低温辅助超声波对鼠伤寒沙门氏菌的杀菌动力学及机理研究

低温热处理辅助超声波（thermosonication, TS）杀菌技术对于食品工业尤其是最少加工产品、热敏性和功能性食品的加工具有巨大潜力。本课题以易引发食物中毒的鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）为目标菌，研究TS对其杀菌动力学；并选择杀菌动力学中具有代表性的处理参数，从细胞水平、亚细胞水平和分子水平逐级开展TS杀菌机理研究；通过分析细胞结构、细胞膜完整性、细胞膜流动性、核糖体、蛋白质、内源酶和DNA的变化，阐明其与杀菌动力学特性之间的潜在关联；通过本研究可以为TS柔性杀菌提供理论基础和技术支持。

本项目以易引发食源性微生物污染的鼠伤寒沙门氏菌为目标菌，研究了低温热处理辅助超声波（TS）对其杀菌效果、杀菌动力学和杀菌机理，并初步探索TS对鲜榨苹果汁的杀菌和保藏效果。结果表明：TS处理中加样量、脉冲时间、功率、温度和时间都对杀菌效果有不同程度影响，其中温度和时间对杀菌效果影响较大。TS对鼠伤寒沙门氏菌具有较理想的杀菌效果，达到平板培养检测限，最高可降低8个对数。升高温度不仅使杀菌效果增加，也使杀菌动力学由线性变为非线性；可分别用一级线性动力学模型和修正的Gompertz模型分析32~47℃和52~57℃的杀菌动力学。较高温度下TS诱导鼠伤寒沙门氏菌进入VBNC状态。TS的可能杀菌机理是：在较低温度下主要是超声波作用使细菌失活。在较高温度下，加热和超声波产生协同杀菌作用；加热使细菌细胞壁、细胞膜和细胞内部结构受到胁迫，有利于超声波杀菌。TS杀菌是从细胞外部逐渐向内部作用：首先使外膜和细胞壁损伤，随后损伤细胞膜，使细胞膜透性增大、流动性增大进而使细胞内部结构受到破坏；细胞膜和内部结构受损较轻微者存活或者进入VBNC状态而后经过自我修复后得以存活；而受损较严重者细胞壁、膜破损，导致胞内物质进一步受到影响，胞内发生酶选择性失活、紫外吸收物质流失、蛋白质变性、DNA变性及降解、与各组分生理代谢相关的蛋白质表达受阻，这些不利因素导致细菌无法自我修复而形成空壳或者细胞碎片失活。采用TS以及联合抑菌剂Nisin可以有效控制鲜榨苹果汁中的细菌、霉菌和酵母，对果汁的可溶性固形物、pH等影响不大，但是不利于维持鲜榨苹果汁的色泽，有待进一步改进。