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巴旦木具有较高的经济价值和营养价值,随着人们健康观念的日益提升,巴旦木等坚果产品消费市场逐渐增大。巴旦木在收获、干燥、运输及加工过程中可能会受到来自土壤、水或者空气中的沙门氏菌等食源性致病菌污染。巴旦木在被消费者食用前,可能会被贮藏12个月或者更久,由于贮藏时巴旦木的水分一般在8%左右,通常被认为是安全的。但是,近年来很多关于沙门氏菌感染的病例与贮藏期间巴旦木相关。此外,美国农业部规定在出口前巴旦木中的食源性病原菌,需要达到至少4-log的杀菌水平,以满足安全的食用要求。因此,探究影响巴旦木中目标菌的存活及耐热性的影响因素,对坚果工业寻求有效的灭菌工艺是十分必要的。本文以巴旦木仁为研究对象,主要进行了目标菌的热致死动力学研究、杀菌效果验证、和灭菌机制的探究等。具体研究内容如下:(1)利用气调加热板系统,在加热过程中改变气体浓度,研究在不同加热速率、目标温度和保温时间下目标菌的热致死动力学,快速、全面地获取目标菌气调-热致死动力学参数;(2)利用微生物加热板系统,研究不同的包装方式、气体浓度、贮藏时间、贮藏温度的预处理对目标菌耐热性的影响。并检测贮藏条件(气体浓度、水分活度)等的变化规律;(3)通过得到的气调预处理热致死动力学参数,对射频杀菌工艺参数进行优化。利用自由震荡式射频系统,验证气调包装预处理辅助射频杀菌方法的杀菌效果;(4)利用得到的气调-热致死动力学参数,优化加热过程中同时进行气调辅助的射频杀菌工艺。用50Ω射频系统验证杀菌效果,最后评价处理后巴旦木仁主要品质指标;(5)对接菌巴旦木粉进行气调-热处理。采用扫描电镜观察大肠杆菌表面形态变化,通过转录组测序技术分析气调-热共同作用下,目标菌的差异基因变化情况,从细胞水平到分子水平上探究气调-热的作用机制。通过分析试验数据,获得以下主要结论:(1)大肠杆菌的D值和z值在非气调(21%O2,0%CO2)处理时,显著(p<0.05)大于气调(2%O2,20%CO2)处理时的数值。气调处理(2%O2,20%CO2)时,要达到5-log的杀菌要求,需要在75℃保温43 min;在加热速率大于等于1℃/min时,继续增加加热速率,对大肠杆菌D值没有显著性影响(p>0.05)。在加热速率小于1℃/min时,非气调处理大肠杆菌D值随着加热速率的减小而增大,气调处理大肠杆菌D值随着加热速率的减小而减小。(2)贮藏期间样品含水率、水活度、包装袋内气体浓度相对稳定。贮藏期间大肠杆菌ATCC 25922存活曲线和热致死曲线分别可用Weibull模型和一级动力学模型拟合,取得较好的拟合效果;随着贮藏温度的增加,气体浓度在减少大肠杆菌数量上和减少大肠杆菌的D值的效果更加显著。在长期的贮藏过程中,常温下采用气调包装有助于减少低水分巴旦木中大肠杆菌的数量和降低大肠杆菌的耐热性;将气调包装放在24℃环境中贮藏12个月,含水率为6.0%(w.b.)巴旦木粉中大肠杆菌ATCC 25922数量下降2.55 log/CFU,在75℃下保温50.4 min能够达到4-log的杀菌要求,与常规气调包装相比,在75℃的D值下降31.2%。(3)气调包装预处理期间贮藏条件如气体浓度、样品含水率、水活度等相对稳定,射频加热过程中接菌区域的温度在目标温度±2℃之内;在24℃气调包装预处理12周后,大肠杆菌ATCC 25922的耐热性减弱,在75±2℃达到4-log的杀菌要求,需要保温的时间为18±1 min,比常规包装预处理降低40%的杀菌时间;样品的脂肪酸和过氧化值随着贮藏时间的增加而显著增加(p<0.05),但是仍然在可接受的水平(脂肪酸<0.6%,过氧化值<1.0 meq/kg),处理前后巴旦木颜色参数没有显著变化,处理后样品的主要品质指标符合坚果工业要求。(4)气调-射频系统气密性和气体浓度相对稳定。处理前后和贮藏期间样品含水率和水活度有所降低,但是较小的下降范围对大肠杆菌存活数量不产生主要影响。升温阶段选用射频功率水平为900 W,间距为11.5 cm,达到快速升温的效果。保温阶段,依据不同的处理条件,将射频输入功率从900 W减少到25-225 W的范围,从而维持接菌区域的温度为75±3°C;射频加热过程中通入改变浓度的气体(20%CO2和2%O2),能降低大肠杆菌ATCC 25922的耐热性,在75±3℃达到4-log的杀菌要求,需要保温的时间为21±1 min,比射频加热过程中通入常规气体(0%CO2和21%O2)减少38%的杀菌时间;处理后巴旦木仁的主要品质指标符合坚果工业要求(过氧化值<1.0meq/kg,脂肪酸<0.6%,L*>40)。(5)扫描电镜观察发现,气调-热处理组样品在达到目标温度时,大肠杆菌表面出现了少量的收缩和变形,常规气体组与改变浓度气体组形变差别不大。继续保温10 min的气调-热样品中,能观察到大肠杆菌表面形态出现了明显的收缩和变形,改变浓度气体组的形变程度稍大于常规气体组;转录组数据分析可知,RA与CA组样品相比有23个差异基因(18个上调基因和5个下调基因),RAT与CAT组样品相比有381个差异基因,这些基因在代谢、细胞部分、催化活性、结合等功能富集。与对照组O相比,处理组在细胞生长、代谢过程、再生产、翻译调节器活动等功能的表达基因数目下调,在氮代谢、硫利用等功能的表达基因数目上调。常规气调组RA、RAT与改变浓度气调组CA、CAT相比,应激反应、再生产过程、大分子复合物等功能的表达基因数目上调,信号转导活动、碳利用等功能的表达基因数目下调;KEGG信号通路富集得出,常规气调组RA、RAT与改变浓度气调组CA、CAT相比,差异基因主要富集在不同环境中的微生物代谢、代谢途径、两组分系统和核糖体等通路。