鱼源腐败希瓦氏菌生长动力学及碳源代谢研究

摘要

腐败希瓦氏菌为革兰氏阴性兼性厌氧菌，是低温贮藏海产品的特定腐败菌(Specific Spoilage Organisms, SSO），能将水产品肌肉中的氧化三甲胺还原为三甲胺、二甲胺、甲醛及H2S等,并产生氨基酸脱羧和水解行为，改变水产品的质地和感官特性,具有较强的腐败能力，且能粘附在食品表面并形成生物膜，增加致病潜力，可能引发腹膜炎、软组织感染等疾病。腐败希瓦氏菌不同环境胁迫下其生长动态和能量代谢效应仍未十分清楚，其在水产品货架期预测模型开发和鲜度数字化评估的应用将是今后研究的重点领域之一。
　　本文以鱼源腐败希瓦氏菌为研究对象，分析环境因子对其生长影响，通过建立生长动力学模型获得动力学参数，初步探讨其碳源代谢情况及环境因子对碳源代谢的影响，为我们提供了一种快速评估鱼类新鲜度/腐败状态和保质期的工具。
　　本文研究内容主要包括以下3个方面：
　　（1）以分离于腐败大黄鱼中的腐败希瓦氏菌为对象，采用平板计数法和浊度法分析不同pH值、NaCl浓度和温度下的生长情况，运用修正的Gompertz方程拟合生长曲线，并用决定系数、准确度、精确度、残差平方和及平方根误差评价拟合优度，比较分析两种计数法下环境因子对生长界限和动力学参数的影响。结果表明，在3-8℃，pH6.0及NaCl3.5％时不生长；两种计数法下生长动力学参数最大比生长速率(μmax)和代时差异不显著(p＞0.05)，而迟滞期(λ)和最大细胞密度差异显著(P＜0.05)；环境因子对生长动力学参数有显著影响，温度和NaCl浓度对代时影响较大，温度越高或NaCl浓度越低，代时越短；在3-25℃，温度越高，μmax越大，增速为0.014±0.003h-1/℃，温度越高，λ越小，平板计数法下其降速约1.5h/℃，而在8-15℃，浊度法下λ降速约2.5h/℃；平板计数法下μmax的变化受NaCl及pH影响较大，λ变化无明显规律，而浊度法下μmax的变化受NaCl和pH影响不明显，λ变化较明显。因此两种计数法均可实现对腐败希瓦氏菌生长/非生长的判断，恶劣环境时利用浊度法下拟合的修正的Gompertz方程所求迟滞期与最大细胞密度误差较大。
　　（2）为研究不同温度、pH、NaCl及ε-聚赖氨酸对鱼源腐败希瓦氏菌生长的影响，确定最佳接种量后，采用浊度法获得不同实验条件下的数据，拟合修正的Gompertz方程获得动力学参数，分析环境对其影响，拟合平方根方程分析温度对动力学参数的影响。结果表明：（a）最佳接种量为106-107CFU/mL，且106-109CFU/mL范围内OD值与菌数呈现良好的线性关系；接种量不影响最大比生长速率（μmax），在103-0.5×107CFU/mL范围内的菌数的对数值与λ呈现良好的线性关系。（b）5℃时pH≤5时腐败希瓦氏菌不生长，10-30℃范围内，pH值4.0时不生长；5℃时Aw≤0.951腐败希瓦氏菌不生长，15-30℃内，Aw≤0.927时腐败希瓦氏菌不生长；5-15℃时NaCl浓度≥6.5%时腐败希瓦氏菌不生长，20-30℃内，NaCl浓度≥8.5%时腐败希瓦氏菌不生长；5℃下，ε-聚赖氨酸浓度≥0.4%时及15-30℃下，ε-聚赖氨酸浓度＞0.8%时，腐败希瓦氏菌不生长，且ε-聚赖氨酸浓度≤0.05%时，抑制效果不明显。（c）温度对不同pH、Aw、NaCl和ε-聚赖氨酸下腐败希瓦氏菌生长参数影响较大：5-15℃范围内，Aw/NaCl和μmax及ε-聚赖氨酸和λ呈现良好的线性关系，Aw/NaCl和λ及ε-聚赖氨酸和μmax呈现良好的二项式关系；pH条件下，μmax的变化受温度影响，Aw、NaCl和ε-聚赖氨酸条件下μmax的变化不受温度影响，pH、Aw和NaCl条件下，λ的变化受温度影响，ε-聚赖氨酸条件下，λ的变化不受温度影响。
　　（3）为探究不同温度对鱼源腐败希瓦氏菌碳源利用的影响，利用多孔平板技术获得5、15、25和33℃下其生长动态，采用修正的Gompertz方程，构建动力学模型，获取动力学参数，结合孔平均颜色变化率及利用面积，探究其碳源利用效果。结果表明，25℃时μmax最大，迟滞期λ最小，总体碳源利用能力和活性最强，15℃时次之，5℃时活性降至约25℃的1/6，33℃时最弱；5-25℃范围内，温度和μ、1λ呈现良好的线性关系。5-33℃时糖类和羧酸类利用率较高，比例分别为30%±0.014、29%±0.027。糖类中，5℃时糊精和D-麦芽糖利用较好；15℃时糊精和α-D-葡萄糖利用较好；25℃时D-阿拉伯醇、水苏糖利用较好；33℃普遍利用较差。羧酸类中，5℃时L-苹果酸和L-乳酸利用较好；15℃时丙酸和乙酸利用较好；25℃时，丙酸、乙酰乙酸和D-苹果酸利用较好；33℃时L-苹果酸利用较好。氨基酸类中，5℃时L-丝氨酸利用较好；15℃时L-丝氨酸和氨基乙酰-L-脯氨酸利用较好；25℃时氨基乙酰-L-脯氨酸、L-丝氨酸、L-天冬氨酸和L-谷氨酸利用较好；33℃时L-天冬氨酸利用较好。氨/胺类、脂肪酸/脂类和其他类中，5℃时明胶和肌苷利用较好；15℃时明胶、丙酮酸甲酯利用较好；25℃时吐温40和肌醇利用较好；33℃时L-组胺和溴-丁二酸利用较好。通过对腐败希瓦氏菌碳源利用分析，可为产品配方的优化提供理论依据。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 研究背景

1.2 腐败希瓦氏菌

1.3 微生物生长动力学

1.4 研究内容及意义

第二章 基于不同计数法的环境因子对腐败希瓦氏菌生长研究

引言

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 结论

第三章 不同环境因子下腐败希瓦氏菌生长模型的建立

引言

3.1 材料与方法

3.2 分析与讨论

3.3 结论

第四章 鱼源腐败希瓦氏菌碳源利用及动力学分析

引言

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 结论

第五章 全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的科研成果