有机酸处理对鲜切生菜菌群结构的干预作用及杀菌效率提升体系建立的研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:cysyzcws
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随生活节奏加快,鲜切产品的方便特性迎合了现代人群的需求并且丰富了农产品加工产业。大部分鲜切果蔬需生食,这就增加了食源性疾病爆发的几率。因此,杀菌处理是鲜切产品包装售卖前最为关键的环节。化学杀菌法的低成本及易使用的特点是其他技术所无法比拟的,应用也最为广泛。化学杀菌剂分为氧化型和有机酸两大类。在鲜切产品杀菌过程中,通常只使用一种类型的化学杀菌剂,杀菌效率有限。臭氧和大部分有机酸被FDA认定为”一般认为安全”,安全系数高。本研究以有机酸为主要杀菌手段,结合臭氧水技术,设计复合酸体系,以鲜切生菜为实验对象,拟在节约时间成本和经济成本的前提下提升有机酸的杀菌效率。此外,大部分研究往往只关注杀菌前后微生物数量的变化,忽略菌群比例变化情况。本研究也将针对该情况,引入16S r RNA技术,评估鲜切生菜杀菌前后的菌群结构的变化情况。为对比不同有机酸对鲜切生菜的杀菌效果以及对菌群比例的影响,选择了七种有机酸(乳酸、酒石酸、醋酸、丙酸、苹果酸、丁二酸以及柠檬酸)处理。结果表明乳酸杀菌效果最好,所有有机酸处理后微生物种类数量没有受到影响。而黄单胞属(植物病原菌)的比例(相对丰度)在苹果酸和丙酸处理后显著性增加,尤其是丙酸处理后从24.73%升高到47.53%。微生物相互作用分析表明黄单胞属与其他微生物呈相互排斥的关系,表明该两种酸处理后的鲜切生菜具有更高的品质损伤的风险,也表明杀菌效率的差异不仅体现在微生物数量上的减少,也体现在了对菌群结构影响的差异。基于上述乳酸杀菌效果好的结论,提出了乳酸结合臭氧水的杀菌效率提升体系,探究该体系在与传统净菜加工技术相比(100 mg/L自由氯清洗120s结合自来水清洗30s、1%乳酸清洗120s结合自来水清洗30s以及2m/L臭氧水清洗150s)时,对鲜切生菜上大肠杆菌O157:H7、菌落总数、嗜冷菌及霉菌酵母的灭杀效果,对色值、感官评价、电解质泄露率、多酚含量及失重率的影响。为满足实验需求,设计了一款适用于实验室及小型净菜加工点,能够精准控制臭氧水浓度的设备。实验结果表明,与传统处理方式相比,1%乳酸清洗90s结合1mg/L或2mg/L臭氧水清洗30s的方式在缩短处理时间30s的前提下,能获得更好的杀菌效果且不对品质造成负面影响。为增强乳酸杀菌效率,降低其成本,提出了复合酸(乳酸加醋酸)的杀菌效率提升体系。微生物计数分析结果(大肠杆菌O157:H7、菌落总数、嗜冷菌及霉菌酵母)表明复合酸与1%乳酸的杀菌效果一致,强于1%醋酸;在贮藏末期显著性强于乳酸和醋酸。但醋酸浓度超过0.8%会导致鲜切生菜品质劣变。微生物的均匀性和丰富度在复合酸和单一酸处理后都没有下降,但是在贮藏末期都发生了显著性降低并且显著性低于对照组。在贮藏过程中,复合酸和单一酸处理都导致马赛菌属和Alkanindiges属丰度大幅下降;而鞘氨醇单胞属和不动杆菌属的丰度无论杀菌与否都发生了大幅度的下降;Escherichia-Shigella的丰度则发生了大幅度的上升,乳酸组从0.003%变化到58.82%,醋酸组从0.01%变化到55.34%,复合酸组从未检出变化到50.71%,对照组从0.007%变化到33.09%,表明酸性杀菌剂处理能够改变生菜菌群结构,使肠杆科或志贺氏菌属不受其他微生物制衡而快速生长。这些结果为复合酸替代单一酸以提高杀菌效率提供了实验证据,同时也为解析杀菌和蔬菜菌群结构的关系提供了理论依据。基于上述复合酸与乳酸对生菜上大肠杆菌O157:H7的灭杀效果一致的结论,提出假设,这可能是由于两者不同的杀菌作用机制所导致。为解析两者作用机制的差异,蛋白质组学技术被应用以分析两种方式处理后大肠杆菌O157:H7全蛋白组的变化情况。结果表明乳酸处理会引起1755个蛋白差异表达,其中上调794个,下调961个;复合酸会引起1835个蛋白差异表达,其中上调761个,下调1074个。GO生物学过程注释及韦恩图分析表明乳酸会引起细胞定位、大分子定位及蛋白质展开的特异性变化;复合酸会引起应激运动、压力响应、分解代谢过程及分子功能调控的特异性变化,其中应激运动P值小于0.01。蛋白互作网络分析表明,在大分子定位及细胞定位过程中,起主要作用的蛋白主要负责将新生蛋白向细胞膜转运及插入,表明乳酸可能会特异性影响大肠杆菌细胞膜的形成及完整性;应激运动涉及主要蛋白为鞭毛运动及化学压力感知蛋白,表明复合酸可能会特异性激活大肠杆菌化学压力感知系统,进而传递信号给鞭毛系统,促使菌体发生趋化运动,逃避化学压力。
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