草莓汁超高壓處理與微生物存活量的關系

草莓汁超高壓處理與微生物存活量的關系

超高壓能使食品中的微生物死亡和酶失去活動，并完全保留食品的味道、色素和各種維生素。對含糊劑和某些強化劑的超高壓處理不影響其穩(wěn)定性和質量。壓力也可以促進植物細胞的香味物質釋放。不少研究報告報道了在培養(yǎng)基中接種指定菌種的耐壓特性。微生物生存環(huán)境等外在因素對其超高壓存活率影響很大,如蛋白質、糖等生物大分子,甚至同時存在的其它微生物對其耐壓能力均有影響所以熱敏性更適合于采用超高壓殺菌。本文對熱敏性物質含量豐富的草莓汁進行超高壓殺菌研究,對照國家食品衛(wèi)生標準,檢驗殺菌效果和考察微生物指標變化的動力學特征。1材料和方法1.1微生物培養(yǎng)基與試劑草莓汁的準備市售新鮮草莓→清洗→去萼葉柄→破碎→膠體磨→過濾→脫氣→草莓汁(備用)微生物培養(yǎng)基與試劑營養(yǎng)瓊脂、孟加拉紅瓊脂、乳糖膽鹽發(fā)酵培養(yǎng)基、蒸餾水。1.2測試設備超高壓處理裝置1.3超高壓處理為了保證所有試驗樣品中微生物種類、數(shù)量一致,試驗用草莓汁均一次性制備。實驗中未向果汁中接種微生物。超高壓處理方法:將草莓汁密封于雙層聚乙烯塑料袋中,置于高壓容器,于室溫(29℃)下進行超高壓處理,壓力范圍為常壓到500MPa,保壓時間為0~15min。微生物檢測:根據(jù)國家食品微生物檢驗標準(GB4789)檢驗致病菌、霉菌和酵母菌,大腸桿菌菌群,菌落總數(shù)。2結果與討論2.1疾病試驗超高壓處理前、后的草莓汁樣品中均未檢出致病菌。2.2壓力大小對微生物存活量的影響2.2.1菌落總數(shù)的影響超高壓處理草莓汁中菌落總數(shù)與加壓壓力之間的關系如圖1所示。盡管制備草莓汁過程中對環(huán)境、材料和器具進行了嚴格的消毒,但是汁中初始含菌量仍達900cfu/ml。壓力對菌落總數(shù)的影響基本遵循一級反應動力學,施加壓力大小與細菌的存活量呈線性反比關系。保壓時間的長短并不改變菌落隨壓力增大而下降的趨勢,但保壓時間長細菌死亡速率大,可見壓力是決定細菌存活與否的決定因素。在保壓壓力較高(≥400MPa)的情況下,壓力致死曲線有偏離直線的趨勢。草莓汁樣品中菌類多而雜,實驗結果表明:當施加壓力達到500MPa,保壓時間5、10、15min時,菌落總數(shù)分別為80、50、30cfu/ml,已達到國家食品衛(wèi)生標準(≤100cfu/ml)要求。2.2.2保壓時間和溫度對大腸菌群和接種菌總含量的影響超高壓處理草莓汁中霉菌、酵母菌存活量與保壓壓力之間的關系如圖2所示。通常含菌量對滅菌效果有很大影響,菌量少滅菌效果好。故取汁前對制汁環(huán)境、草莓和接觸果汁的器具進行了充分清洗,使草莓汁中大腸菌群、霉菌和酵母菌總含量減少。大腸菌群僅為10cfu/100ml;霉菌和酵母菌為100cfu/ml。霉菌及酵母菌對壓力也很敏感。壓力為350MPa;保壓時間為5min處理后,樣品中霉菌和酵母菌總含量為10cfu/ml。壓力為350MPa;延長保壓時間到10min后,樣品中檢測不到霉菌和酵母菌。加大保壓壓力為420MPa,保壓時間為5min同樣檢測不到霉菌及酵母菌。在恒定的保壓時間下,霉菌和酵母菌的超高壓致死規(guī)律呈一級反應動力學特征。其致死曲線在線性坐標中呈直線,壓力愈高,死亡愈快,霉菌和酵母菌存活量與壓力呈反比關系,保壓時間變化只影響超高壓致死曲線的斜率而不影響其變化趨勢。2.2.3大腸菌群的檢測,根據(jù)壓力和保壓時間確定,結果見表1和2。云超高壓處理草莓汁中大腸菌群存活量與保壓壓力之間的關系如圖3所示。大腸菌群對壓力最為敏感,壓力為200MPa;保壓時間為10min已徹底殺滅。大腸菌群屬革蘭氏陰性菌,細胞壁結構較革蘭氏陽性菌復雜,對高壓更為敏感,更易受損。保壓壓力加大和保壓時間增長,殺菌效果更好。在恒定的保壓時間下,大腸菌群的高壓致死規(guī)律同樣遵循一級反應動力學。2.3加壓時間對微生物存活量的影響2.3.1壓力對細菌生長的影響超高壓處理草莓汁中菌落總數(shù)存活量與保壓時間長短之間的關系如圖4所示。在350、420、500MPa三個壓力水平下,細菌存活量與保壓時間的關系曲線變化趨勢相近。壓力越大細菌存活量越小。三條曲線均表明,保壓時間在5min之內,隨著保壓時間延長,細菌存活量下降速率大;之后曲線出現(xiàn)平臺,隨著保壓時間延長,細菌存活量下降速率明顯減弱。這是因為每種菌都有自身的耐壓閾值,壓力敏感菌壓力閾值較低(如小于300MPa),耐壓菌的閾值高(如少數(shù)革蘭氏陽性菌芽孢可耐受1000MPa以上的壓力)。大量的壓力敏感性細菌高壓處理后很快死亡,剩余耐壓菌在加壓壓力未達到其閾值時,保壓時間延長只有少數(shù)細菌死亡。2.3.2霉菌和酵母菌超高壓處理草莓汁中霉菌和酵母菌存活量與保壓時間長短之間的關系如圖5所示。霉菌和酵母菌屬真菌,其耐壓能力在革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌之間。壓力越大,殺滅速率也大。350MPa保壓時,10min可完全殺滅;420MPa時,5min可完全殺滅;保壓壓力500MPa時僅3min可完全殺滅。2.3.3大腸菌群的滅菌劑超高壓處理草莓汁中大腸菌群存活量與保壓時間長短之間的關系如圖6所示。大腸菌群的殺滅規(guī)律與霉菌和酵母菌相似,350MPa保壓時,需要3min可完全殺滅;420MPa時,3min保壓也可完全殺滅;保壓壓力500MPa時,保壓1min即可完全殺滅。3細菌耐壓性能3.1隨著超高壓處理壓力的增大,微生物的存活量急劇的下降,表明利用超高壓進行滅菌處理非常有效。但在500MPa以下,不能殺滅草莓汁中的全部細菌。3.2壓力對菌落總數(shù)的影響實驗表明,樣品中既有壓力敏感菌存在,也有耐壓菌的存在。對細菌耐壓性能的確定,需要進一步開展試驗研究鑒別。3.3霉菌、酵母菌耐壓能力較大腸菌群強,但比細菌中耐壓菌耐壓能力低,較容易殺滅。大腸菌群對壓力較為敏感,容易實現(xiàn)壓力滅菌。3.4細菌的超高壓殺滅效果主要取決于施加壓力大小,保壓時間超過一定范圍后,繼續(xù)延長效果不大。3.5在室溫為29℃下,草莓汁中大腸菌群,在壓力為3