【摘 要】
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超声波是一种绿色、无残留、适用于热敏性食品的新型杀菌技术,在食品加工中有广阔的应用前景。然而大量研究表明单独使用超声波的杀菌效果有限,因此许多研究采用超声波联合其它杀菌技术以提高杀菌效果,但这些研究主要集中在低频超声波。高频超声波（high-frequency ultrasound,HFUS）与其它杀菌技术联合使用的杀菌效果尚缺乏研究,且高频超声波和其它杀菌技术之间的相互作用及其相关机制也不明确。
【基金项目】
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国家重点研发计划课题:食品加工装备优化设计平台及新型杀菌技术与智能装备开发（2016YFD0400301）；
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超声波是一种绿色、无残留、适用于热敏性食品的新型杀菌技术,在食品加工中有广阔的应用前景。然而大量研究表明单独使用超声波的杀菌效果有限,因此许多研究采用超声波联合其它杀菌技术以提高杀菌效果,但这些研究主要集中在低频超声波。高频超声波（high-frequency ultrasound,HFUS）与其它杀菌技术联合使用的杀菌效果尚缺乏研究,且高频超声波和其它杀菌技术之间的相互作用及其相关机制也不明确。次氯酸钠是日常使用最广泛的一种广谱杀菌剂,研究报道其与超声波联用存在协同增效,还可以减少相同杀菌效果下消毒副产物的产量。基于此,本论文利用高频超声波联合次氯酸钠的技术,研究联合处理过程中大肠杆菌O157:H7（Escherichia coli O157:H7）的失活量和失活规律,结合微观形态学,初步阐释大肠杆菌在细胞水平上的响应机制与失活机理,并进一步将该技术应用于樱桃番茄的表面清洗,对其在食品体系中的作用效果和品质保障能力做出评估。主要的研究内容和结果如下:（1）高频超声波联合次氯酸钠对大肠杆菌O157:H7的杀菌效果及动力学模型研究了不同参数的高频超声波（频率:581、861、1144 k Hz;功率:33、67、100、133、167、200 W）、不同有效氯浓度的次氯酸钠（1、3、5、7、9 mg/L）对大肠杆菌O157:H7的杀菌效果和规律。结果表明,随着频率的降低、功率的增加、处理时间的增加、次氯酸钠有效氯浓度的增加,杀菌效果显著增强。单独高频超声波处理大肠杆菌的杀菌量最高仅为0.31 log CFU/m L,且不具有时间依赖性。相比之下,联合处理的杀菌量显著高于单独高频超声波处理和次氯酸钠处理的杀菌量之和,表明两者的联合使用有协同效应,协同效应值在处理18 min时可达到3.76 log CFU/m L。该结果表明,联合处理可以在达到目标杀菌效果时,大大减少次氯酸钠的用量和浓度。比较分析了不同超声波条件对次氯酸钠溶液性质的影响,结果发现,随着超声波功率的增加、频率的降低,溶液中次氯酸、过氧化氢的含量和氧化还原电位都不断升高,表明超声波处理过程中,溶液氧化性不断增强。另外,在联合处理中,超声波的频率和处理时间对杀菌效果影响显著,两者的Pearson相关性系数分别为-0.995和0.974（p＜0.05）。通过动力学模型的拟合,发现Biphasic模型、Sigmoidal模型两种模型能较好拟合大肠杆菌在次氯酸钠处理组和联合处理组中的失活规律。（2）高频超声波联合次氯酸钠对大肠杆菌O157:H7的协同杀菌机理考察了次氯酸钠处理（有效氯浓度为3 mg/L）、高频超声波处理（581 k Hz、167 W）和联合处理对大肠杆菌O157:H7的生理学特性的影响,从细胞水平上揭示了联合处理的协同杀菌机理。研究发现,高频超声波对大肠杆菌的作用有限,能以膜穿孔的形式在一定程度上改变细胞膜的通透性;次氯酸钠处理对大肠杆菌细胞膜无明显损伤。在联合处理下,高频超声波破坏了大肠杆菌细胞膜,导致胞内蛋白大量泄漏;同时,高频超声波还提高了次氯酸钠溶液中次氯酸和过氧化氢的浓度,进而诱导胞内活性氧含量显著升高,导致DNA空间结构被破坏,胞内ATP被大量消耗,最终,细胞因无法维持内环境稳态而失活。（3）高频超声波联合次氯酸钠在樱桃番茄表面清洗中的应用研究了高频超声波与次氯酸钠联合处理对接种在樱桃番茄表面的大肠杆菌O157:H7的杀菌效果。结果发现,联合处理3 min可以降低樱桃番茄表面3.46 log CFU/m L的大肠杆菌,且清洗水中无微生物残留。在贮藏期间,联合处理组的菌落总数和霉菌酵母数也一直保持最低水平。与对照组相比,联合处理对樱桃番茄的失重率、色泽、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸浓度、p H均无显著影响（p＜0.05）。在贮藏中期,联合处理还可以提高樱桃番茄的抗氧化活性,说明联合处理技术是一项在果蔬表面加工方面有潜力的技术。
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