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电磁场杀菌,作为新兴的一种冷杀菌技术,依靠磁力线直接作用于微生物而达到保证食品在微生物方面安全性的目的,避免了加工过程中设备与物料的过多接触;有效的保持了食品的营养成分和原有的自然风味。对膏状物料、不规则的固体更是具有独特的优势。电磁场杀菌技术装备容易实现,更具经济性,是一项拥有巨大潜力的杀菌新技术。对发酵工程的菌种选育也具有积极意义。
本论文选取大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌为研究对象,探讨了交变磁场对微生物的灭活效果及作用机理。从灭活因素、灭活效果、灭活机理三个方面展开研究。探讨了磁场因素、物料因素、微生物因素对灭活效果的影响;分别采用单因素和二次旋转回归实验探讨灭活因素对灭活效果的影响并建立灭活因素与失活率的模拟方程。通过灭活前后微生物外在形态内在结构的变化、物料特征的变化探讨了交变磁场灭活机理。
通过研究分析,结果如下:
交变磁场对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌进行灭活具有一定的效果。
(1)单因素对微生物的灭活效应:通过交变磁场的磁极交变产生感应电动势,在相对较低的磁场强度下(小于3T),具有的灭活效果。磁场强度越大,交变磁场的磁极交变周期越短,电导率越高,pH偏于酸性或者偏于碱性,灭活效果越明显。
(2)多因素协同作用对微生物的灭活效应:
交变磁场对大肠杆菌的失活效果具有显著影响,且各因素对灭活效果均具有显着影响。在交变磁场下处理1h,失活率可达58.78%。对灭活效果的影响因素依次为交变磁场下处理时间、pH、交变磁场的磁极交变周期、交变磁场的场强和电导率。
交变磁场对金黄色葡萄球菌的灭活效果具有显著影响。交变磁场的磁场强度、pH、作用时间对灭活效果具有显着的影响。在交变磁场下处理lh,失活率可达49.54%。对灭活效果的影响因素依次为场强、pH、作用时间、交变磁极转换周期、电导率。
交变磁场对酵母菌的灭活效果具有显著影响。磁场强度、交变磁场磁极转换周期、电导率、pH等各因素对杀菌效果具有显着影响。在交变磁场下处理1h,失活率可达60.96%。对灭活效果的影响因素依次为电导率、交变磁场强度、交变磁场的极转换周期、pH。各因素的交互作用对失活率均具有显著影响。
根据回归分析,可以分别得出在15min、30min、45min、60min不同时间段交变磁场对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌的失活率的回归方程,并将预测值与实测值进行差值t检验,经验证通过回归方程得出预测值与实测值没有显著差异。
(3)灭活机理分析:通过环境扫描电镜和透射电镜对菌落的外在结构、内部形态观察,交变电磁场处理后微生物遭受到不同程度破坏;通过对胞内漏出物的OD值和物料中电导率的对比检测,交变磁场处理后微生物胞内物质漏出;对交变磁场处理前后微生物DNA图谱变化;说明在交变磁场作用下对微生物细胞的破损而致使其失活。
本论文的创新之处主要体现在以下两个方面:
(1)采用不同于目前国内外所报道的静态恒强磁场和脉冲磁场的交变磁极磁场对微生物灭活研究。增设了以物料电导率作为影响微生物失活的因子进行研究。
(2)为了深入了解交变磁场对微生物的灭活机理,综合运用现代显微和检测技术对处理前后微生物的外在形态,内在结构等进行对比分析。