3-蒈烯是植物精油如胡椒油的主要挥发性成分,具有抑菌效果,在食品防腐领域有广阔前景。本研究考察并初步探讨了 3-蒈烯对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的抑菌机理,主要从3-蒈烯对供试菌的抑菌活性、形态结构、核酸、呼吸代谢的影响方面进行研究,结合代谢组学,逐步揭示了 3-蒈烯的抑菌机理。最后将3-蒈烯应用于熟肉制品,进行保鲜实验,为3-蒈烯开发成为一种新的食品防腐剂提供坚实的理论基础。实验结果如下:(1)通过平板梯度稀释法测定了 3-蒈烯对大肠杆菌、沙门氏菌、铜绿假单胞菌和单核增生李斯特菌的抑菌活性,发现3-蒈烯均具有抑菌作用,其中对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的抑菌效果较好,选为供试菌。通过测定生长曲线,表明3-蒈烯能够有效抑制供试菌的生长。(2)通过扫描电镜结果反映供试菌细胞形态,通过测定电导率、蛋白质泄漏、膜电位和碱性磷酸酶来研究供试菌细胞结构,结果表明大肠杆菌和铜绿假单胞菌经3-蒈烯作用后,正常形态遭到破坏,发生改变。在结构方面,细胞膜受到破坏,膜通透性增加,膜完整性发生损伤,造成细胞内电解质及大分子物质如蛋白质外泄。此外,3-蒈烯的加入导致供试菌膜电位降低,细胞膜发生去极化现象,造成细胞代谢活动异常。(3)通过染色法测定供试菌核酸含量,结果表明3-蒈烯处理后,大肠杆菌和铜绿假单胞菌的核酸含量降低。(4)通过SDH和MDH试剂盒测定了供试菌在TCA循环中的酶活,通过高效液相色谱法测定供试菌有机酸含量,测定了供试菌的代谢活力和呼吸链脱氢酶,结果表明经3-蒈烯作用后,大肠杆菌和铜绿假单胞菌的胞内蛋白含量持续降低,SDH和MDH酶活均受到抑制,对TCA循环产生影响。供试菌的丙酮酸和乙酸发生外泄积累现象,对于柠檬酸,大肠杆菌的变化较小,铜绿假单胞菌在后期出现积累,细菌有机酸代谢受到影响。此外,供试菌的代谢活力和呼吸链脱氢酶显著下降,呼吸链受到损伤,呼吸代谢过程被破坏。(5)通过代谢组学研究,鉴定并筛选3-蒈烯处理前后铜绿假单胞菌内的差异代谢物,分析代谢通路。结果表明差异代谢物共计69个,主要包括氨基酸类、嘌呤类、甘油磷酸乙醇胺类、季铵盐类、有机酸等,其中24个代谢物上调,45个代谢物下调。差异代谢物参与了 30条代谢通路,筛选得到16条代谢途径,主要涉及氨基酸的代谢和合成,三羧酸循环、嘌呤代谢和嘧啶代谢等。(6)通过测定熟肉制品的pH值、菌落总数,研究3-蒈烯在防腐保鲜方面的应用,结果表明3-蒈烯可以减缓pH值及菌落总数的上升,对熟肉制品具有防腐效果。综上所述,3-蒈烯具有抑菌效果,对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的抑菌机理为:首先3-蒈烯能够作用于供试菌的细胞膜,改变并破坏菌体正常形态,增加细胞膜的通透性,破坏细胞膜的完整性,造成胞内物质泄漏,引发细胞膜去极化现象,造成细胞代谢活动异常;其次,3-蒈烯降低了菌体核酸含量,抑制核酸合成,影响相关代谢过程;3-蒈烯抑制了供试菌的呼吸代谢,TCA循环受到抑制,呼吸链遭到破坏,影响其中的有机酸代谢过程;3-蒈烯能够通过影响铜绿假单胞菌内69个差异代谢物和16条相关代谢通路发挥抑菌作用。最终,细菌走向死亡。同时,3-蒈烯可以影响熟肉制品中细菌的生长,能够减慢腐败变质过程,能够对熟肉制品起到防腐保鲜作用。