百里香精油与海藻酸盐复合涂膜防控鲜切水果食源性病原微生物作用机制的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:aiwoba1215
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鲜切果蔬是新鲜果蔬经过分级、整理、清洗、切分、去心(核)、修整、保鲜和包装等加工程序而制成的即食、即用食品,具有“方便、新鲜、营养、安全”的特点,鲜切加工产生的下脚料还可统一回收再综合利用,具有减少生活垃圾的环保特点。然而,鲜切加工使果蔬失去原有的保护组织且受到机械伤害,增加了果蔬对微生物的敏感性,尤其是食源性病原微生物的污染,存在较大的安全风险,制约鲜切产业的发展。植物精油具有天然性、挥发性和抑菌广谱性等特点,广泛应用于食品的抑菌保鲜。但植物精油在鲜切果蔬保鲜中应用的研究报道较少,尤其是抑菌机制不明,制约了植物精油在鲜切果蔬中的有效应用。本研究筛选了抑菌效果最佳的植物精油并探究其抑菌机制,分析了植物精油与海藻酸盐复合涂膜对鲜切水果品质与安全性的影响,旨在为鲜切果蔬的加工、生产、流通环节的安全性提供技术支撑。论文的研究结果如下:1.筛选抑菌效果最佳的植物精油。选择15种常用的植物精油,即百里香、肉桂、牛至、柠檬草、薄荷、迷迭香(2种)、丁香、桉树、薰衣草、茶树、艾纳、缬草、苍术和珊瑚姜,以4种食源性病原微生物为抑菌对象,即单核细胞增生性李斯特菌(以下简称单增李斯特菌)、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌O157:H7,通过测定植物精油抑菌圈直径和最低抑菌浓度(MIC),并绘制植物精油作用下食源性病原微生物的生长曲线,筛选抑菌效果最佳的植物精油。结果表明,百里香、肉桂和牛至精油抑制单增李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌O157:H7的抑菌圈直径范围分别是14.07-23.60、13.07-24.00和12.27-21.87 mm,均为中敏-高敏。其它12种精油的抑菌圈直径的范围是6.00-14.40 mm,均为低敏-中敏或无抑菌作用。百里香、肉桂和牛至精油抑制4种食源性病原微生物的MIC分别为0.31、0.63和0.63-1.25 μL/mL。MIC、2MIC和4MIC的百里香、肉桂和牛至精油处理抑制了4种食源性病原微生物的生长。1/2MIC和1/4MIC的3种精油中,百里香精油抑制4种食源性病原微生物生长的延滞期最长,稳定期的抑制率最高。百里香精油的抑菌效果最佳。2.从蛋白质水平解析百里香精油抑制单增李斯特菌的作用机制。通过气相色谱质谱联用法分析百里香精油的挥发性成分,并以单增李斯特菌为目标菌,对精油处理的单增李斯特菌进行扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察,同时对两种不同浓度的百里香精油,即Treatment-1(0.28 μL/mL和Treatment-2(0.31 μL/mL)处理的单增李斯特菌进行TMT标记定量蛋白质组学的分析。结果表明,百里香精油中含有28种成分,酚类物质含量最高,其中百里香酚占47.23%,对甲苯酚占20.37%,2,6-二甲基苯酚占16.26%。SEM和TEM观察表明,百里香精油处理后单增李斯特菌细胞出现变形、褶皱和破裂等变化,细胞完整性丧失。Treatment-1 vs Control鉴定出差异表达蛋白质100个,其中57个上调和43个下调,上调和下调蛋白质比例分别为57%和43%,蛋白质上调比例较高表明Treatment-1可能诱发单增李斯特菌的应激表达,Treatment-2 vs Control鉴定出差异表达蛋白质745个,其中220个上调和525个下调,上调和下调蛋白质比例分别为30%和70%,蛋白质下调比例较高表明Treatment-2可能干扰单增李斯特菌的应激表达和正常生理代谢。通过对差异表达蛋白质进行GO富集分析、KEGG通路富集分析和蛋白质相互作用网络分析,建立了百里香精油抑制单增李斯特菌的作用机制:百里香精油分子通过渗透方式穿过单增李斯特菌的细胞壁而进入细胞膜,并与之融合,细胞膜的透性和完整性受到破坏,酚类物质干扰单增李斯特菌的能量代谢以及遗传信息的转录、翻译、RNA降解和DNA修复等加工过程,降低了细胞运动性和细菌耐药性,抑制了单增李斯特菌的生长。3.考察百里香精油与海藻酸盐复合涂膜(TOAC)对鲜切苹果品质与安全性的影响。以鲜切苹果为实验材料,以百里香精油与海藻酸盐复合涂膜为保鲜剂,研究了4℃下不同浓度百里香精油(0.05%、0.35%和0.65%,v/v)的涂膜对鲜切苹果呼吸速率、失重率、硬度、色泽和感官品质的影响,分析了TOAC处理鲜切苹果细菌总数、大肠菌群菌落数、霉菌和酵母菌菌落数、乳酸菌菌落数的变化,研究了TOAC处理对人工接种的单增李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌O157:H7的抑制效果,以未处理和海藻酸盐可食性涂膜单独处理的鲜切苹果分别作为空白和对照。结果表明,0.05%百里香精油的涂膜处理显著抑制了贮藏期间鲜切苹果呼吸速率的升高,有效保持了失重率、硬度、色泽等品质指标,感官评价均为5分以上(p<0.05)。TOAC抑制了鲜切苹果上背景微生物及人工接种的4种食源性病原微生物的生长。4.考察百里香精油与海藻酸盐复合涂膜对鲜切哈密瓜品质与安全性的影响。以鲜切哈密瓜为实验材料,以百里香精油与海藻酸盐复合涂膜为保鲜剂,其方法同鲜切苹果。结果表明,0.05%百里香精油的涂膜处理抑制了鲜切哈密瓜呼吸速率的升高,有效保持了品质指标。TOAC处理抑制了鲜切哈密瓜上背景微生物及食源性病原微生物的生长。本论文初步解明了百里香精油抑制单增李斯特菌的作用机制,研发出了防控鲜切水果食源性病原微生物的百里香精油与海藻酸盐复合涂膜保鲜剂,该保鲜剂可在鲜切果蔬包装、贮藏、流通、销售等全过程中有效控制食源性病原微生物,同时还可有效保持鲜切果蔬的良好品质。
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