非热杀菌技术杀灭食品中芽孢效能及机理研究进展

传统热杀菌会对食品品质产生不利影响,造成食品颜色变化、产生异味、营养损失等不良后果;非热杀菌技术是食品工业新型加工技术,处理过程中可以保持相对较低的温度,对食品的色、香、味以及营养成分影响较小;同时有利于保持食品中各种功能成分的生理活性,可以满足消费者对高品质食品的要求。芽孢在加工过程中抗性强,在食品中萌发和生长的潜力较大,因此,利用低热或非热灭菌技术对芽孢进行灭活是当前食品工业面临的严峻挑战和重要课题。本文综述现有非热杀菌技术（如高静压技术、高压CO2技术、低温等离子体技术、紫外辐射技术、高压脉冲电场技术等）独立处理或与其他处理技术相结合对芽孢灭活的效果及其机理,着重讨论其在食品行业中的应用以及芽孢灭活的分子机制,以期为生产安全食品、减少不同种类食品中微生物污染提供解决方案。     

低温等离子体技术灭活细菌芽孢的研究进展

芽孢是细菌的一类休眠结构,经常存在于食品当中,抗逆性强,难以灭活,给食品安全带来挑战。低温等离子体技术为近几年来逐渐发展起来的一种新型非热物理杀菌技术,通过激发气体产生多种活性成分对微生物进行灭活,杀菌效率高、作用时间短、环保无污染。本文综述了低温等离子体的产生原理、等离子体对芽孢内外结构的影响及影响芽孢灭活的因素等方面的相关内容,为处理食品中细菌芽孢提供了解决方案和技术支持,有利于推动低温等离子体在食品微生物杀菌领域的工程化应用。     

杀灭芽孢杆菌的方法及机理的研究综述

芽孢杆菌在不利条件下产生内生芽孢,芽孢壁厚且对外界环境有较强抵抗力,常规杀菌方法不易将其杀灭。芽孢在食品中萌发形成营养细胞,严重降低食品安全性,威胁消费者健康。文章从芽孢杆菌在食品中产生的危害出发,对热杀菌、高压杀菌、气体杀菌、化学杀菌以及促萌发杀菌等方法进行分析,比较其杀灭芽孢杆菌的效果以及优缺点。并对其杀菌机理进行探讨,指出膜受体、离子通道、核蛋白以及酶类对芽孢杆菌的影响。以期为芽孢杆菌的研究和控制提供理论参考和技术支撑。     

超高压处理对灭活细菌芽孢影响的研究进展

超高压(High Hydrostatic Phessure,HHP)处理是一种非热食品加工技术,对微生物有较好的杀灭作用.然而细菌芽孢对压力有较强的耐受性,限制了HHP在食品加工中的应用.为了增大HHP对细菌芽孢的灭活效果,人们发明和优化了许多HHP处理方法和工艺,例如间歇HHP处理,HHP结合热、微波等物理手段,HHP结合细菌素等化学试剂等方法.这些新的方法和工艺提高了HHP灭活细菌孢子的效果,从而延长了食品货架期,更好地保持了食品的感官、品质和营养特征.HHP对细菌芽孢的作用机理目前仍然不明确.本文阐述了近年来有关HHP灭活细菌芽孢的方法和机理等方面的进展情况.     

芽孢萌发研究进展

芽孢是细菌在环境胁迫(如低温、干旱和营养缺乏等)下形成的休眠体。它对高温、高压、干燥、辐射、低温、腐蚀性物质等具有极强的抗逆性。芽孢在食品中的存在会造成食品的腐败变质,且具有发生食源性疾病的潜在风险。如何将芽孢杀灭一直是食品杀菌领域亟待突破的关键问题。芽孢萌发是其抗性消失的前提,对杀死芽孢至关重要。本文主要从芽孢结构组成以及芽孢萌发途径入手,详细介绍现阶段关于芽孢萌发的研究现状。     

枯草杆菌芽孢皮层肽聚糖的提取与结构分析

高压热杀菌技术(HPTS)是一种重要的杀菌技术,研究细菌芽孢皮层肽聚糖的结构对阐明HPTS处理下皮层肽聚糖的水解机制及芽孢失活机制有重要意义。从枯草杆菌芽孢中分离提纯出皮层肽聚糖,研究其组成及结构。经红外光谱分析发现提取物具有肽聚糖的典型结构特征,研究发现变溶菌素比溶菌酶更充分地水解了肽聚糖,测定了水解物中肽聚糖骨架主要成分N-乙酰葡糖胺的含量,并用HPLC法测定了肽聚糖水解物中各种氨基酸的含量,研究发现细菌芽孢皮层肽聚糖中氨基酸含量显著高于细菌营养体细胞壁肽聚糖中的氨基酸含量,这种组分含量和结构上的不同很可能是造成皮层肽聚糖独特性质的原因。     

脉冲强光杀菌机制及其在肉类食品中作用效果的研究进展

脉冲强光作为一种新型的非热杀菌技术,它利用宽光谱、瞬时、高能量的脉冲光阻止细菌细胞DNA复制、破坏蛋白酶活性及其空间结构、造成细胞内溶物泄漏、以及细胞完整性丧失等,来实现杀菌的目的。本文综述了脉冲强光的杀菌机制及影响因素,分析了脉冲强光对肉类食品中常见的病源微生物（沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌等）的灭活效果,还对此技术在杀菌过程中对肉类色泽、风味和感官品质的影响进行了阐述,旨为脉冲强光杀菌技术在肉类食品加工中的应用提供建议和理论支持。     

高压热杀菌灭活枯草杆菌芽孢的作用研究

为探究高压热杀菌(HPTS)对枯草杆菌芽孢灭活的影响,采用200 MPa结合25,65,75 ℃;550 MPa结合25,65,75 ℃;保压时间:20 min处理枯草杆菌芽孢,通过平板技术法、紫外分光光度法、流式细胞术、红外光谱法分析HPTS处理前、后芽孢的存活浓度、紫外吸收泄露量、内膜通透性、芽孢成分。结果显示:HPTS处理后,芽孢的存活浓度显著降低(P＜0.05),紫外吸收泄漏量增大,芽孢内膜受损,芽孢内膜通透性增强。傅里叶红外光谱结果显示:HPTS处理前、后枯草杆菌芽孢的差异主要表现在蛋白质、脂质、核酸、多糖4种成分及其结构发生变化,如蛋白质二级结构从有序向无序转变,蛋白质稳定性降低。HPTS可有效破坏芽孢内膜的水分子通透屏障,改变芽孢膜脂质、蛋白质、核酸、多糖结构,从而使芽孢的抗性降低,影响芽孢的代谢,使芽孢灭活。本研究结果为HPTS灭活枯草杆菌芽孢提供理论依据,促进HPTS方法在食品加工中的应用。     

超高压结合化学萌发诱导剂对枯草杆菌芽孢的灭活作用

采用化学萌发诱导剂(AGFK、肌苷、L-丙氨酸、DPA)来诱导枯草杆菌芽孢萌发,然后用超高压处理将萌发的芽孢杀灭,用平板菌落计数法、分光光度计和相差显微镜检测诱导剂对该芽孢的萌发诱导效果,并用透射电镜观察超高压处理前后芽孢内部结构的变化。结果表明:以上诱导剂能迅速诱导芽孢萌发,使用DPA时,芽孢萌发率约为95%,组合使用DPA和营养素时,芽孢萌发率约为87%,单独使用DPA时萌发率更高,这一特异现象表明目前关于芽孢萌发机制的认识还不完善。萌发后芽孢的内部结构变成了类似营养体的结构,再经压力处理后其内部结构严重受损,超高压结合化学萌发诱导剂能有效杀灭绝大部分芽孢。     

不同浓度芽孢萌发剂对肉毒梭菌芽孢萌发的影响

肉毒梭菌（Clostridium botulinum）及芽孢是真空包装、冷冻食品及罐装食品中的主要杀菌对象,其抗逆性强,生长速度快,而成为食品中毒的主要原因之一。本试验采用单因素试验和响应面分析法研究芽孢萌发剂L-丙氨酸和KCl添加浓度,处理温度和处理时间对肉毒梭菌芽孢萌发条件的影响,探究影响肉毒梭菌芽孢萌最适条件,并结合常压100 ℃,20 min杀菌,研究最终肉毒梭菌的杀灭效果。结果显示,当处理温度为75.5 ℃,处理时间为25.0 min,添加L-丙氨酸浓度为15.4 mmol/L,KCl浓度为0.53%时,芽孢萌发率最大,可达89.91% ± 1.31%,经过两次100 ℃杀菌20 min,肉毒梭菌杀灭率可达98%。研究结果可为食品工业中罐头的常温杀菌提供一定的技术指导。     

壳聚糖-姜黄素光动力协同作用对圣女果食源性致病菌的灭活效果

食源性致病菌是人类健康的主要威胁之一。本研究旨在探讨壳聚糖（chitosan,Chi）协同姜黄素（curcumin,Cur）介导的光动力处理（photodynamic treatment,PDT）对致病菌的灭活效果。在确定Chi的最低抗菌剂量后，比较PDT和Chi-PDT的杀菌效果，进而评价Cur浓度和光照时间对Chi-PDT灭活金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）、大肠杆菌（Escherichia coli O157:H7）和沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）的影响。同时，探究Chi与PDT的协同作用机制以及Chi-PDT对混合致病菌的灭活作用、对圣女果表面Salmonella的灭活作用和对圣女果品质的影响。结果表明：Chi可以通过增强细菌与Cur的相互作用从而增强PDT灭活效果。Chi-PDT的灭菌效果具有Cur浓度和光照时间依赖性，0.05%（质量分数，下同）Chi结合15μmol/L Cur处理后光照20 min可分别使S. aureus和B. cereus的菌落总数减少7.90、7....     

超高静压对细菌芽孢内部变化影响的研究

超高静压处理技术是一种食品保藏新技术,它对食品物料的热损伤小,处理时间短,耗能少,因而被认为是食品非热杀菌新技术中最有潜力和发展前途的一种技术。超高静压对普通微生物有较好的杀灭效果,但人们对有关超高静压对细菌芽孢杀灭效应的认识还很有限,特别是芽孢内部变化对其抗性的影响,比如种类、浓度、细胞的形态结构、生物化学反应、基因机制等。对于超高静压这个新技术,不仅需要研究优化的杀菌工艺条件,还要研究其导致芽孢内部变化而失活的机理。就目前来说具体机理方面尚未十分清楚。     

短波紫外发光二极管处理对脂环酸芽孢杆菌的灭活效果及作用机制

短波紫外发光二极管（ultraviolet-C light-emitting diode，UVC-LED）处理是一种新型的非热杀菌技术。本实验以果汁中常见的致腐菌脂环酸芽孢杆菌（Alicyclobacillus acidoterrestris）为目标菌，研究UVC-LED对脂环酸芽孢杆菌的杀灭作用，通过测定处理后细菌胞内核酸和蛋白质泄漏量、细胞膜通透性、胞内活性氧（reactive oxygen species，ROS）的累积水平以及胞内蛋白质和DNA的损伤情况，进一步探究UVC-LED对脂环酸芽孢杆菌的杀菌机理。结果表明：增加UVC-LED的照射剂量可增强其对脂环酸芽孢杆菌的杀灭效果，当照射剂量增加至50 mJ/cm2时，生理盐水中存活的细菌数量降低4.6（lg（CFU/mL））。通过对存活曲线的模拟，发现UVC-LED对生理盐水中脂环酸芽孢杆菌的杀灭作用既符合log-linear模型，又符合Weibull模型。处于不同生长时期的细菌对UVC-LED的敏感度不同，其中处于对数期的细菌对UVC-LED更敏感。照射处理导致膜通透性的改变以及内容物的泄漏，说明细胞膜结构遭到一定程度的破坏，但是胞内ROS的累积水平没有显著提高（P＞0.05），拉曼光谱分析表明胞内蛋白结构有所改变，经吖啶橙（acridine orange，AO）染色荧光显微镜观察发现照射处理后菌体DNA的结构变化明显。综上，UVC-LED可通过造成DNA损伤、蛋白结构变化和细胞膜透性改变从而杀灭脂环酸芽孢杆菌，根据破坏程度的不同，推测DNA损伤是细胞死亡的主要原因。     

超高压食品灭菌技术

消费者对于食品的要求一般是食用安全、性质稳定、不加添加剂。为了延长食品的保藏时间,需采用一些方法处理食品,杀死其中大部分或全部的微生物,这种处理方法即杀菌技术。 杀菌是食品生产加工中一个非常重要的环节。根据杀菌时温度不同,杀菌可分为热杀菌和冷杀菌。其中冷杀菌又根据使用手段不同分为物理杀菌和化学杀菌。冷杀菌中的物理杀菌是目前杀菌技术发展的趋势。物理杀菌克服了热杀菌和化学杀菌的不足之处,是运用物理方法,如高压、场（包括电场、磁场）、电子、光等的单一作用或两种以上的共同作用,在低温或常温下达到杀菌的目…     

姜黄素介导的光动力冷杀菌方法对牡蛎杀菌的效果研究

通过光动力疗法（photodynamic therapy,PDT）对牡蛎肉匀浆及牡蛎肠道中的细菌进行杀灭处理,探究PDT可否杀灭牡蛎中的细菌。结果表明,以姜黄素为光敏剂的光动力冷杀菌处理对牡蛎中细菌具有非常好的灭活效果,3、6 h光敏剂富集组对牡蛎的杀菌率可达90%以上。同时该方法处理简便,且具有广谱杀菌特性。     

高压热杀菌结合葡萄糖对枯草芽孢杆菌芽孢的杀灭效果

作者研究了葡萄糖结合高压热杀菌（HPTS）处理对枯草芽孢杆菌芽孢的杀灭效果及其内膜的影响,通过平板计数法、电导率测定、流式细胞术分析及傅里叶变换红外光谱分析等对枯草芽孢杆菌芽孢的灭菌效果、离子释放量、内膜通透性及膜结构稳定性进行了研究。结果表明：在600 MPa、75 ℃条件下,芽孢死亡量达到4.64个对数值,而在添加了质量分数60%的葡萄糖溶液后,芽孢的死亡量减少了约2个对数值。随着葡萄糖质量分数的升高,芽孢的离子释放量显著下降（P<0.05）;流式细胞术结果显示在600 MPa、75 ℃结合质量分数60%葡萄糖溶液处理下样品的阳性区域（M2）占比为92.88%,这表明芽孢内膜通透性显著增加（P<0.05）;通过分析样品在3 000~ 2 800 cm-1波段的傅里叶变换红外光谱,发现与单独HPTS处理相比,添加葡萄糖可以使芽孢内膜的—CH₂/—CH₃官能团吸收峰明显减弱,葡萄糖可有助于维持芽孢内膜结构的稳定性。由此可知,葡萄糖含量对HPTS灭活枯草芽孢杆菌芽孢的效果有重要影响。     

非热杀菌技术在冷链生鲜食品中杀菌消毒的研究进展

新型冠状病毒在全球范围内大流行，冷链生鲜食品及外包装作为新型冠状病毒潜在远程传播载体，增加了病毒通过“物传人”的感染风险。非热杀菌技术是一类新型杀菌技术，无需热能消耗即可杀灭食品中有害或致病微生物，避免了传统热杀菌技术传热相对较慢和对杀菌对象产生热损伤等缺点，将该技术应用于生鲜食品中不仅能有效阻断病毒传播，还能在食品保鲜和延长货架期方面发挥积极作用。本文主要介绍了适用于冷链环节中生鲜食品表面及外包装的非热杀菌技术，包括化学消毒剂、紫外线辐射、臭氧消毒、低温等离子体等，并从不同非热杀菌技术的工作机制、对病原体的灭活作用、对冷链过程中生鲜食品的保鲜效果进行阐述，以期为非热杀菌技术在冷链生鲜食品中的杀菌消毒应用提供理论指导，为保障冷链生鲜食品安全提供一定参考。     

中温乳化肠中凝结芽孢杆菌芽孢萌发及热致死规律

从中温乳化香肠中筛选出一株凝结芽孢杆菌芽孢,以20种氨基酸、D-果糖、D-葡萄糖、氯化钾为萌发剂,通过相差显微镜及生长曲线测定仪测定600 nm波长下光密度值,研究该芽孢萌发规律,同时研究7种防腐剂对芽孢萌发效果影响及不同温度热胁迫处理后的芽孢致死率。结果表明:葡萄糖可以促进凝结芽孢杆菌芽孢萌发,增大其浓度对芽孢萌发率无影响;绘制了芽孢萌发率标准曲线,相关系数为0.977 8;亚硝酸钠、山梨酸钾、乳酸链球菌素(nisin)和脱氢乙酸钠对芽孢萌发无影响,乳酸钠、葡萄糖酸-δ-内酯和双乙酸钠可以抑制芽孢萌发;采用90℃及95℃对芽孢热胁迫致死效果较差,100℃热处理最高致死率可达92.09%,105~120℃热胁迫处理对该芽孢致死率在15 min内可以接近100%。     

鼠李糖脂抑制芽孢态蜡样芽孢杆菌的活性及机制

以蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）芽孢为研究对象,从表观、形态和胞膜状态等方面解析鼠李糖脂（rhamnolipids,RLs）对芽孢态B. cereus的抑制活性和作用机制。结果表明,RLs的最低抑菌浓度和最低杀菌浓度分别为80.0 mg/L和160.0 mg/L。两个浓度的RLs均可以引起芽孢表面出现严重的皱缩和凹陷,破坏芽孢细胞膜完整性和通透性,导致胞内电解质、DNA和蛋白质等生物大分子外泄。同时,RLs可以通过降低芽孢的耐热性、产生胞内氧化应激反应、降低表面黏附能力、结合并干扰DNA分子等多种抑菌机制对B. cereus芽孢起到抑制和灭活作用。研究结果有利于推动RLs在食品安全领域的开发和应用。     

生孢梭菌芽孢萌发条件的优化

本文研究了不同温度、时间和p H值条件下,生孢梭菌芽孢萌发所需的最佳条件。本研究将活化传代好的生孢梭菌菌液培养7 d,多次离心后,加入无菌水制成生孢梭菌芽孢悬浮液,处理温度为70℃~90℃,处理时间为5~25 min,处理p H值为4~8,用平板计数法观察计算不同条件处理后的芽孢萌发率,用响应面优化法对影响生孢梭菌芽孢萌发率三个条件的最佳值进行了研究。通过分析所建立的二次多项回归方程,得到生孢梭菌芽孢萌发的最佳条件为,当温度为80.90℃,时间为20.72 min,p H值为4.69时,生孢梭菌芽孢萌发率最高可以达到80%。本文试验结合芽孢萌发机理,利用芽孢的最佳萌发条件,用较温和的条件使芽孢萌发,为使芽孢"先萌发,再杀灭"的新杀菌方式奠定基础,为杀灭芽孢这一难题提供了新思路和低强度杀菌的可行性,对将其应用于低酸性罐头食品的杀菌有重要意义。