三文鱼贮存过程中金黄色葡萄球菌生长预测模型的构建及光动力杀菌技术研究

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金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)简称金葡菌,是一种常见的食源性致病菌,对生长的营养条件要求不高,在鱼、肉、蛋、奶类及其制品中广泛存在。当食品中的金葡菌数量达到一定水平时,一定条件下可能会有耐热肠毒素产生,给消费者带来食品安全隐患。近年来,金葡菌中毒常发生在鱼、虾、贝类等水产品中。其中,三文鱼作为常见的生食鱼类,含有各类丰富的营养物质,又缺乏烹饪处理,更易发生金葡菌污染。因此,本研究通过对三文鱼冷藏过程中金葡菌生长规律的探究,构建金葡菌在不同温度下的生长预测模型,并在光敏剂姜黄素存在的情况下,探讨光动力杀菌技术对金葡菌的杀灭作用及相关机理,为食品中金葡菌的监测及控制提供一定的理论参考和指导。1.考察三文鱼贮存过程中金葡菌的生长规律并构建预测模型。将金葡菌接种到生鲜三文鱼中,采用修正的Gompertz模型、修正的Logistic模型和Baranyi模型等一级模型拟合金葡菌在8、15、20、25、37℃下的生长数据。经过对比后发现,修正的Gompertz模型得到的拟合效果最佳,R~2、RMSE、AIC和BIC的平均值分别为0.9961、0.0935、-63.2034、-62.0122。在一级模型的基础上,进一步建立了温度-最大比生长速率(μmax)的平方根模型√μmax=0.02523T-0.08002和温度-迟滞期(λ)的多项式模型λ=17.52-0.9362×T+0.01333×T~2,其R~2、偏差因子Bf和准确因子Af值分别为0.994、0.998、1.068和0.974、1.051、1.111,有效地描述了温度对金葡菌生长参数的影响。2.以天然色素姜黄素为光敏剂,通过光动力杀菌技术对金葡菌进行了杀菌试验。结果发现,光敏剂的浓度及光照时间对光动力的杀菌作用影响显著,随着姜黄素浓度和光照时间的增加,金葡菌数目迅速下降,并且10μM浓度的姜黄素与15 min光照时间的组合是最佳的,可灭活6.9 log CFU/mL的金葡菌。进一步在1×10~8,1×10~7,1×10~6,1×10~5和1×10~4 CFU/m L等5个不同的初始菌液浓度下,结合修正的Gompertz模型研究了金葡菌的失活动力学,发现较低的菌密度对光动力杀菌的抵抗力更弱。此外,光动力技术在冷鲜三文鱼中能有效地发挥杀菌作用,对金葡菌的杀灭达到0.96 lg CFU/g,具备在食品中应用的前景。3.分析了利用光动力技术灭活金葡菌的作用机理。用扫描电子显微镜观察了灭菌前后细菌的形态变化,发现金葡菌细胞发生凹陷,并伴有细胞内溶物的流出;对细胞膜功能进行测定,发现细胞内蛋白质和核酸的泄露量随着杀菌时间的延长而增加,说明细胞膜的通透性逐渐被破坏;通过5-CFDA和PI两种染料结合流式细胞仪,发现细胞膜完整性和酯酶活性都在光动力杀菌后发生改变;此外,光动力杀菌会导致细胞内活性氧(ROS)含量的增加,进一步说明ROS可能是光动力反应发挥杀菌作用的原因。综上所述,本研究以金葡菌为研究对象,构建生长模型有效地预测了生鲜三文鱼冷藏过程中金葡菌变化规律,为三文鱼在生产、运输等过程中微生物的风险评估提供理论依据和指导。此外,以姜黄素为光敏剂的光动力灭菌技术可以高效地杀灭金葡菌,具有安全、耗能低的特点,在食品中有着巨大应用潜力。
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