电子束辐照对鸡肉表面空肠弯曲菌作用机制及其灭菌工艺的初步研究

发布时间：2020-04-20 09:18

【摘要】：空肠弯曲菌作为全世界最重要的食源性病原菌之一,常以共生的形式定植于动物肠道。由此处理和食用污染的禽肉成为空肠弯曲菌传播的主要途径,且因鸡肉中空肠弯曲菌的污染量有时高达106CFU/g,传统的控制手段不能满足食品灭菌贮藏要求,寻求新型环保的食品杀菌技术己成为趋势。近年来,电子束辐照因其安全快速,杀菌彻底,在食品灭菌保鲜方面表现出巨大的应用潜力。本研究通过体外实验探究电子束辐照对空肠弯曲菌的作用机制,建立鸡肉中空肠弯曲菌的辐照模型,优化辐照参数并进行实际样品应用,同时评价电子束辐照对鸡肉品质的影响,为防控空肠弯曲菌提供新技术。一、体外培养条件下电子束辐照对空肠弯曲菌作用机制的研究本文首先研究了电子束辐照对空肠弯曲菌的杀灭效果,选择空肠弯曲菌(NCTC11168、ATCC33560、81-176、M166 和 C410)的浓度约为 10 × 109CFU/mL,电子束的剂量为 0.15、0.2、0.3、0.4和0.5 kGy。剂量-存活曲线显示,电子束辐照对空肠弯曲菌的杀灭效果显著。不同源空肠弯曲菌分离株D10值的比较结果显示,不同来源空肠弯曲菌对电子束的敏感性并无显著差异(P0.05)。其次研究了电子束辐照对空肠弯曲菌生物学特性的影响。细菌运动力试验结果表明,处理组细菌的运动力显著小于对照组的运动力(P0.01)。细菌趋化性分析结果显示以丁二酸和α-酮戊二酸作为趋化物时,处理组细菌的趋化能力较对照组显著增强(P0.01)。扫描、透射电镜结果显示,相较对照组,高剂量组大部分菌体细胞壁皱缩明显且都干瘪地聚集在一起,细胞超微结构发生显著变化,出现严重的质壁分离,有些甚至变为空泡。最后研究了电子束辐照对空肠弯曲菌生物大分子的作用机理。PFGE实验结果表明,电子束辐照打断了细菌的DNA链,使DNA大片段断裂成小片段;拉曼光谱实验结果显示,电子射线发出的能量一定程度上破坏了细菌核酸、蛋白质等的空间构象;生化实验结果显示处理组细菌的羰基浓度大于对照组,且在高剂量时,具有显著性差异(P0.01);荧光定量PCR检测空肠弯曲菌10个应激基因的表达量,结果表明高剂量下,细菌氧应激基因(sodB、katA、ahpC显著上调(P0.05)。二、电子束辐照鸡肉表面空肠弯曲菌工艺的初步研究空肠弯曲菌对辐射的敏感性易受环境条件的影响,为了更有效地杀灭鸡肉表面的空肠弯曲菌,需结合具体的外界环境以确定合适的辐照剂量。本文研究了初始菌数量、pH值、水含量、氧气浓度、储存时间等因素对鸡肉中空肠弯曲菌(NCTC11168)辐照杀灭效果的影响。结果表明,初始菌数量越大,需要的辐照剂量越大;在pH值为7.0时辐照杀菌效果较差,杀菌率为98.5%;介质中水分含量较多时,空肠弯曲菌辐照杀灭效果显著(P0.05);微需氧(5%02)环境下,辐照杀菌效果较差,杀菌率为24%;鸡肉经辐照后在4℃贮藏10d内,空肠弯曲菌的存活率呈缓慢下降趋势,残活细胞数降低了 2.95 LogCFU。使用Origin8.0对实验数据进行拟合,获得了一系列动力学方程,其R2值都超过了 0.90,表明模型的预测值与实测值吻合度较高。根据Box-Behnken实验设计,以辐照剂量和温度为自变量,以空肠弯曲菌残活细胞数、鸡肉红度值(a*)和亮度值(L*)作为响应值,对杀菌工艺进行优化,以获得最佳灭菌效果和鸡肉品质。建立了最佳辐照模式,对最优条件进行验证,并进行实际样品应用。结果表明,根据试验结果和回归方程,将红度、亮度、空肠弯曲菌残活细胞数3指标的参数范围取交集,在尽可能减少电子束辐照对鸡肉感官不良影响的前提下,辐照剂量选为0.3 kGy,温度选为15℃。对优化的参数条件进行鸡肉模拟实验,显示在最佳参数条件下电子束辐照可有效控制鸡肉表面的空肠弯曲菌(杀菌率达98%-99%),确保鸡肉色泽。实际样品应用结果显示,电子束辐照不会显著降低鸡肉中空肠弯曲菌的阳性率,但是可以明显降低空肠弯曲菌载量(消减量为2.31 Log)以及菌落总数(消减量为0.92 Log)(P0.05)。三、电子束辐照对鸡肉品质的影响鸡肉品质评价指标分为丙二醛、乳酸、pH值、嫩度、系水力值、挥发性盐基氮及色度,实验结果显示最佳剂量(0.3 kGy)条件下,电子束辐照对鸡肉品质无显著不良影响(P0.05)。其中,鸡肉丙二醛含量的测定结果表明,丙二醛含量在贮藏期内呈上升趋势,最佳剂量下的丙二醛含量较对照组无显著变化(P0.05)。乳酸含量的测定结果显示,整个贮藏期内,乳酸含量呈逐渐下降趋势。与对照组相比,2.5 kGy显著降低了鸡肉的乳酸含量(P0.05)。鸡肉pH值测定结果表明,pH值在贮藏期内呈上升趋势,最佳剂量下,辐照对鸡肉pH值无显著影响(P0.05)。嫩度的测定结果显示,在15d贮藏期内,剪切力值最终呈下降趋势。相较对照组,2.5 kGy显著提高了鸡肉的嫩度(P0.05)。鸡肉系水力值测定结果表明,系水力值在贮藏期内呈上升趋势,最佳剂量下的系水力值较对照组无显著变化(P0.05)。TVB-N值的测定结果显示,整个贮藏期内,TVB-N值呈升高趋势。与对照组相比,2.5 kGy显著降低了鸡肉的TVB-N值(P0.05)。色度测定结果表明,L*值在贮藏期内呈上升趋势,2.5 kGy剂量组的L*值显著高于最佳剂量组(P0.05)。相较对照组,最佳剂量组的a*值无显著变化(P0.05),2.5kGy剂量组的a*值显著高于对照组(P0.05)。b*值在贮藏期内呈上升趋势,对照组的b*值显著高于2.5 kGy剂量组(P0.05)。
【图文】：

弯曲菌,运动力,电子束,空肠弯曲菌

１：＾逡逑－８－逡逑图１－１不同电子束辐照剂量对空肠弯曲菌存活率的影响逡逑Ｆｉｇ邋１－１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ａｂｓｏｒｂｅｄ邋ｄｏｓｅｓ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｓｕｒｖｉｖａｌ邋ｒａｔｅ邋ｏｆ邋Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ邋ｊｅｊｕｎｉ逡逑表１＊４不同剂量电子束辅照的空肠弯曲菌变化回归分析逡逑Ｔａｂｌｅ邋１－４邋Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ邋ｊｅｊｕｎｉ邋ｃｈａｎｇｅｓ邋ｂｙ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｂｅａｍ邋ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ逡逑Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ邋ｊｅｊｕｎｉ邋ｓｔｒａｉｎｓ逦Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ邋Ｅｑｕａｔｉｏｎ逦Ｄ］0邋ｖａｌｕｅ／ｋＧｙ逡逑ＮＣＴＣ１１１６８逦ｙ＝－１４．１０８ｘ＋０．１８９７逦Ｒ２＝０．９９６９逦０．０７逡逑ＡＴＣＣ３３５６０逦ｙ＝－１３．３３５ｘ＋０．１１３３逦Ｒ２＝０．９９５６逦０．０７逡逑８１－１７６逦ｙ＝－１２．４４１ｘ－０．１３７８逦Ｒ２＝０．９６９３逦０．０８逡逑Ｍｌ邋６６逦ｙ＝－１０．９０７ｘ－０．２５３９邋Ｒ２＝０．９８９７逦０．０９逡逑逦Ｃ４１０逦ｙ＝－１１．３７３ｘ＋０．０４４６邋Ｒ２＝０．９８７９逦００９逦逡逑３．２电子束对空肠弯曲菌生物学特性的影响逡逑３．２．１电子束对空肠弯曲菌运动力的影响逡逑细菌运动力实验（图１－２）结果显示，０．１５ｋＧｙ剂量组的菌圈直径为３６邋ｍｍ，邋０．３ｋＧｙ逡逑剂量组的菌圈直径为４３ｎｉｍ，均显著低于对照组的４８邋ｍｍ邋（Ｐ＜０．０５），表明电子束辐照能引逡逑起空肠弯曲菌的鞭毛损伤

拉曼光谱图,空肠弯曲菌,拉曼光谱,弯曲菌

３．３电子束对空肠弯曲菌生物大分子的作用机理逡逑３．３．１电子束对空肠弯曲菌ＤＮＡ的作用逡逑脉冲场凝胶电泳（ＰＦＧＥ）结果（图１－６）显示，，同对照组相比，０．１５邋ｋＧｙ剂量组分子逡逑量大的ＤＮＡ片段显著减少；０．４５邋ｋＧｙ剂量组电泳条带弥散；０．８、１．５邋ｋＧｙ剂量组几无条逡逑带显示，说明电子射线发出的能量打断了细菌的ＤＮＡ链，使ＤＮＡ大片段断裂成小片段。逡逑Ｍ邋１逦２逦３逦４逦５逡逑图１＂６不同辐照剂量下空肠弯曲菌ＤＮＡ链断裂在ＰＦＧＥ中的电泳结果逡逑Ｆｉｇ邋１－６邋Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｏｆ邋ＤＮＡ邋ｓｔｒａｎｄ邋ｂｒｅａｋｓ邋ｉｎ邋ＰＦＧＥ邋ｂｙ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｏｓｅｓ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｂｅａｍ逡逑Ｍ．邋Ｍａｒｋｅｒ邋Ｈ９８１２；邋１．邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｇｒｏｕｐ；邋２．邋０．１５邋ｋＧｙ邋ｄｏｓｅ邋ｇｒｏｕｐ；邋３．邋０．４５邋ｋＧｙ邋ｄｏｓｅ邋ｇｒｏｕｐ；邋４．邋０．８邋ｋＧｙ邋ｄｏｓｅ逡逑ｇｒｏｕｐ；邋５．邋１．５邋ｋＧｙ邋ｄｏｓｅ邋ｇｒｏｕｐ．逡逑３．３．２电子束对空肠弯曲菌分子结构的影响逡逑图１－７Ａ为空肠弯曲菌经不同剂量辐照后采集到的拉曼光谱图。为了便于分析各组光逡逑谱图特征峰位的差异，以对照组为基准，将各剂量组谱线依次下调，得图１－７Ｂ。由图１－７邋Ｂ逡逑可知，７５０邋ｃｍ－１处相较对照组，０．１５、０．６邋ｋＧｙ剂量组光谱强度明显增大，可能电子射线提逡逑供能量打断了磷酸二酯键双键，形成了更多的单键结构；而１３１９、１５９５、１６２０邋ｃｎｒ１处各剂逡逑量组较对照组峰位发生变化，可能电子辐照导致蛋白质的空间结构破坏，产生更多的二级逡逑结构
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS1

【相似文献】