超高压与Nisin协同作用下的细菌致死机理

摘要

超高压杀菌技术是一种新型的非热杀菌技术，由于其杀菌效果好，对食品质构影响小等优点，受到了广泛的关注。在低酸性条件下，超高压食品体系可以通过添加Nisin的方式达到商业无菌的要求。超高压操作与Nisin具有协同杀菌作用，本课题从分子水平和超微结构层面揭示二者协同作用下的细菌致死机理，为超高压杀菌在低酸性食品中的应用奠定理论基础。
　　 本课题选用了食品体系中常见的5种有害细菌作为研究对象，对其在100-500MPa的超高压处理和Nisin协同处理下的致死特性进行了研究。结果发现：Nisin对于革兰氏阳性菌具有抑制作用，而对于革兰氏阴性菌没有作用。当压力＞200MPa时，超高压与Nisin对革兰氏阴性菌也会产生协同致死作用。
　　 细菌细胞膜的完整性和流动性是保持细菌活力的重要因素。本课题对3种细菌的细胞膜通透性和细胞核酸物质泄漏情况进行了研究。结果发现：当超高压与Nisin协同作用时，能够显著提高细菌细胞膜的通透性，枯草芽孢杆菌细胞膜通透率增加了10％-60％；同时，细胞内的核酸物质在协同作用后发生了泄漏；超高压与Nisin协同还使细菌细胞膜的磷脂由液晶态向凝胶态转变，降低了细胞膜的流动性。
　　 在超高压与Nisin协同作用前后，细菌的蛋白类物质二级结构发生了变化。超高压同样使得细菌蛋白α-螺旋减少，减少的α-螺旋转变为β-转角结构与无规卷曲结构，当500MPa和200IU/mL的Nisin共同作用时，β-转角结构由11.9％增加为13.9％。
　　 对于细菌的流式细胞模型的研究发现：由于Nisin能够辅助破坏细胞内的酶活力，将超高压产生的亚致死细胞转化为了死亡的细胞。最后，对于细菌超微结构的研究发现：协同作用还破坏了细胞的正常生理形态，致使细胞内容物流出。
　　 以上的研究结果表明，在超高压低酸性食品体系中，Nisin是一种优良的食品添加剂，能够与超高压协同导致细菌的死亡。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 超高压技术概述

1.2 超高压杀菌技术研究进展

1.3 超高压与Nisin的协同杀菌

1.4 存在问题及立题意义

1.5 主要研究内容

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 实验方法

2.3.1 乳酸链球菌素Nisin的配制和使用

2.3.2 荧光染料的配制和使用

2.3.3 细菌菌悬液的制备

2.3.4 细菌菌悬液的超高压处理

2.3.5 微生物计数

2.3.6 细菌细胞膜通透率的测定

2.3.7 细菌细胞内核酸物质泄露情况的测定

2.3.8 全细胞蛋白及核酸物质变性情况的分析

2.3.9 细菌形态变化的测定

2.3.10 细菌损伤亚致死情况的测定

2.3.11 数据处理方法

3 结果与讨论

3.1 超高压-Nisin协同作用对细菌致死特性的影响

3.1.1 产芽孢革兰氏阳性菌的致死特性

3.1.2 不产芽孢的革兰氏阳性菌的致死特性

3.1.3 革兰氏阴性菌的致死曲线

3.1.4 致死特性小结

3.2 超高压-Nisin协同作用对细胞膜通透性的影响

3.2.1 枯草芽孢杆菌超高压条件下细胞膜通透性变化

3.2.2 无害李斯特菌超高压条件下细胞膜通透性变化

3.2.3 大肠杆菌超高压条件下细胞膜通透性变化

3.2.4 细菌细胞膜通透性变化小结

3.3 超高压与Nisin协同作用对细菌内核酸物质泄漏的影响

3.3.1 枯草芽孢杆菌胞内核酸物质的泄露

3.3.2 无害李斯特菌胞内核酸物质的泄露

3.3.3 大肠杆菌胞内核酸物质的泄露

3.4 超高压-Nisin协同作用对细菌蛋白核酸物质的影响

3.4.1 超高压-Nisin协同作用对细菌作用的红外光谱

3.4.2 超高压-Nisin协同作用对细菌的红外光谱二阶导图谱

3.4.3 超高压-Nisin协同作用对细菌蛋白影响的定量分析

3.5 超高压-Nisin协同作用对细菌损伤亚致死的影响

3.6 超高压-Nisin协同作用对细菌形态的影响

4 结论与展望

4.1 主要结论

4.2 展望

致谢

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间发表的论文