mVOCs可作為發(fā)酵進(jìn)程與產(chǎn)品品質(zhì)的“調(diào)控指標(biāo)”。食品發(fā)酵（如釀酒、釀醋、發(fā)酵乳制品、發(fā)酵豆制品）依賴于特定微生物的代謝活動(dòng)，發(fā)酵過程中微生物產(chǎn)生的mVOCs組成與含量會(huì)隨發(fā)酵時(shí)間、微生物生長狀態(tài)發(fā)生規(guī)律性變化，通過檢測mVOCs的動(dòng)態(tài)變化，可實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)酵進(jìn)程，調(diào)控發(fā)酵參數(shù)（如溫度、pH、發(fā)酵時(shí)間），確保發(fā)酵產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定。例如，在乳制品發(fā)酵過程中，乳桿菌屬和鏈球菌屬將糖代謝為乳酸，從而改善酸奶和奶酪的質(zhì)地和酸度。

3

食品病原體檢測

mVOCs可作為病原體污染的“特異性標(biāo)志物”。食品中常見的致病性微生物（如沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌），在生長代謝過程中會(huì)產(chǎn)生自身特有的mVOCs，例如大腸桿菌產(chǎn)生二硫化碳、丁醛和吲哚。

微生物代謝產(chǎn)生的mVOCs具有含量低、具有活性等特點(diǎn)，為獲得足夠的靈敏度，往往需要對(duì)分析物進(jìn)行預(yù)濃縮，選擇一款合適的前處理手段非常關(guān)鍵。

Needle Trap動(dòng)態(tài)針捕集技術(shù)

今天英諾德INNOTEG給大家提出一種能分析細(xì)菌VOCs全新的萃取分析技術(shù)——Needle Trap動(dòng)態(tài)針捕集技術(shù)。

Needle Trap（簡稱NT）技術(shù)是一種主動(dòng)動(dòng)態(tài)提取方式，其原理是把吸附劑填充在針尖內(nèi)，通過Sampling Case氣體采樣器把氣態(tài)樣品富集到針內(nèi)吸附劑，可通過增加吸附劑的量以及復(fù)合不同種類的吸附劑在增加吸附能力，適合于更寬范圍的揮發(fā)性有機(jī)物分析。

技術(shù)特點(diǎn)：

主動(dòng)采樣方式，僅需少量樣品，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間采樣；

不需要任何解析裝置，直接在氣相進(jìn)樣口熱解析；

便攜式設(shè)計(jì)，現(xiàn)場采樣和分析；

非侵入性分析，無創(chuàng)傷面積；

復(fù)合3種吸附劑，吸附更寬范圍的化合物，展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

細(xì)菌VOC應(yīng)用案例

本文介紹一種利用動(dòng)態(tài)針捕集（needle trap，NT）結(jié)合氣相色譜 - 質(zhì)譜（GC - MS）分析細(xì)菌培養(yǎng)過程中揮發(fā)性代謝物變化的新方法[2]。

菌株：大腸桿菌 ATCC 11775（DSM 30083）和銅綠假單胞菌 ATCC 10145（DSM 50071）。

生長實(shí)驗(yàn)：菌株在營養(yǎng)瓊脂平板 30°C 預(yù)培養(yǎng)過夜，接種到相應(yīng)培養(yǎng)基，調(diào)整細(xì)胞濃度，設(shè)置無菌對(duì)照，在 36°C、150rpm 培養(yǎng) 48h。

采樣條件：期間定時(shí)取樣頂空和液體樣品，頂空部分使用Needle trap（NT） 以 5mL/min 抽取 60mL氣態(tài)樣品，液體樣品用于測定總細(xì)胞數(shù)。

圖2.NT-細(xì)菌VOC采樣過程

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

NT - GC - MS 可用于監(jiān)測細(xì)菌培養(yǎng)物頂空中揮發(fā)性代謝物的變化，實(shí)現(xiàn)了代謝物的表征和定量。通過分析代謝物模式，能夠區(qū)分大腸桿菌和銅綠假單胞菌，強(qiáng)調(diào)了在研究中區(qū)分無菌培養(yǎng)基和消毒劑產(chǎn)生的化合物與細(xì)菌產(chǎn)生的化合物的重要性。

結(jié)果表示，銅綠假單胞菌產(chǎn)生二甲硫醚（最大125 μg L?1<定量限 (LOQ)）、1-十一碳烯（最大 164 μg L ?1）和 2-壬酮（最大 200 μg L?1），其中大腸桿菌產(chǎn)生二硫化碳、丁醛和吲哚（最大 149 mg L?1）；兩種生物體都產(chǎn)生異戊二烯。

Sampling Case氣體采樣器

如果你對(duì)上述產(chǎn)品或方案感興趣，歡迎隨時(shí)聯(lián)系德祥科技/英諾德咨詢，可撥打熱線400-006-9696或掃碼填寫表單。

參考文獻(xiàn)：

[1] Trends in Food Science&Technology 166 (2025) 105414; DOI:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.105414

[2] Anal Bioanal Chem (2014) 406:6617–6628 ;DOI 10.1007/s00216-014-8111-2

英諾德INNOTEG

英諾德INNOTEG是德祥集團(tuán)旗下自主研發(fā)品牌，專業(yè)從事科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)的高科技企業(yè)，是集實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、方法開發(fā)、實(shí)驗(yàn)室儀器銷售和技術(shù)服務(wù)為一體的專業(yè)廠家。

多年以來，英諾德INNOTEG致力于研發(fā)高效的實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新設(shè)備。公司十分重視技術(shù)的研究和儲(chǔ)備，一直保持高比例研發(fā)投入，創(chuàng)建了一支由博士、碩士和行業(yè)專家等構(gòu)成的經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)精湛的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在儀器分析技術(shù)領(lǐng)域開展了頗有成效的研究開發(fā)工作。此外，英諾德還與各大科研院所、高校合作，積極推進(jìn)科技成果項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化。英諾德INNOTEG憑借強(qiáng)大的研發(fā)能力，注重前瞻性技術(shù)研發(fā)，已推出多款科學(xué)儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)室耗材產(chǎn)品。

德祥科技

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30多年來，德祥一直深耕于科學(xué)儀器行業(yè)，主營產(chǎn)品有實(shí)驗(yàn)室分析儀器、工業(yè)檢測儀器及過程控制設(shè)備，致力于為新老客戶提供更完善的解決方案。公司業(yè)務(wù)包含儀器代理，維修售后，實(shí)驗(yàn)室咨詢與規(guī)劃，CRO凍干工藝開發(fā)服務(wù)以及自主產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后。與高校、科研院所、政府機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及知名企業(yè)保持密切合作，服務(wù)客戶覆蓋制藥、醫(yī)療、商業(yè)實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)、環(huán)保、石化、食品飲料和電子等各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域。

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