金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)在自然界中广泛存在,在空气、水、灰尘、人和动物的排泄物中都可以找到,极易污染食物,严重影响食品安全、威胁消费者健康。近年来,由金黄色葡萄球菌引起的食物中毒事件仍是威胁广大消费者生命健康的主要食品安全问题之一。随着代谢组学研究技术的逐渐成熟,寻找食源性致病微生物特征性代谢产物已成为致病菌快速检测和鉴定研究的一个重要方向。微生物挥发性代谢产物分析可以作为临床和食品中致病菌鉴别的新方法。已报道的文献和课题组前期的研究均发现,金黄色葡萄球菌产生了3-甲基丁醛和3-甲基丁酸,与其它致病菌相比,这两个代谢产物对金黄色葡萄球菌具有一定的特异性。虽然目前已经初步找到了金黄色葡萄球菌的特征挥发性代谢产物,但是没有全面考察影响代谢标记物释放的因素,代谢标记物的稳定性如何尚不清楚。我国是世界上的猪肉消费大国,中国居民猪肉消费总量约占全世界总量的一半。生猪肉及猪肉制品在加工、运输和销售的过程中极易受到各种微生物污染,其中受金黄色葡萄球菌污染较为严重。本研究以猪肉糜和猪肉汤两种状态的肉品为生长基质,首先分析金黄色葡萄球菌挥发性代谢标记物的特异性,探索不同来源的金黄色葡萄球菌在肉品中生长及代谢标记物释放的变化,揭示其它致病菌对金黄色葡萄球菌生长和代谢标记物的影响,以及常用食品防腐剂对金黄色葡萄球菌生长、代谢标记物产量和代谢关键酶基因表达水平的影响。研究结果如下:(1)在营养肉汤、胰蛋白胨大豆肉汤和脑心浸出液肉汤中,只有金黄色葡萄球菌培养物检出了明显高于基质本底的3-甲基丁醛和3-甲基丁酸信号,大肠杆菌O157:H7和肠炎沙门氏菌均未检出。猪肉糜中金黄色葡萄球菌检出了明显高于基质本底的3-甲基丁醛和3-甲基丁酸信号,大肠杆菌O157:H7和肠炎沙门氏菌未检出。猪肉汤中金黄色葡萄球菌3-甲基丁酸检出量明显高于基质本底,大肠杆菌O157:H7和肠炎沙门氏菌检出量相对基质本底无明显变化。肉品基质不会影响金黄色葡萄球菌代谢产物的特异性。(2)猪肉糜中七株金黄色葡萄球菌均产生了3-甲基丁醛和3-甲基丁酸,3-甲基丁醛信号检出时间略早于3-甲基丁酸,3-甲基丁醛的信号强度增至最大值后迅速下降,而3-甲基丁酸的信号强度呈持续增长趋势。猪肉汤中只有S.aureus B83和S.aureus 134检出了3-甲基丁醛,3-甲基丁醛的信号强度增至最大值后迅速下降,七株金黄色葡萄球菌均产生了信号强度呈持续增长趋势的3-甲基丁酸。由于3-甲基丁醛产生后易被转化,3-甲基丁酸则稳定存在,为更可靠的代谢标记物。在0~24 h整个培养过程中,猪肉糜和猪肉汤中不同菌株3-甲基丁酸的信号强度与菌体生长数量之间均呈极显著相关(p<0.01),F检测得到的直线回归关系极显著(p<0.01)。(3)在猪肉糜中,金黄色葡萄球菌与大肠杆菌O157:H7(1:1,10:1)、金黄色葡萄球菌与肠炎沙门氏菌(1:1)、三种细菌(1:1:1)混合培养时均未发现高于基质本底的3-甲基丁醛和3-甲基丁酸信号;金黄色葡萄球菌与大肠杆菌O157:H7(100:1)、金黄色葡萄球菌与肠炎沙门氏菌(10:1,100:1)混合培养时均检出了高于基质本底的3-甲基丁醛和3-甲基丁酸信号。在猪肉汤中,金黄色葡萄球菌与大肠杆菌O157:H7(1:1)、金黄色葡萄球菌与肠炎沙门氏菌(1:1)、三种细菌(1:1:1)混合培养均检出了高于基质本底的3-甲基丁酸信号,混合培养时金黄色葡萄球菌最大菌体生长量均低于单独培养,但对金黄色葡萄球菌3-甲基丁酸的释放量影响不明显。由于3-甲基丁醛产生后易被转化,3-甲基丁酸则稳定存在,为更可靠的代谢标记物。在0~24h整个培养过程中,猪肉糜和猪肉汤中混合培养时3-甲基丁酸的信号强度与菌体生长数量之间均呈极显著相关(p<0.01),F检测得到的直线回归关系极显著(p<0.01)。(4)四种防腐剂在国标最大限量作用下,对金黄色葡萄球菌的抑菌作用强弱顺序为:乳酸链球菌素Nisin(0.5 g/L)>壳聚糖(6.0 g/L)>苯甲酸钠(2.0 g/L)>亚硝酸钠(0.15 g/L)。在胰蛋白胨大豆肉汤和猪肉汤中,四种防腐剂(亚硝酸钠0.15 g/L、壳聚糖3.0 g/L、苯甲酸钠2.0 g/L、Nisin 0.0625 g/L)对金黄色葡萄球菌转氨酶编码基因ilvE和醛脱氢酶编码基因aldH的转录水平起下调作用,对α-酮酸脱氢酶编码基因kadh的转录水平没有明显影响。四种防腐剂均降低了3-甲基丁酸的释放量。研究结果明确了肉品基质中不同培养模式和食品防腐剂添加对金黄色葡萄球菌生长和代谢标记物释放的作用,详细分析了代谢标记物的稳定性,为建立基于靶标代谢组学的肉品中金黄色葡萄球菌检测技术打下了理论基础。