低温等离子体对扩展青霉的杀菌作用研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangchao1011
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中国是世界上苹果产量最高的国家,其产量大约为世界苹果总产量的1/3。然而,由于机械损伤和致病菌的污染,造成苹果在采摘、运输、贮藏及加工过程中的巨大损失。在引起苹果发霉腐烂的微生物中,扩展青霉的污染最为严重。扩展青霉具有强的适应、繁殖和产毒能力,常温下,十多天就可以将苹果完全腐烂。展青霉毒素的毒性很强,对各类动物组织及细胞均有一定的致癌变性。因此,寻求一种高效、安全的抑制扩展青霉生长代谢的杀菌方法是现阶段水果加工产业急需解决的关键问题。本研究以腐烂苹果中分离出的扩展青霉为受试菌株,研究该菌株的生长和产毒特性,考察气体沿面放电低温等离子杀菌过程中的影响因素,并探讨等离子体杀菌的主要机理,为低温等离子体杀菌技术在果品加工工业中的应用提供理论依据。论文主要获得如下研究结果:(1)对三株扩展青霉F-LPH10-6、CICC40658和CGMCC3.3703的生长特性和产毒特性进行测定,在接种量为5×105个/mL孢子时,25℃培养14d,三株菌的最大生物量分别为128.7、86.8和28.6 mg;最大产毒量分别为147.97、0.91和0.51 mg/L,其中本实验室分离菌株(F-LPH10-6)的产毒量要远远高于两株标准菌株的产毒量。(2)等离子体杀菌效果通过自制的气体沿面放电低温等离子体反应器进行测定,影响因素有:处理时间、电源电压、初始孢子浓度、样品介质及抗坏血酸浓度,除样品介质影响不显著外,其他因素均影响极显著(P<0.01)。(3)通过SEM和TEM对处理前后的扩展青霉孢子形态进行观察,可以看出正常的扩展青霉孢子为圆形或椭圆形、细胞结构完整、形态饱满,且细胞器清晰可见;而经等离子体处理后的P.expansum孢子细胞表面出现皱缩、凹陷,细胞壁和细胞膜破裂,胞内细胞质外溢,还有部分细胞破碎成碎片。(4)研究了等离子体杀菌过程中扩展青霉F-LPH10-6样品pH变化,亚硝酸盐浓度及不同pH样品中的杀菌效果,结果表明,等离子体杀菌会引起样品pH降低,同时检测到样品中有少量亚硝酸盐生成,推测这可能与等离子体处理过程中各类活性粒子相互作用生成亚硝酸盐有关;同时也发现,不同pH样品中的杀菌效果没有显著差异,证明了样品酸化不是等离子体杀菌的主要作用机理,在杀菌过程中可能只起到一定的辅助作用。(5)考察了等离子体杀菌过程中活性氧和温度变化的作用及细胞膜损伤程度。结果发现,随着处理时间的延长,扩展青霉F-LPH10-6样品中臭氧(O3)和过氧化氢(H2O2)的浓度不断增加,处理30min时,样品中O3和H2O2浓度分别为22μmol/L和0.41mg/L,推测活性氧可能在等离子体灭菌过程中起主要作用。同时也证明了,杀菌过程中样品温度变化不是影响菌体死亡的主要原因。对样品中MDA浓度进行测定,发现样品中随处理时间的延长,MDA含量不断增加,处理18min时,样品中MDA的浓度达到134nmol/L;处理前后样品200到400nm波长扫描结果显示,等离子体处理后的样品中确实存在核酸及蛋白质的泄漏。
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