米面制品中食源性微生物代谢增殖及VBNC的形成规律研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lkh007
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稻谷、小麦和玉米是中国的三大主粮,以其为原料制成的米面制品含有丰富的营养物质,但其在加工、储藏、销售的过程中均容易被食源性微生物污染。据调查,大肠杆菌(Escherichia coli O157,E.coli O157)、沙门氏菌(Salmonella)、金黄色葡萄球菌(金葡菌,Staphylococcus aureus,S.aureus)和乳酸片球菌(Pediococcus lactis,P.lactis)是米面制品中常见的食源性微生物。目前,对于食源性微生物的检测手段主要是国标法中的培养法,其耗时长且操作过程繁琐。值得注意的是,近年来均有报道上述四种微生物可进入活的不可培养状态(Viable But Non-culture,VBNC),从而给国标检测法带来一定的挑战。同时,食品中VBNC状态细菌的增殖可能导致食品腐败并产生毒素,因此严重威胁食品安全和人类健康。此外,目前少有研究了解VBNC状态形成过程中细菌的增殖代谢情况。因此,本研究通过建立一种交叉引物恒温扩增(Cross Priming Amplification,CPA)快速检测技术表征食品中VBNC的存在情况。同时,探究了米面制品在储藏过程中游离态和被膜态四种微生物的增殖情况以及VBNC状态的形成情况,并进一步探究四种微生物在不同时间点内毒力基因和相关应答基因表达的变化规律。主要研究内容和结论如下:(1)在CPA扩增反应的基础上对体系进行优化。最终确定钙黄绿素和Mn2+浓度比为1:4,Mg2+终浓度为8.0 m M,甜菜碱终浓度为0.4 M时为最佳CPA反应条件,且反应温度为63℃,反应时间为60 min。根据大肠杆菌rfb E、沙门氏菌inv A、金葡菌fem A和乳酸菌phe S的保守基因设计CPA检测反应体系,验证反应灵敏度和特异性。同时,将其应用于米面制品中的检测。CPA反应应用于食品体系中的检测限分别为10~3CFU/m L,10~4 CFU/m L,10~2 CFU/m L和10~4 CFU/m L,与PCR技术相比,灵敏度高了100-1000倍。最后,使用优化后的CPA反应体系,结合终浓度为10μg/m L的PMA染料处理VBNC菌体样品后,实现了PMA-CPA检测验证VBNC状态菌。(2)以游离态和8 h、24 h、72 h被膜态的四种食源性微生物为研究对象,探究微生物在四种食品(馒头、水晶饼、米粉、萝卜糕)中低温储藏过程中增殖情况。结果表明,细菌进入VBNC状态的速度与菌株本身的生理特性、细胞状态、营养条件和温度均有一定的关系,且革兰氏阴性菌更易进入VBNC状态。仅大肠杆菌和沙门氏菌在-20℃米粉中可进入VBNC状态。在沙门氏菌和大肠杆菌进入VBNC的速度趋势分别为:72h>24 h>游离态>8 h和游离态>8 h>24 h。(3)使用PMA-qPCR结合平板计数法监测了VBNC状态细菌在低温储藏过程中的变化量。结果显示,细菌可培养数的降低的过程伴随着VBNC状态菌的积累,这种积累并不能造成食品品质的改变,即不能通过感官评价评估。(4)对于四种食源性微生物而言,其毒力基因在低温条件下四种米面制品中的表达量随时间变化可能呈现增加或降低的情况。大肠杆菌的stx1和stx2毒素基因、沙门氏菌inv A毒力基因在4℃和-20℃中均可以持续稳定表达。但对于金葡肠毒素基因而言,短期内可以实现持续表达,但随着低温储藏时间的延长,最终失去表达能力。对于乳酸菌而言,相较于atp A,dna K基因对低温条件下乳酸菌的短期生长有更大的支持作用。(5)在VBNC状态形成过程中的大肠杆菌和沙门氏菌米粉实验组的毒力基因虽出现负表达,但随着储藏时间的延长其毒素表达能力并未消失。且在沙门氏菌中,成熟被膜态的细胞其毒力表达能力强于游离态。综上,VBNC状态菌毒素基因的持续性表达及其在食品中的积累对食品安全和公众健康均可能产生较大的隐患。综上,本论文建立了一种可用于食品体系中微生物活菌的检测手段,并探究了米面制品中食源性微生物的增殖代谢规律。通过国标平板检测法确定可检出菌的菌量低于检出限并不意味着食品的绝对安全,细菌会以另一种更难发现的VBNC状态存在,而且在其低温储藏过程中毒素基因的表达和积累对食品安全和公众健康产生巨大的安全隐患。
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