壓力輔助熱殺菌

Pressureassistedthermalsterilization〔S.K.Wimalaratne,M.M.Farid2021〕1編輯ppt摘要通過(guò)壓力輔助熱殺菌的方式研究芽孢的滅活，使其生產(chǎn)無(wú)菌產(chǎn)品，這樣可以保存原有食品的感官特性。結(jié)果說(shuō)明，這種壓力輔助熱殺菌工藝可減少D值，因此，可以降低殺菌溫度以更好地保存感官特性。溫和的壓力可以促進(jìn)芽孢的萌發(fā)然后在用熱來(lái)滅活萌發(fā)的芽孢。使用該技術(shù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)微生物也進(jìn)行了測(cè)試，然而，這種輕微的壓力對(duì)釀酒酵母和大腸桿菌失活的影響是微缺乏道的。關(guān)鍵詞：高壓處理熱殺菌蠟樣芽孢桿菌嗜熱脂肪芽孢桿菌釀酒酵母大腸桿菌2編輯ppt目錄三、結(jié)果與討論一、研究背景二、研究方法3編輯ppt一、研究背景高壓處理〔HPP〕在食品加工中是一個(gè)相對(duì)較新的技術(shù)。然而，第一個(gè)有想法把高壓技術(shù)用在食品加工中的人是Hite(1899)，他觀察到牛奶和其它食品在加壓后可以增加保質(zhì)期目前，食品的殺菌方式已經(jīng)對(duì)食品的質(zhì)量產(chǎn)生了不利影響，如維生素、顏色和味道。這樣的加工結(jié)果會(huì)造成口感和外觀和新鮮的產(chǎn)品相比大有不同。因此，食品加工HPP的使用被發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的應(yīng)用在食品工業(yè)中〔HeinzandKnorr,2002〕4編輯ppt一、研究背景HPP可以滅活許多微生物的繁殖體，但芽孢可以耐受1000MPa壓力〔Patterson,2005〕，因此，HPP在沒(méi)有熱力作用的情況下殺菌作用和保存食品的貨架期的作用是有限的。微生物會(huì)以不同方式對(duì)饑餓和外界的環(huán)境做出反響，一些微生物，如芽胞桿菌屬和產(chǎn)氣莢膜桿菌會(huì)產(chǎn)生特殊的結(jié)構(gòu)內(nèi)生孢子。而高壓處理〔HPP〕在沒(méi)有中度熱處理輔助的情況下很難滅活那些芽孢(RasoandBarbosa-Cánovas,2003)。5編輯ppt一、研究背景當(dāng)高壓和中溫適度結(jié)合后營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的抵抗力就會(huì)下降(RasoandBarbosa-Cánovas,2003)單核細(xì)胞增生李斯特氏菌在45℃和壓力200MPa的條件下不能被滅活。不過(guò)當(dāng)溫度升高到55℃，其次在200MPa的壓力處理15min后，會(huì)降低6log〔SimpsonandGilmour，1997〕6編輯ppt細(xì)菌孢子的滅活發(fā)生在2個(gè)步驟中，第一步用壓力來(lái)誘導(dǎo)芽孢的萌發(fā)，第二步再用壓力來(lái)滅活萌發(fā)的芽孢(CloustonandWills,1969;FurukawaandHayakawa,2000;Hayakawaetal.1994).最近，一項(xiàng)新的技術(shù)已經(jīng)獲得了專利〔Farid,2006〕，用于食品殺菌，使用壓力輔助熱殺菌，以減少殺菌溫度，從而最大限度地減少熱造成食物營(yíng)養(yǎng)的損失。一、研究背景7編輯ppt二、研究方法

1.熱膨脹產(chǎn)生壓力的原理當(dāng)液體被加熱時(shí)，它會(huì)根據(jù)它的熱膨脹系數(shù)擴(kuò)展，這就是溫度所起的作用〔在較小的壓力范圍〕。大多數(shù)液體的熱膨脹系數(shù)是顯著高于金屬的熱膨脹系數(shù)，因此，任何在金屬容器中的液體被加熱時(shí)就會(huì)進(jìn)行膨脹。如果液體的熱膨脹被限制，約束系統(tǒng)內(nèi)的壓力就會(huì)隨著液體的加熱作用而將上升。熱膨脹系數(shù)和液體的可壓縮性將決定壓力的增加，如由下面的公式〔1〕。其中β和K分別是液體的熱膨脹和可壓縮性，P和T分別是壓力和溫度8編輯ppt二、研究方法壓力輔助熱滅菌設(shè)備9編輯ppt二、研究方法2.HPP誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)機(jī)理通過(guò)促進(jìn)芽孢中的芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸〔DPA〕外泄來(lái)實(shí)現(xiàn)的通過(guò)激活萌發(fā)受體實(shí)現(xiàn)的芽孢獲得抗壓性的一種重要物質(zhì)10編輯ppt二、研究方法嗜熱脂肪芽孢桿菌〔ATCC795蠟樣芽胞桿菌〔ATCC11778釀酒酵母〔ATCC2601〕大腸桿菌〔ATCC25922〕3.材料與方法3.1細(xì)菌的準(zhǔn)備菌種來(lái)新西蘭奧克蘭大學(xué)李察堡實(shí)驗(yàn)室在收獲芽孢之前將嗜熱脂肪芽孢桿菌和蠟樣芽胞桿菌培養(yǎng)在葡萄糖胰蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)然后將平板分別放置在55℃和37℃下的恒溫箱培養(yǎng)十天菌種來(lái)新西蘭奧克蘭大學(xué)李察堡實(shí)驗(yàn)室11編輯ppt二、研究方法3.1細(xì)菌的準(zhǔn)備芽孢形成的水平是通過(guò)芽孢的染色來(lái)判斷的，先用5wt%的孔雀石綠溶液染色，然后再用0.5wt%番紅染色，最后在光學(xué)顯微鏡下觀察一旦產(chǎn)孢量已經(jīng)到達(dá)了90%，平板中長(zhǎng)出的孢子就被無(wú)菌環(huán)刮掉，孢子和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞通過(guò)離心進(jìn)行別離，孢子在使用之前被儲(chǔ)存在4℃。然后它們接種到在Milli-Q水或牛奶中直到它們濃度到達(dá)106cfu/ml12編輯ppt二、研究方法3.1細(xì)菌的準(zhǔn)備將釀酒酵母和大腸桿菌分別培養(yǎng)在酵母浸出粉胨葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基〔YPD〕和大豆酪蛋白瓊脂培養(yǎng)基〔TSA〕中30和37℃下培養(yǎng)3天然后進(jìn)行離心。然后在試驗(yàn)之前將這些細(xì)胞分別接種在Milli-Q水和牛奶中直到濃度為106cfu/mL。13編輯ppt二、研究方法3.2壓力輔助熱處理接種到Milli-Q水或牛奶中的樣品通過(guò)空氣泵被送入內(nèi)管，一旦內(nèi)筒被完全填充〔50ml〕，然后關(guān)閉出口閥，緊接著關(guān)閉進(jìn)氣閥使用壓力傳感器對(duì)壓力進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，通過(guò)人工對(duì)壓力和溫度進(jìn)行記錄，前2min每10s記錄一次，剩下的時(shí)間每隔一分鐘記錄一次。14編輯ppt二、研究方法3.3微生物分析菌體的存活率用sy-lab微生物分析儀BacTrac4000系列分析，該儀器是基于導(dǎo)電率的分析微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中低導(dǎo)電率的大分子物質(zhì)〔如蛋白質(zhì)，多肽及碳水化合物等〕進(jìn)行新陳代謝，生成低分子帶電荷的分解物，其導(dǎo)電率發(fā)生變化，電信號(hào)經(jīng)放大后顯示并記錄檢測(cè)系統(tǒng)每10分鐘檢測(cè)一次電導(dǎo)率的變化，由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控并自動(dòng)給出結(jié)果。因此，只要先用標(biāo)準(zhǔn)方法比照作出標(biāo)準(zhǔn)曲線，就可以到達(dá)快速定量檢測(cè)菌數(shù)的目的15編輯ppt二、研究方法處理和未經(jīng)處理的樣品1ml參加到BacTrac中含有9ml的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基的小玻璃架中。然后將裝有嗜熱脂肪芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、釀酒酵母、大腸桿菌的試樣架放置在BacTrac4000分析儀中分別在55，37，30，37℃下放置一會(huì)，進(jìn)行查看。3.3微生物分析16編輯ppt三、結(jié)果和討論1.壓力輔助熱處理如圖2展示了換熱器內(nèi)管水的平衡壓力溫度關(guān)系，測(cè)量的壓力是用來(lái)反響管內(nèi)液體的平均溫度通過(guò)這個(gè)圖可以看出通過(guò)對(duì)水的加壓可以產(chǎn)生100MPa的壓力。17編輯ppt三、結(jié)果和討論1.壓力輔助熱處理圖3展示了換熱器內(nèi)溫度和壓力的動(dòng)態(tài)反響。由圖可以看出從加熱開(kāi)始到達(dá)最大的壓力用了90s因?yàn)樵趦?nèi)管內(nèi)壓力的增加依賴于油的加熱速率，所以溫度升高的速率比壓力快，當(dāng)溫度到達(dá)120℃時(shí)壓力到達(dá)94MPa。18編輯ppt三、結(jié)果和討論2.微生物學(xué)

圖4顯示：嗜熱脂肪芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、釀酒酵母、大腸桿菌懸浮在Milli-Q中按照bactrac4000要求做成的校準(zhǔn)曲線，這說(shuō)明在BacTrac方法中隨著檢測(cè)時(shí)間的增加細(xì)菌數(shù)量在減少。19編輯ppt三、結(jié)果和討論2.微生物學(xué)圖5顯示了在90℃處理下嗜熱脂肪芽孢桿菌的生存曲線該圖顯示了隨著時(shí)間的變化細(xì)菌在對(duì)數(shù)的下呈非線性變化結(jié)果說(shuō)明壓力輔助熱殺菌對(duì)嗜熱脂肪芽孢桿菌的滅活作用遠(yuǎn)大于單獨(dú)的熱殺菌20編輯ppt三、結(jié)果和討論圖6和圖7分別是嗜熱脂肪芽孢桿菌在水中和牛奶中的熱死亡曲線兩者的結(jié)果顯示壓力輔助熱處理與熱處理相比壓力輔助熱處理顯著降低了嗜熱脂肪芽孢桿菌的D值2.微生物學(xué)21編輯ppt三、結(jié)果和討論圖8是蠟樣芽孢桿菌在水中的熱死亡曲線結(jié)果說(shuō)明壓力輔助熱處理與熱處理相比壓力輔助熱處理顯著降低了蠟樣芽孢桿菌的D值2.微生物學(xué)22編輯ppt三、結(jié)果和討論這種壓力和溫度組合的效果，可以進(jìn)一步解釋芽孢兩步失活機(jī)制，所產(chǎn)生的壓力只能誘導(dǎo)芽孢的萌發(fā)，而熱處理可以抑制萌發(fā)的芽孢釀酒酵母和大腸桿菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌并不經(jīng)過(guò)這兩步失活機(jī)制，因此當(dāng)用熱膨脹產(chǎn)生的輕微壓力來(lái)處理時(shí)對(duì)它們沒(méi)有什么顯著的影響。23編輯ppt