草莓汁超高压处理与微生物存活量的关系

草莓汁超高压处理与微生物存活量的关系

超高压能使食品中的微生物死亡和酶失去活动，并完全保留食品的味道、色素和各种维生素。对含糊剂和某些强化剂的超高压处理不影响其稳定性和质量。压力也可以促进植物细胞的香味物质释放。不少研究报告报道了在培养基中接种指定菌种的耐压特性。微生物生存环境等外在因素对其超高压存活率影响很大,如蛋白质、糖等生物大分子,甚至同时存在的其它微生物对其耐压能力均有影响所以热敏性更适合于采用超高压杀菌。本文对热敏性物质含量丰富的草莓汁进行超高压杀菌研究,对照国家食品卫生标准,检验杀菌效果和考察微生物指标变化的动力学特征。1材料和方法1.1微生物培养基与试剂草莓汁的准备市售新鲜草莓→清洗→去萼叶柄→破碎→胶体磨→过滤→脱气→草莓汁(备用)微生物培养基与试剂营养琼脂、孟加拉红琼脂、乳糖胆盐发酵培养基、蒸馏水。1.2测试设备超高压处理装置1.3超高压处理为了保证所有试验样品中微生物种类、数量一致,试验用草莓汁均一次性制备。实验中未向果汁中接种微生物。超高压处理方法:将草莓汁密封于双层聚乙烯塑料袋中,置于高压容器,于室温(29℃)下进行超高压处理,压力范围为常压到500MPa,保压时间为0~15min。微生物检测:根据国家食品微生物检验标准(GB4789)检验致病菌、霉菌和酵母菌,大肠杆菌菌群,菌落总数。2结果与讨论2.1疾病试验超高压处理前、后的草莓汁样品中均未检出致病菌。2.2压力大小对微生物存活量的影响2.2.1菌落总数的影响超高压处理草莓汁中菌落总数与加压压力之间的关系如图1所示。尽管制备草莓汁过程中对环境、材料和器具进行了严格的消毒,但是汁中初始含菌量仍达900cfu/ml。压力对菌落总数的影响基本遵循一级反应动力学,施加压力大小与细菌的存活量呈线性反比关系。保压时间的长短并不改变菌落随压力增大而下降的趋势,但保压时间长细菌死亡速率大,可见压力是决定细菌存活与否的决定因素。在保压压力较高(≥400MPa)的情况下,压力致死曲线有偏离直线的趋势。草莓汁样品中菌类多而杂,实验结果表明:当施加压力达到500MPa,保压时间5、10、15min时,菌落总数分别为80、50、30cfu/ml,已达到国家食品卫生标准(≤100cfu/ml)要求。2.2.2保压时间和温度对大肠菌群和接种菌总含量的影响超高压处理草莓汁中霉菌、酵母菌存活量与保压压力之间的关系如图2所示。通常含菌量对灭菌效果有很大影响,菌量少灭菌效果好。故取汁前对制汁环境、草莓和接触果汁的器具进行了充分清洗,使草莓汁中大肠菌群、霉菌和酵母菌总含量减少。大肠菌群仅为10cfu/100ml;霉菌和酵母菌为100cfu/ml。霉菌及酵母菌对压力也很敏感。压力为350MPa;保压时间为5min处理后,样品中霉菌和酵母菌总含量为10cfu/ml。压力为350MPa;延长保压时间到10min后,样品中检测不到霉菌和酵母菌。加大保压压力为420MPa,保压时间为5min同样检测不到霉菌及酵母菌。在恒定的保压时间下,霉菌和酵母菌的超高压致死规律呈一级反应动力学特征。其致死曲线在线性坐标中呈直线,压力愈高,死亡愈快,霉菌和酵母菌存活量与压力呈反比关系,保压时间变化只影响超高压致死曲线的斜率而不影响其变化趋势。2.2.3大肠菌群的检测,根据压力和保压时间确定,结果见表1和2。云超高压处理草莓汁中大肠菌群存活量与保压压力之间的关系如图3所示。大肠菌群对压力最为敏感,压力为200MPa;保压时间为10min已彻底杀灭。大肠菌群属革兰氏阴性菌,细胞壁结构较革兰氏阳性菌复杂,对高压更为敏感,更易受损。保压压力加大和保压时间增长,杀菌效果更好。在恒定的保压时间下,大肠菌群的高压致死规律同样遵循一级反应动力学。2.3加压时间对微生物存活量的影响2.3.1压力对细菌生长的影响超高压处理草莓汁中菌落总数存活量与保压时间长短之间的关系如图4所示。在350、420、500MPa三个压力水平下,细菌存活量与保压时间的关系曲线变化趋势相近。压力越大细菌存活量越小。三条曲线均表明,保压时间在5min之内,随着保压时间延长,细菌存活量下降速率大;之后曲线出现平台,随着保压时间延长,细菌存活量下降速率明显减弱。这是因为每种菌都有自身的耐压阈值,压力敏感菌压力阈值较低(如小于300MPa),耐压菌的阈值高(如少数革兰氏阳性菌芽孢可耐受1000MPa以上的压力)。大量的压力敏感性细菌高压处理后很快死亡,剩余耐压菌在加压压力未达到其阈值时,保压时间延长只有少数细菌死亡。2.3.2霉菌和酵母菌超高压处理草莓汁中霉菌和酵母菌存活量与保压时间长短之间的关系如图5所示。霉菌和酵母菌属真菌,其耐压能力在革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌之间。压力越大,杀灭速率也大。350MPa保压时,10min可完全杀灭;420MPa时,5min可完全杀灭;保压压力500MPa时仅3min可完全杀灭。2.3.3大肠菌群的灭菌剂超高压处理草莓汁中大肠菌群存活量与保压时间长短之间的关系如图6所示。大肠菌群的杀灭规律与霉菌和酵母菌相似,350MPa保压时,需要3min可完全杀灭;420MPa时,3min保压也可完全杀灭;保压压力500MPa时,保压1min即可完全杀灭。3细菌耐压性能3.1随着超高压处理压力的增大,微生物的存活量急剧的下降,表明利用超高压进行灭菌处理非常有效。但在500MPa以下,不能杀灭草莓汁中的全部细菌。3.2压力对菌落总数的影响实验表明,样品中既有压力敏感菌存在,也有耐压菌的存在。对细菌耐压性能的确定,需要进一步开展试验研究鉴别。3.3霉菌、酵母菌耐压能力较大肠菌群强,但比细菌中耐压菌耐压能力低,较容易杀灭。大肠菌群对压力较为敏感,容易实现压力灭菌。3.4细菌的超高压杀灭效果主要取决于施加压力大小,保压时间超过一定范围后,继续延长效果不大。3.5在室温为29℃下,草莓汁中大肠菌群,在压力为3