微生物细胞在其自然栖息环境或工业培养过程中,常常会受到周围环境中的各种应激,如光、热、酸碱度、压力、电磁场等,且微生物在应激条件下也会不可避免地产生细胞损伤现象,其中亚致死细胞仍具有一定的生理活性,在合适的培养条件下能进行自我修复,从而恢复其原有的繁殖能力。由于亚致死细胞这一特殊生理性质,如果亚致死微生物在杀菌过程中未被完全杀灭时,在很大程度上会因灭菌不彻底而给食品工业带来巨大的经济损失及安全隐患。因此,开展微生物在外界应激环境中的亚致死效应的相关研究,在不久的未来将具有重要的意义和广阔的应用前景。酿酒酵母是一种理想的真核模式生物,被广泛用作工业生产的生物材料。本文以酿酒酵母为研究对象,探讨了脉冲电场作用后酵母亚致死损伤的检测方法及其生理行为。以NaCl为渗透压调节剂,通过探索抑制亚致死酵母生长繁殖的临界渗透压,优化并筛选出了可用于定量检测经脉冲电场作用后亚致死损伤酵母的选择性培养基中NaCl浓度为4.25%。基于该选择性培养基,运用脉冲电场处理酵母时,发现对诱导产生亚致死损伤细胞有重要影响的脉冲电场参数是电场强度和总脉冲处理时间,相对而言,脉冲频率和脉宽的影响则较小,且低电场强度和短脉冲处理时间处理酵母时能诱导产生较大比例的亚致死细胞。通过定量分析PEF处理过程中脉冲系统的杀菌功率和引起处理液温升的发热功率,发现物料电导率的高低严重影响着PEF处理过程中发热效应,且在较低电场强度下,PEF处理高电导率的物料时其能量利用率较高。另外,通过菌落的图像分析可快速鉴别出亚致死细胞的存在,且不同能量耗散对亚致死率的影响非常显著,但PEF作用下亚致死细胞的产生是多因素综合作用的结果。利用静态顶空气相色谱法实时监测了酵母原位培养过程中CO2气体的生成过程,结果证明通过该方法可反映出酵母在生长过程中其菌体的总体生长行为。利用四种常见的S型模型预测分析了酵母在不同培养条件下原位培养时的生长行为。结果发现,利用Weibull模型能很好地预测迟滞期酵母细胞在非选择性培养基中的生长行为,但不适合对数期酵母细胞生长行为的预测。四种预测模型在对选择性培养基中培养的酵母细胞的生长行为进行预测时,模型拟合度则相对有些下降,尤其是接种量为10.0%时,拟合度均低于0.8000。相对来说,Logistic模型在预测对数期酵母细胞生长行为时表现出最佳效果,在各个接种量和培养基培养条件下均有良好的拟合效果,这意味着Logistic模型适合于对数期酵母诱导而来的亚致死细胞参与的生长过程的预测。而对于稳定期酵母细胞,当接种量较小时(如5.0%),四种模型也均能很好地对其生长行为进行预测。以静态顶空气相色谱为技术手段,实时监测了对数期酵母细胞经脉冲电场处理后在不同培养基中原位培养时的生长行为,并用Logistic模型对各条件下的生长行为进行了预测分析,均获得了良好的拟合效果。另外,通过深入分析不同条件下酵母细胞生长过程中其比生长速率的变化,发现经脉冲电场处理后,酵母细胞的最大比生长速率均呈现增加趋势,且达到最大比生长速率所需培养时间也明显延长。通过对比分析选择性培养基和非选择性培养基中培养的酵母细胞的生长行为,认为脉冲电场处理后的酵母细胞悬液中亚致死细胞的数量比例对细胞的群体生长行为有着重要影响。通过对经脉冲电场作用后酵母细胞在饥饿和非饥饿两种不同状态下静置时其离子代谢行为的初步分析,发现酵母菌悬液经脉冲电场作用后,其pH与电导率的即时变化规律有些类似,即较低场强处理后它们的数值均有所减小,但随着电场强度的增加,菌悬液的pH与电导率均缓慢增加。而钠离子和氯离子浓度呈减小的趋势,但相对来说,随着电场强度的增加,氯离子浓度减少相对要快些。酵母菌悬液经脉冲电场作用后,静置过程中其pH、电导率、氯离子浓度及钠离子浓度均发生着一系列的变化,如pH的下降,电导率的增加,氯离子浓度的减少和钠离子浓度的减少,且当有糖类等能源和碳源物质存在时,减少或增加的幅度存在着明显差异。这些结果说明离子的动态变化在某种意义上也是细胞适应外界环境的一种结果,动态变化越明显,则说明细胞生理代谢越旺盛,而且胞外的阳离子对维持酵母细胞内外渗透压有重要作用。另外,亚致死酵母细胞在有糖类物质存在下时其生理代谢旺盛,也说明糖类物质不仅能作为亚致死酵母的能源和碳源,可能对亚致死细胞还具有一定的保护作用。本文旨在通过加深对亚致死微生物的理解,一方面可以有助于强化食品工业中液体食品的灭菌程度,另一方面也为食品工业中一些重要原料的生产开辟了新的途径。