Optimization of Inactivation Conditions of High Hydrostatic Pressure Using Response Surface Methodology

Response surface methodology (RSM) was employed in the present work and a second orderquadratic equation for high hydrostatic pressure (HHP) inactivation was built. Theadequacy of the model equation for predicting the optimum response values was verifiedeffectively by the validation data. Effects of temperature, pressure, and pressureholding time on HHP inactivation of Escherichia coli ATCC 8739 were explored. Byanalyzing the response surface plots and their corresponding contour plots as well assolving the quadratic equation, the optimum process parameters for inactivation E. coliof six log cycles were obtained as: temperature 32.2℃, pressure 346.4 MPa, and pressureholding time 12.6min.

不同非热加工技术对百香果果浆杀菌效果及品质变化的比较

为评价不同非热杀菌方式对果蔬原料杀菌效果及品质的影响,该研究分别采用超高压技术(High Hydrostatic Pressure,HHP)、低温等离子体技术(Cold Plasma,CP)和辐照技术三种方式对百香果鲜榨果浆进行杀菌处理。结果表明,三种非热处理方式对果浆中的微生物(2.15 lg(CFU/g)、2.44 lg(CFU/g)、2.34 lg(CFU/g))均有一定的抑制和杀灭作用,其中300 MPa及以上压力处理和3 kGy辐照量处理后果浆的菌落数均<1 lg(CFU/g),这两种方式对百香果果浆均有较好的杀菌效果。为了进一步探究超高压处理对果浆贮藏期的影响,该研究还探讨了超高压处理前后的果浆在-20℃的条件下储存9个月内微生物含量的变化,实验得出,500 MPa和600 MPa处理的百香果果浆在-20℃下储存9个月后微生物含量仍<2 lg(CFU/g),符合国家安全规定。在理化性质方面,超高压技术和低温等离子体技术能有效保持果浆的色泽(ΔE<2)和风味(p>0.05),且能抑制果浆POD酶、PPO酶的活性,但辐照处理无法钝化PPO酶。综上所述,超高压技术能有效杀灭百香果果浆中的菌落,并能更好地保持果浆的品质,因此超高压技术在百香果果浆中具有较好的商业应用前景。

超高压杀菌效果及机制研究进展

超高压(high hydrostatic pressure, HHP)作为一种新型的食品非热加工技术,处理过程温度低,对食品营养成分破坏小,能在有效杀菌的同时显著提升加工食品品质,是未来食品加工技术发展的热点方向。近年来,超高压技术被广泛应用于食品加工,并在国内外实现了商业化应用。杀菌作为超高压加工食品过程中最重要的环节,是保证食品安全、延长产品货架期的关键点,因此一直是本领域研究的重点。本文介绍了超高压技术的设备和作用原理,总结了超高压或超高压联合其他手段对微生物营养体、细菌芽孢、真菌孢子及病毒的杀灭效果和杀菌机制,归纳了超高压杀菌中存在的杀菌机制不清、缺乏杀菌指示菌及深休眠芽孢等问题,以期为进一步完善超高压杀菌理论、推动超高压技术在食品加工中的产业化应用指明方向。

高静压和热处理对蘑菇多酚氧化酶的钝化动力学分析

研究了高静压处理HHP(100～1 600 MPa,0.2～25 min)和热处理(55～80℃,0.2～20 min)对双孢蘑菇多酚氧化酶(polyphenoloxidase,简称PPO)的钝化效果,并分析了钝化动力学。随着处理压力、温度的升高和处理时间的延长,钝化效果增强。在600 MPa以下压力处理后,PPO活性残存率均大于88%,表明600 MPa以下处理压力对PPO的钝化效果较差。而800、1000、1200、1400和1600 MPa压力下处理25 min,PPO活性残存率分别下降到66.42%、52.83%、27.20%、2.20%和0.01%,表明800 MPa以上压力能有效钝化蘑菇PPO。应用一级动力学模型拟合热处理对PPO的钝化动力学,各温度条件下拟合的决定系数R2都在0.960以上,表明PPO的热钝化符合一级动力学模型;应用两段式模型对HHP钝化蘑菇PPO的动力学进行拟合,决定系数R2均大于0.982,HHP钝化蘑菇PPO符合两段式钝化动力学。

超高压对双孢蘑菇的杀菌效果和动力学的研究

以细菌总数、大肠菌群、酵母菌和霉菌数为对象,研究了超高压(High hydrostatic pressure,HHP)处理对双孢蘑菇(Agaricus bisporus)的杀菌效果和杀菌动力学。双孢蘑菇在300、400、500、600MPa压力下,室温下分别用HHP处理2.5～25min。结果表明:随压力的升高和时间的延长,杀菌效果增强;霉菌、酵母对压力较为敏感,400MPa处理2.5min可将其全部杀死;300MPa处理2.5min可完全杀灭双孢蘑菇中的大肠菌群。应用Weibull模型对不同处理条件下双孢蘑菇的杀菌效果进行拟合,拟合动力学曲线的决定系数R2均大于0.97,拟合效果较好。提出了双孢蘑菇的HHP杀菌的最优杀菌工艺参数,即600MPa处理5min,该条件即可以有效杀灭双孢蘑菇中的微生物。

超高压杀菌条件的响应曲面法优化研究

采用响应曲面法(responsesurfacemethodology,RSM)建立了超高压杀灭大肠杆菌的二次多项数学模型,验证了模型的有效性,并考察温度、压力和保压时间对超高压杀灭大肠杆菌的影响,优化出杀灭6个数量级大肠杆菌ATCC8739的工艺参数温度为32.2,压力346.4MPa,保压时间12.6min。

超高静压协同中温对凝结芽孢杆菌芽孢灭活动力学规律的研究

研究了超高静压协同中温对凝结芽孢杆菌芽孢在磷酸缓冲液和牛奶(经超高温灭菌)中灭活的动力学规律,并对超高静压的升压过程及相应的灭活效果进行了研究。结果表明,升压过程对凝结芽孢杆菌芽孢灭活的影响不能忽略,且随压力增加这种效果越强,最高使其下降1.77个数量级;凝结芽孢杆菌芽孢在牛奶中比在磷酸缓冲液中有更高的抗性;在3种拟合模型(线性、Weibull和Log-logistic模型)中,线性模型不适合模拟这些存活曲线,而Log-logistic模型能更好地模拟这些存活曲线,其次是Weibull模型。

牡蛎中诺如病毒的感染及其防控研究进展

诺如病毒(Norovirus, NoV)是非细菌性急性胃肠炎的主要病原体。牡蛎可通过滤食作用富集海水和环境中污染的NoV,是NoV传播的重要载体。人们倾向于食用生的或轻微烹煮的牡蛎,导致NoV感染事件时有发生。与牡蛎相关的食源性疾病中,约50%由NoV引起。荧光定量PCR是检测NoV的主要方法,但其不能有效区分感染性与非感染性NoV。由于NoV难以在体外培养,致使评估NoV灭活方法的有效性存在困难。猪胃黏蛋白(Porcine gastric mucin, PGM)及叠氮溴化丙锭(Propidium monoazide, PMA)等核酸嵌入剂与qPCR结合的方法在检测感染性NoV中显现出应用潜力。牡蛎中NoV的消减方式多为超高压处理,400 MPa及以上的压力可使NoV大量灭活。文章综述了近年来牡蛎[主要是太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)、褶牡蛎(Alectryonella plicatula)和熊本牡蛎(C. sikamea)]中NoV的污染状况、富集机制、检测方法以及超高压处理消减NoV等方面的研究成果,为建立牡蛎中NoV有效的风险预警和控制技术提供参考。

超高压对泡萝卜的杀菌效果及其动力学研究

研究300~600 MPa超高压条件下处理四川泡萝卜5~25 min,对其细菌总数的影响、对霉菌、酵母菌及大肠菌群的杀灭效果的影响。并采用3种模型对不同压力条件下杀菌动力学过程进行分析比较。结果表明：随处理压力和时间的增加,超高压对泡萝卜的杀菌效果增强;霉菌和酵母菌对压力较为敏感,500 MPa处理5 min可被全部杀死;Weibull模型能很好地拟合泡萝卜超高压杀菌的动力学过程（决定系数R2〉0.99）,且相较Log-logistic模型更简洁、灵活实用。尺度参数b随处理压力的增加而增大,形状参数n则随压力的增加而减小。

热压协同处理对接种于鸡腿菇中的细菌芽孢灭活效果的影响

以鸡腿菇为原料,以凝结芽孢杆菌芽孢和嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢为对象菌,研究中温与超高静压协同处理条件下两种对象菌的灭活效果及其相应的动力学变化趋势。研究结果表明:在相同条件下,鸡腿菇中凝结芽孢杆菌芽孢的致死效果优于嗜热脂肪芽孢杆菌;接种于鸡腿菇中的两种对象菌芽孢致死效果均低于磷酸缓冲液中的效果,说明鸡腿菇对这两种细菌芽孢有一定的保护作用。利用线性模型、Weibull模型和Log-logistic模型,对鸡腿菇中两种对象菌芽孢的灭活效果进行拟合,以均方差和回归系数为评价指标,分析了3种模型的拟合效果。结果表明:在所研究的条件下,Log-logistic模型的拟合效果最好,Weibull模型次之,线性模型最差。因此可以通过Log-logistic模型来预测热压协同处理下细菌芽孢的灭活效果。

热压协同对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢灭活动力学的研究

研究了热压协同(500～600MPa,80～90℃)对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢在磷酸缓冲液和牛奶(经超高温灭菌)中灭活的动力学规律,并对超高静压的升压过程及相应的灭活效果进行了研究。结果表明,升压过程对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢灭活的影响不能忽略,且随压力增加这种效果越强,最高使其下降1·23个数量级;嗜热脂肪芽孢杆菌在牛奶中比在磷酸缓冲液中有更高的抗性;在3种拟合模型(线性、Weibull和Log-logistic模型)中,线性模型不适合模拟这些存活曲线,而Log-logistic模型能更好地模拟这些存活曲线,其次是Weibull模型。

超高静压对细菌芽孢致死效应的研究进展

在超高静压杀菌过程中,细菌芽孢往往比其营养体更耐压,而单独的压力处理并不能完全杀死芽孢。超高静压对普通微生物营养体有较好的杀灭效果,但超高静压对细菌芽孢杀灭效应有待于进一步研究。研究表明,超高静压结合适度的热处理能显著增加芽孢的杀灭效果。本文综述了芽孢对食品安全的影响、超高静压诱导芽孢发芽以及超高静压导致细菌芽孢失活的影响因素等。

PCR结合表型鉴定对超高压处理后的冷藏带鱼细菌菌相分析

为了研究超高压处理对带鱼微生物菌群组成的影响,该文通过形态学特征、生理生化鉴定、16S r RNA序列分析鉴定及系统发育树的建立,分别分析290 MPa、6 min超高压处理前后于4℃冷藏12 d内的带鱼菌相变化,最终分离筛选到24株不同特征的纯化菌株。结果显示,带鱼初始菌相中出现的布式假单胞菌(Pseudomonas brenneri)、黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva)、粪嗜冷杆菌(Psychrobacter faecalis)菌株,经超高压处理后的样品中未能筛选到;波罗的海希瓦氏菌(Shewanella baltica)、隆德假单胞菌(Pseudomonas lundensis)、嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)等微生物在超高压处理后的贮藏期间数量逐渐减少至消失;另有一些微生物在贮藏期间逐渐恢复生长,如Rhizobium larrymoorei、Microbacterium halimionae、溶酪大球菌(Macrococcus caseolyticus),而奥斯陆莫拉菌(Moraxella osloensis)、藤黄微球菌(Kocuria rhizophila)、产乳酸菌素的肉杆菌(Carnobacterium maltaromaticum)、西宫皮肤球菌(Dermacoccus nishinomiyaensis)等受超高压的影响较小,尤其是产乳酸菌素的肉杆菌(Carnobacterium maltaromaticum)占好氧菌和厌氧菌菌落总数的比例均较高;Leucobacter aerolatus、成团泛菌(Pantoea agglomerans)、结肠炎耶尔森杆菌palearctica亚种(Yersinia enterocolitica subsp.palearctica)、Chryseobacterium vrystaatense、鼠李糖短杆菌(Brachybacterium rhamnosum)在贮藏末期出现。从带鱼冷藏过程中细菌的组成与变化分析可见,超高压处理对革兰氏阴性菌的抑菌效果较好,而革兰氏阳性菌对超高压处理的耐受性较强。在超高压技术的影响下,致腐败能力较强的微生物被抑制,腐败能力稍弱的微生物成为优势菌,这可能是超高压技术能够有效延长带鱼货架期的因素之一。

超高压力对流感病毒生物活性的影响

目的研究超高压力对流感病毒影响。方法通过血凝素、感染性和RP-PCR等检测不同压力处理后流感病毒的变化。结果250MPa处理1h病毒感染力下降了4～5log10TCID50／ml，血凝效价变化不大；350MPa以上，病毒感染性完全消失，血凝效价也明显降低。但400MPa压力下仍可扩增出流感病毒组。结论流感病毒在250MPa压力下血凝素抗原损伤小，基因耐高压能力较强。

压致升温对凝结芽孢杆菌芽孢的影响

初步探讨了传压介质(葵二酸二辛酯)的压致升温对凝结芽孢杆菌芽孢的失活和损伤的影响。在500 MPa、20 min的条件下,初温为80℃时,磷酸缓冲液中的凝结芽孢杆菌芽孢的失活率最大达到-4.37个数量级。损伤率最大为99.998%;牛奶中失活率最大为-4.22个数量级,损伤率最大为99.990%。此外在试验条件下,由于压致升温导致的芽孢失活率的增加均在30%以上。因此传压介质的压制升温效应十分显著,若结合适当的压力、温度和保压时间使该效应得到合理的利用是非常有意义的。

超高压联合其他保鲜技术在水产品中应用的研究进展

水产品捕捞后,由于微生物与内源酶的作用,在脂肪氧化等其他因素的影响下,感官品质下降,采用适当的处理手段可以延缓其劣变。超高压技术具有压力传递均匀、杀菌效果好、灭酶彻底等特点,能保全食品加工前的色泽、香味及各类营养成分,同时还可以赋予食品新的口感,具有低能耗、高效率、无二次污染、操作简便等优点。在介绍超高压处理技术主要优缺点、工作原理与作用机制的基础上,阐述了该技术在水产品灭菌、钝酶与加工改性等方面的应用研究进展,提出超高压处理可联合物理、化学及生物保鲜技术提升作用效果,并对超高压技术在水产品中的发展前景予以展望。

超高压用于病毒减毒及灭活的研究

目的采用超高压的方法处理流感病毒FM1株和柯萨奇病毒B3(CVB3/MKP),并确定最适灭活条件。方法以不同的压力和时间处理FM1和CVB3/MKP病毒,并检测处理后病毒毒力及对ICR小鼠的感染性。结果FM1和CVB3/MKP病毒的灭活条件分别为300 MPa,2.5 h和700 MPa,0.5 h。感染小鼠组织病理切片显示,超高压组小鼠的肺和心肌组织有少量炎细胞浸润,接近正常肺组织。超高压处理FM1组小鼠的肺指数与病毒对照组比较,差异有显著意义。结论超高压的方法可用于流感病毒FM1株和柯萨奇病毒B3(CVB3/MKP)的减毒或灭活。

食品超高压加工技术及其应用前景

阐述了超高压加工技术的发展历史以及在食品加工中应用的原理,其中包括超高压对酶的灭活及激活影响和超高压杀菌的机理。论述了超高压加工食品能激活或灭活食品中食品品质酶,有利于提高食品的色泽、香味,保持原有的生鲜风味和营养成分。分析了食品加工领域里超高压技术的发展现状和应用前景。

肉类保藏技术(七) 高静压技术对肉类品质的影响

高静压技术是目前关注较多的食品物理加工技术之一。本文介绍了高静压技术原理,综述了高静压技术对肉类品质的各种影响,总结了一些关于改善高静压处理效果的措施,最后还对高静压技术在肉类工业中的应用作了展望。

非热杀菌技术杀灭食品中芽孢效能及机理研究进展

传统热杀菌会对食品品质产生不利影响,造成食品颜色变化、产生异味、营养损失等不良后果;非热杀菌技术是食品工业新型加工技术,处理过程中可以保持相对较低的温度,对食品的色、香、味以及营养成分影响较小;同时有利于保持食品中各种功能成分的生理活性,可以满足消费者对高品质食品的要求。芽孢在加工过程中抗性强,在食品中萌发和生长的潜力较大,因此,利用低热或非热灭菌技术对芽孢进行灭活是当前食品工业面临的严峻挑战和重要课题。本文综述现有非热杀菌技术(如高静压技术、高压CO2技术、低温等离子体技术、紫外辐射技术、高压脉冲电场技术等)独立处理或与其他处理技术相结合对芽孢灭活的效果及其机理,着重讨论其在食品行业中的应用以及芽孢灭活的分子机制,以期为生产安全食品、减少不同种类食品中微生物污染提供解决方案。