植物乳杆菌素在果汁保鲜中的应用

摘要:酸土脂环酸芽孢杆菌(TAB)是近年来果汁中出现了一种新型污染菌。TAB的耐热性强,能够经受酸性果汁加工中的巴氏杀菌而存活,即使在极低的浓度下,也可导致果汁感官品质的劣变。因此,研究有效控制果汁中TAB的方法是亟待解决的问题。植物乳杆菌素(plantaricin) 是植物乳杆菌在代谢过程中合成并分泌到环境中的一类杀菌蛋白或多肽物质,对革兰氏阳性菌(尤其是亲缘性较近的细菌)具有抑制作用。这些特性为其在果汁保鲜中的应用奠定了理论基础。本实验主要研究植物乳杆菌163所产细菌素对于橙汁中TAB生长的抑制作用,为果汁的生物杀菌、防腐提供了理论基础和工艺参数。关键字:酸土脂环酸芽孢杆菌;植物乳杆菌素;防腐保鲜 Control of Alicyclobacillus acidoterrestris in orange juice by PlantaricinStudent majoring in Food safety and quality control Liu JinTutor LuZhaoxinAbstract:Alicyclobacillus acidoterrestris, also named TAB is one kind of new polluted bacteria in syrup. TAB has strong heat-resistant characteristic. It can survive in acid syrup used pasteurization treatment. It can also lead the good sense quality of syrup to badness even its concentration bally low. Therefore it is urgent to solve the problem that how to effectively control TAB in syrup. Plantaricin is a kind of antibacterial pep-tide produced by lactic acid bacteria (LAB) that could inhibit a wide range of gram-positive bacteria.In th
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e article, based on separateness of TAB from orange juice,the study is on the preservation effects of Lactobacillus plantarum?163.Some effective measures and approaches were obtained from the study and offer theory foundation and technology parameter. 果汁作为一种营养健康的天然饮料,深受广大消费者的青睐。然而果汁易腐败变质、不易长期保存的性质也是令人头疼的一大难题。造成果汁腐败变质的主要原因是存在其中的酸土脂环酸芽孢杆菌(TAB,又名嗜酸耐热菌),该菌主要污染橙汁、苹果汁、葡萄汁等浓缩果汁及果汁饮料,产生不良风味,有时还会使果汁产生轻微白色沉淀或者雾状浑浊[1],影响产品的感官和风味。研究发现,每10克果汁中存在一个嗜酸耐热菌就会导致果汁的品质劣变。因此,国际贸易中一般要求每10克苹果浓缩汁中嗜酸耐热菌含量小于1[2]。嗜酸耐热菌的特性顾名思义:嗜酸、耐热。它们在酸性环境(如果汁)中生长良好,在环境pH值下降至2.5时仍然可以存活;普通中温菌的最适生长温度为37℃,嗜酸耐热菌的最适生长温度则为45℃;在酸性条件下对果汁进行巴氏杀菌无法杀死其芽孢。但嗜酸耐热菌为非致病菌,尚未发现其产生任何已知毒素[3],因此人们不必为其安全性而担忧。植物乳杆菌素(plantaricin) 是植物乳杆菌在代谢过程中合成并分泌到环境中的一类杀菌蛋白或多肽物质,对革兰氏阳性菌(尤其是亲缘性较近的细菌)具有抑制作用[4,5]。植物乳酸菌素一般是带正电荷的小分子蛋白质(30~60个氨基酸残基),具有对热稳定、高等电点和亲水性的特性,与食品一起在加热杀菌处理时使用能够减少加热时间,节省能耗,同时也可以降低营养成分的破坏程度。植物乳杆菌素在食品中比较稳定,可在人体内进行生物降解和消化[6,7],对健康无害且在低浓度下具有活性。 本实验中所用抑菌物质为植物乳杆菌163(Lactobacillus plantarum?163)所产细菌素,耐高温,在PH3~5的环境中活性很高,有宽广的抗菌谱,对革兰氏阳性和阴性菌都有较强的抑菌效果[8]。本实验主要研究Lactobacillus plantarum?163抑菌物质粗提液对于橙汁中TAB生长的抑制作用,目的是为了给植物乳酸菌素在果汁保鲜方面的应用提供参考,为其作为天然防腐剂提供依据。1.材料与方法1.1 实验原料1.1.1?Lactobacillus plantarum?163抑菌物质粗提液(APS)的制备(1)将在-70℃保藏的植物乳杆菌163取出,待融化后接入100mLMRS液体培养基中,培养12h后转接,活化二代。?(2)活化后的种子液按2%的接入量,接入1000mLMRS发酵培养基中,37℃培养36h。8000rpm离心15min,弃去菌体,得到发酵上清液。?(3)利用旋转蒸发仪在45℃对发酵液进行旋转蒸发。在旋转蒸发过程中。每次少量加样处理,防止沸腾喷出。将1000mL发酵上清液浓缩至200mL。(4)在浓缩后的发酵上清液中加入3倍体积的无水乙醇,加入后置于4℃冰箱中过夜处理。8000rpm离心20min去除醇沉的杂质沉淀,获得醇沉上清液。(5)将醇沉上清液加入1%的活性炭,置于37℃摇床中处理8h。然后用真空抽滤装置去除活性炭,得到Lb163抑菌物质的粗提液(Antimicrobial Peptides Supernatant,APS),粗提液效价为150000U/ml。1.1.2?酸土脂环酸芽孢杆菌TAB菌种活化(1)用75%的酒精棉擦拭冻干管表面进行消毒,将顶端于酒精灯外焰均匀加热。(2)立即滴2-3滴无菌水与加热部位,使管壁破裂。用镊子敲下破裂处。(3)用无菌吸管吸取0.5ml左右的液体培养基于冻干管中,将冻干菌粉全部溶解。(4)将溶解的菌悬液转移至4-5ml液体培养基中混匀。(5)将液体试管置于45℃,静置培养1-2天。(6)为保证菌种活力,转接2-3代恢复活力。1.1.3 橙汁制备市售味全每日C纯果汁系列,购于家乐福超市。1.1.4?TAB悬液及芽孢悬液的制备1.1.4.1菌悬液的制备取活化后的菌株在45℃下斜面培养基培养2-3d,在培养后的斜面中加入无菌生理盐水,将装有菌液的试管置于微型混合器上振荡洗涤,混合均匀后制得菌悬液,将菌悬液置于4℃冰箱保存备用。1.1.4.2?芽孢悬液的制备将活化好后的酸土芽孢杆菌杆菌用无菌的生理盐水梯度稀释后,吸取100μL涂布AAM固体培养基中,置于45℃培养箱培养5d,取出到室温下继续培养5d。培养结束后,每个培养皿中加入无菌生理盐水2mL进行洗涤,所得的芽孢菌液5000rpm离心15min,无菌生理盐水洗涤两次后重悬。(3)所得到的菌悬液转移至无菌的三角瓶中,置于80±1℃恒温水浴锅中处理10-15min,杀死营养体。所制得的芽孢悬液冷却后置于4℃冰箱保存备用[2]。1.2 主要实验仪器(1)Orion 3-Star精密台式pH计(2)Unico 7200型可见光分光光度计(3)PYX-DHS隔水式电热恒温培养箱(4)tomy?SX-700高压灭菌器(5)GZX-9240MBE电热鼓风干燥箱(6)SB-5200DT超声波清洗机(7)THZ-C恒温振荡器(8)HZQ-F160全温振荡培养箱1.3?培养基与溶液MRS?液体培养基(g/L):?蛋白胨?10、牛肉膏10、酵母粉?5、葡萄糖?20、无水乙酸钠?5、吐温-80 1、柠檬酸二胺?2、磷酸氢二钾?2、硫酸镁0.58、硫酸锰?0.25、蒸馏水?1 L,?pH 6.2-6.4。115℃,30 min,灭菌备用。CM0437脂环酸芽孢杆菌培养基(AAM培养基): A溶液: CaCl2·2H2O 0.25g,? MgSO4·7H2O 0.05g,? (NH4)2SO4?0.2g,?KH2PO4?3.0g,酵母膏?2.0g,葡萄糖?5.0g,蒸馏水?0.5(固体培养基)/1(液体培养基)L。 C溶液: 琼脂15g,蒸馏水0.5L。 以上溶液单独灭菌,A与1mlB溶液混合制成液体培养基,A,1mlB溶液,C混合制成固体培养基。1.4 测定项目与方法微生物的数量测定:平板计数法样品可溶性固形物的测定:手持糖量计法PH的测定:利用Orion 3-Star精密台式pH计进行测定样品OD值的测定:Unico 7200型可见光分光光度计1.5 数据处理方法 实验数据采用Excel软件进行处理1.6 实验设计1.6.1不同浓度的APS对橙汁中TAB生长抑制的研究取橙汁样品等量分装于灭菌锥形瓶中,将等量的TAB芽孢悬液接种于锥形瓶,并分为两组。向其中一组分别加入体积分数为0,0.4%,0.8%,1%,1.5%,2%的APS,震荡均匀后置于45℃(TAB最适生长温度)恒温培养箱中进行培养;另一组中加入体积分数为0,0.4%,0.8%,1%,1.5%的APS,震荡均匀后置于28℃恒温培养箱中进行培养。并分别设空白对照组进行对照。培养过程中测定样品的菌落数、PH值、酸度、可溶性固形物、OD600等指标,并确定不同温度下APS溶液对TAB菌株的最低抑菌浓度。测定时间为第0,1,3,5,7,9,11,13,15,20d。1.6.2 APS对芽孢耐热性的影响取橙汁样品等量分装于灭菌试管中,将等量的TAB芽孢悬液接种于试管中,将芽孢悬液与橙汁混匀,分为两组,并分别对两组试管进行标号。向其中一组加入体积分数为2%的APS溶液,震荡混匀。将处理好的两组试管置于80±1℃恒温水浴锅中处理。处理时间分别为:0,5,10,20,30,40,50,70(min)。热处理后的试管放入冷水中立即冷却,冷却后的橙汁用稀释平板计数法进行残留活菌数的测定,每个处理作3个重复,取平均值。以处理时间为横坐标、存活芽孢数的对数为纵坐标,以最小二乘法进行线性回归,作芽孢存活曲线,计算出该温度下D值。D值即该菌株芽孢在一定温度处理时存活曲线斜率的负倒数。同前步骤,测定D90℃、D95℃。90±1℃的热处理时间为:0,2,4,6,10,12,15,20(min)。95±1℃的热处理时间为:0,1,2,4,6,8,10,12(min)。2.结果与分析2.1不同浓度的APS对橙汁中TAB抑制效果的研究2.1.1 不同温度下APS对橙汁中TAB菌株生长的最低抑菌浓度研究取橙汁样品等量分装于灭菌锥形瓶中,将等量的TAB芽孢悬液接种于锥形瓶,并分为两组。向两组样品中都加入不同浓度的APS溶液(效价依次为600U/ml、1200U/ml、1500U/ml、2250U/ml、3000U/ml),摇匀后一组置于45℃下培养,一组置于28℃下培养,并分别设空白对照组进行对照。培养过程中于不同时间取样,测定样品的菌落数、PH值、酸度、可溶性固形物、OD600等指标,并确定不同浓度下的最低抑菌浓度。平板计数结果见表1。温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)01357911131520 45±102.2×1041.9×1053.4×1075.9×1087.6×1088.9×1089.0×1088.0×1087.2×1088.1×1081.4×1043.5×1054.1×1074.6×1085.9×1087.9×1089.4×1087.2×1086.1×1087.2×1083.2×1042.4×1052.5×1073.9×1086.2×1089.4×1089.6×1085.1×1084.7×1085.2×1080.40%2.2×1047.2×1034.2×1031.2×1041.5×1056.3×1061.2×1075.3×1071.6×1084.2×1081.4×1041.4×1033.1×1033.8×1042.1×1054.3×1062.2×1076.8×1072.7×1087.9×1083.2×1048.8×1031.2×1035.2×1043.5×1056.7×1063.6×1077.9×1074.8×1085.5×1080.80%2.2×1044.2×1031.2×1031.1×1046.5×1046.3×1051.2×1065.3×1062.6×1074.2×1071.4×1045.4×1043.1×1032.2×1047.1×1044.3×1052.2×1066.8×1065.7×1072.9×1073.2×1043.8×1031.7×1033.2×1048.5×1046.7×1053.6×1067.9×1064.8×1075.5×1071%2.2×1041201231.2×1036.5×1031.3×1046.4×1041.3×1053.3×1055.4×1051.4×104804262.2×1033.2×1038.3×1035.3×1044.4×1052.3×1052.3×1053.2×104782793.2×1035.6×1036.8×1038.8×1046.7×1054.7×1056.7×1051.50%2.2×104034591205606.8×1031.3×1046.3×1041.3×1051.4×104013891807806.4×1034.3×1047.3×1042.3×1053.2×104025872708908.7×1035.7×1048.7×1049.8×1042%2.2×1040000562801.4×1036.3×1038.9×1041.4×1040000795402.6×1035.4×1038.2×1043.2×1040000894893.2×1035.1×1039.6×104表1 45±1℃不同浓度APS对TAB生长菌落数的影响表2 28±1℃下不同浓度APS对TAB生长菌落数的影响温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)0135791113152028±10%2.2×1044.9×1047.4×1058.9×1057.6×1051.9×1065.7×1066.0×1067.2×1061.1×1071.4×1043.5×1046.1×1054.6×1055.9×1052.9×1066.4×1067.2×1066.1×1062.2×1073.2×1042.4×1045.5×1057.9×1056.2×1053.8×1064.6×1066.7×1066.7×1068.9×1060.40%2.2×1041292.3×1033.2×1035.3×1036.3×1031.4×1045.8×1047.6×1048.9×1041.4×1041422.5×1034.8×1036.1×1034.3×1032.5×1045.3×1048.7×1049.2×1043.2×1045681.2×1034.2×1034.5×1036.7×1033.6×1047.4×1047.1×1049.5×1040.80%2.2×1041204635846958941.5×1034.3×1037.6×1032.2×1041.4×1042105286707289253.1×1037.7×1037.9×1032.5×1043.2×1041895935257569352.4×1035.7×1039.8×1031.2×1041%2.2×104571103405707508309402.5×1033.7×1031.4×104791404106206829209892.8×1033.5×1033.2×104521804456907708569783.2×1034.2×1031.50%2.2×10400136967891604201.5×1031.4×10400285689972905201.1×1033.2×10400426377994766801.2×103由于45℃是TAB菌株的最适生长温度,因此菌体在45℃下的生长趋势比在28℃条件下培养的菌体生长情况旺盛很多,因此向45℃组加入的APS浓度比28℃组要高,最高为2%。由上表数据可知,在45℃条件下培养的菌株,在加入0.4%和0.8%的APS后菌落数并未出现明显减少,说明低浓度的APS在45℃下对于TAB菌株生长的抑制作用较弱;而加入1%和1.5%的APS后菌落数在第1d时显著下降,而后又呈增长趋势,证明此浓度阶段的APS溶液已对TAB菌株的生长产生较为明显的抑制作用,但仍未能完全抑制TAB菌株的生长;在加入2%的APS溶液后,TAB菌株在培养72h后菌落数仍为零,由此可知此浓度的APS溶液可完全抑制TAB菌株的生长(在第9d后出现的菌落可能是由于APS物质浓度逐渐降低或因在较高温度下放置时间过长抑菌效果下降所致)。由于28℃并非TAB菌株的最适生长温度,所以在28℃下培养的TAB生长势头远远弱于45℃组,加入的APS溶液的最高浓度也减少为1.5%。由上表数据可知,在加入0.4%的APS溶液后TAB菌落的数目就已有显著下降,但菌落数仍呈先减后增趋势,说明此浓度的APS溶液已经对TAB的生长有明显的抑制作用,但因浓度较低未能起到完全抑制的作用;在加入1.5%的APS后TAB菌株在培养72h后菌落数仍为零,由此可知此浓度的APS溶液可完全抑制TAB菌株的生长。同时也可以得出结论:APS溶液的浓度越高,对于TAB菌株生长的抑菌效果越好。不同浓度的APS对于TAB菌株抑制效果的动态图可见图1和图2。图1 45±1℃下不同浓度的APS对于TAB菌落生长的抑制作用图2 28±1℃下不同浓度的APS对于TAB菌落生长的抑制作用由此可知,45℃下APS溶液对TAB菌株的最低抑菌浓度为2%,即45℃下保藏的最低使用量为2%;室温下APS溶液对TAB菌株的最低抑菌浓度为1.5%,即28℃下保藏的最低使用量为1.5%。同时也表明,温度也会影响APS溶液的最低抑菌浓度,较高温度下APS的最低抑菌浓度要要于较低温度下的最低抑菌浓度[9-11]。2.1.2 不同浓度的APS溶液对果汁品质的影响测定样品PH结果如表3和表4。表3 45±1℃加入APS溶液后橙汁的PH变化温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)0135791113152045±103.833.933.943.983.984.024.034.084.084.123.93.873.954.013.994.034.074.034.074.213.853.883.963.894.024.044.044.044.084.160.4%3.833.833.83.783.823.883.93.954.034.123.823.853.843.753.863.893.923.964.044.113.813.863.853.773.853.913.943.984.074.070.8%3.783.83.823.833.853.883.893.923.944.023.863.813.833.843.863.893.923.944.014.033.723.773.843.863.873.873.943.953.974.041%3.773.783.793.833.853.893.923.943.984.043.713.793.823.843.863.913.943.983.994.013.723.733.83.853.883.93.863.994.0141.50%3.723.763.743.783.793.863.93.913.984.013.713.743.783.813.863.853.913.933.93.973.743.753.753.83.833.893.923.943.914.022%3.713.733.763.813.843.863.943.953.953.963.723.743.743.793.863.883.913.933.974.043.743.753.753.83.833.893.923.943.914.02表4 28±1℃加入APS溶液后橙汁的PH变化温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)0135791113152028±103.833.833.843.923.933.973.964.014.034.033.93.873.863.943.963.984.014.034.024.063.853.853.913.893.954.013.973.984.044.070.2%3.833.833.843.873.893.953.963.973.984.023.763.823.843.863.93.923.973.983.994.013.853.813.813.853.923.913.983.994.024.030.4%3.813.83.833.853.873.93.953.913.983.993.763.823.843.863.873.933.923.983.984.023.83.793.863.863.893.873.933.943.994.010.8%3.83.83.833.843.883.923.893.913.963.983.763.813.813.833.893.913.883.963.934.023.773.793.823.853.893.863.933.93.954.031%3.773.773.793.833.873.93.873.933.993.993.713.813.813.863.883.913.893.963.933.993.723.83.83.853.893.853.933.953.944.011.50%3.723.773.793.833.853.863.93.923.963.943.713.83.833.843.853.833.913.933.933.963.743.813.83.853.863.873.893.953.953.97由上表数据可知,无论加入多少浓度的APS溶液,橙汁的PH都是呈上升趋势,造成此现象的可能原因是因为TAB菌体在果汁中生长时分解了其中的有机酸,产生了酸性更弱的醋酸和二氧化碳等物质;此外TAB也会产生例如愈创木酚,2,6-二溴苯酚等物质,这些物质普遍呈弱酸性,也会使橙汁产生不良风味;同时也不排除加入APS这种抑菌物质也会对样品的PH造成影响的可能性。但是我们仍然可以发现加入APS溶液的浓度不同,橙汁样品PH变化的具体趋势和速度也是不同的,可结合图3和图4进行具体分析。图3 45℃下加入不同浓度的APS后橙汁PH的变化图4 28℃下不同浓度的APS对橙汁PH的影响由上表数据和上图可看出,无论是45℃还是28℃下培养的样品,除个别点外,加入APS溶液后的橙汁PH变化远比作为阳性对照组的橙汁PH变化平缓,增势缓慢:在45℃下培养的阳性对照组第20d时PH已达到4.16左右,而加入2%APS溶液后的橙汁第20d时的PH为4.00;在28℃下培养的阳性对照组第20d时PH为4.05左右,而加入1.5%溶液后的样品第20d时PH仅为3.95。由此我们可推断出APS溶液可以降低橙汁PH变化的速度,即抑制TAB在橙汁中的生长繁殖,保持果汁的品质和风味,延长橙汁腐败变质的时间。 样品OD600值的测定结果见表5。表5 45±1℃下APS对橙汁OD值的影响温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)0135791113152045±104.24.524.924.985.646.126.666.897.247.454.454.764.975.035.826.266.726.927.477.684.364.934.965.295.786.286.796.957.197.530.4%4.24.524.924.985.646.126.666.897.247.454.454.764.975.035.826.266.726.927.477.684.364.934.965.295.786.286.796.957.197.530.8%4.24.424.894.975.535.986.456.786.897.124.454.664.925.015.725.876.376.697.027.214.364.934.965.235.696.016.296.837.217.351%4.14.424.784.955.595.986.376.676.897.014.254.794.975.035.685.886.286.646.937.114.364.874.835.225.475.876.316.66.977.221.50%4.224.524.94.925.385.786.186.566.586.784.414.714.875.015.515.686.276.356.796.664.374.624.825.155.295.86.296.476.526.872%4.254.524.884.945.295.686.216.196.346.874.424.694.895.035.365.596.116.366.566.564.314.634.775.115.345.496.026.316.476.92表6 28±1℃下APS对橙汁OD值的影响温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)0135791113152028±104.14.384.644.854.825.415.715.946.146.654.254.594.724.895.065.465.665.866.266.734.264.474.884.924.925.335.685.716.286.680.2%4.14.284.624.784.925.315.595.936.036.574.254.494.694.735.015.365.565.816.186.454.324.474.84.814.975.225.485.656.26.380.4%4.154.184.534.694.945.265.485.796.036.474.264.294.684.724.895.025.375.825.976.274.324.314.644.754.855.165.415.675.926.360.8%4.184.324.464.634.684.895.145.355.785.974.214.364.524.684.714.975.165.415.976.114.384.274.584.744.825.025.215.295.876.211%4.144.184.394.584.644.875.265.295.475.784.294.354.484.624.724.915.185.385.585.834.324.274.524.654.794.945.035.265.615.891.50%4.134.154.424.584.674.784.985.035.235.464.244.294.414.534.694.895.065.145.455.674.364.374.524.614.734.925.185.185.315.71OD是optical density(光密度)的缩写,表示被检测物吸收掉的光密度。OD600是追踪液体培养物中微生物生长的标准方法,通常用来估计细菌密度[12,13]。以未加菌液的培养液作为空白液,之后定量培养后的含菌培养液。由上表数据可知,无论加入多少浓度的APS溶液,橙汁的OD600值都是呈上升趋势,造成此现象的可能原因是因为APS在浓度较低时不能完全抑制TAB的生长,因此橙汁样品中的细菌数目一直再增加;另外由于果汁本身就有一些天然沉淀,会影响测定结果的准确性。但是我们仍然可以发现加入APS溶液的浓度不同,橙汁样品OD600变化的具体趋势和速度也是不同的,可结合图5和6进行具体分析。图5 45±1℃下不同浓度的APS对于橙汁OD值的影响图6 28±1℃下不同浓度的APS对于橙汁OD值的影响由上表数据和上图可看出,无论是45℃还是28℃下培养的样品,除个别点外,加入APS溶液后的橙汁测定的OD600值都在阳性对照组之下:加入的APS溶液浓度较低时,OD600值变化较小,几乎与对照组曲线重合,但在较高APS溶液的作用下,45℃培养的阳性对照组第20d时OD600值已达到7.55左右,而加入2%APS溶液后的橙汁第20d时的OD600为6.78;在28℃下培养的阳性对照组第20d时OD600为6.68左右,而加入1.5%溶液后的样品第20d时OD600仅为5.61。由此我们可知APS溶液可以抑制TAB在橙汁中的生长繁殖,且浓度越高抑制效果越好。橙汁中可溶性固形物的测定结果如表7和表8。表7 45±1℃不同浓度的APS溶液下橙汁的可溶性固形物测定结果温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)0135791113152045±1013.112.612.21211.711.511.310.910.810.612.812.31211.811.511.210.910.810.710.50.4%1312.612.11211.911.511.211.111.010.812.912.312.012.111.711.711.311.211.210.60.8%1312.812.612.612.311.811.611.511.411.212.912.912.712.31212.011.711.611.611.01%13.012.812.912.412.512.011.811.611.211.412.712.912.712.612.211.911.711.411.311.61.50%13.012.912.712.612.312.012.011.811.911.612.812.812.812.51212.111.811.911.711.72%13.012.912.712.712.512.211.911.811.811.612.912.812.812.612.312.112.011.911.711.5温度(℃)APS浓度(体积分数)取样时间(d)0135791113152028±1013.112.812.712.012.312.211.911.911.611.512.812.712.612.512.212.112.011.611.511.30.2%13.112.9312.712.612.312.2811.9711.8911.6511.5312.712.8312.5812.512.212.1112.0711.5711.5811.320.4%13.012.7112.5312.3712.3912.3612.111.7811.7611.6212.812.8412.6412.4812.2112.1112.0311.8911.6311.530.8%13.212.8912.8112.7412.6312.3712.4312.2111.9111.7812.7512.9312.7312.612.3712.4112.212.0211.8911.841%13.012.9812.7812.7512.4612.5312.3212.1111.9111.8512.812.8912.8312.6712.6212.3312.2112.0211.8511.851.50%13.0412.8912.9512.9312.7812.5612.4912.1812.1611.8612.7812.9412.7912.8912.6712.4912.3212.3712.0212.1表8 28±1℃下不同浓度的APS溶液下橙汁的可溶性固形物测定结果可溶性固形物主要是指可溶性糖类,包括单糖、双糖,多糖(除淀粉,纤维素、几丁质、半纤维素不溶于水)等,通常喝的果汁饮料中可溶性固形物都在9%左右。嗜酸耐热菌可利用多种碳源,如葡萄糖, 果糖等[14,15],因此有TAB菌株生长的果汁中可溶性固形物的含量都会降低。由上表数据可知,无论加入的APS溶液浓度为多少,橙汁中测得的可溶性固形物的含量都是降低的,但是降低的幅度随着加入APS的浓度的增加而减少,可根据图7和图8进行具体分析。图7 45±1℃下APS溶液对橙汁中可溶性固形物含量的影响图8 28±1℃下APS溶液对橙汁中可溶性固形物含量的影响由上图我们可知,两个温度下对照组的可溶性固形物含量都是下降最多的,越低浓度APS溶液条件下的测量曲线与对照组曲线越贴合,说明APS溶液的抑菌效果越弱;高浓度APS条件下的测量曲线下降幅度较小,说明APS溶液的抑菌效果较好,延缓橙汁品质下降的速度[16-20]。可溶性固形物含量在高浓度APS条件下仍有下降的另外一个可能原因是橙汁因在久置后水分蒸发而浓缩,在补水过程中存在误差,造成测量结果与预期不一致。2.2 APS对TAB芽孢耐热性的影响2.2.1 TAB芽孢耐热性的研究将含有等量TAB芽孢的橙汁样品分别在80±1℃,90±1℃,95±1℃三个温度下处理,芽孢的耐热性结果见下表。表9 80±1℃下TAB菌株芽孢耐热性的研究温度(℃)时间(min)菌落数(cfu/ml)80±102.2×10451.8×104101.2×104209.9×103305.1×103404.8×103501.8×102707.9×102表10 90±1℃下TAB菌株芽孢耐热性的研究温度(℃)时间(min)菌落数(cfu/ml)90±102.2×10421.3×10448.1×10363.2×103104.1×102122.5×102151.3×1022078表11 95±1℃下TAB菌株芽孢耐热性的研究温度(℃)时间(min)菌落数(cfu/ml)95±102.2×10411.2×10429×10346.5×10263.1×10288810651211 由上表数据可知,在相同温度下,加热时间越长,芽孢的数目越少,在80±1℃的温度下加热50min,芽孢的数目由初始的2.2×104 cfu/ml减少为1.8×102 cfu/ml;在不同温度下,温度越高,芽孢的耐热性越差,芽孢数目减少得越快,在90±1℃的温度下加热10min,芽孢数目由2.2×104 cfu/ml减少为4.1×102 cfu/ml;而在95±1℃的温度下只需加热6min芽孢数目就已减少至3.1×102 cfu/ml,说明温度升高TAB芽孢的耐热性显著减弱。根据表5的数据,以处理时间为横坐标、存活芽孢数的对数为纵坐标,以最小二乘法进行线性回归,作芽孢存活曲线,如图9。图9 TAB芽孢的耐热性研究由图9可见不同温度处理下橙汁中的TAB菌株芽孢的存活曲线。不同温度处理下,TAB菌株芽孢均具有较强的耐热性,能够经受高温瞬时杀菌而生存下来。但当环境温度升高到95±1℃时,芽孢的耐热性有显著下降。根据图9橙汁中的TAB菌株芽孢存活曲线可以计算出对应处理温度下的D值,结果如表12。表12 不同温度下TAB菌株芽孢的耐热性温度(℃)D值(min) 80±1℃31.7490±1℃7.78 95±1℃4.04从表12可见,不同温度下橙汁中TAB菌株芽孢的D值有显著不同。D值是指在特定的环境和特定的温度下,杀灭90%特定的微生物所需要的时间。D值越大,表示杀灭同样百分数微生物所需的时间越长,说明这种微生物的耐热性越强。在80±1℃热处理条件下,橙汁中TAB菌株芽孢的D值为31.74min,说明该温度下,TAB菌株芽孢活菌数减少一个对数周期所需要的时间为31min。由此可知TAB在高温灭菌后仍能在橙汁中存活。在90±1℃的温度下D值为7.78min;在95±1℃热处理条件下,D值为4.04min。随着热处理温度越来越高,TAB菌株的D值越来越小,证明温度对其耐热性有显著影响。但是一般的巴氏杀菌无法将橙汁中TAB菌株芽孢杀死,因此橙汁产品中会残留有芽孢造成产品的腐败变质。2.2.2 APS对TAB芽孢耐热性的影响根据2.2.1中确定的最低抑菌浓度,向含有等量TAB菌株芽孢悬液的橙汁样品中加入体积分数为2%的APS溶液,混匀后分别在80±1℃,90±1℃,95±1℃三个温度下处理,芽孢的耐热性结果见表13。表13 加入2%APS后TAB芽孢的耐热性温度时间(min)菌落数(cfu/ml)80±1℃02.2×10451.8×104101.2×103209.9×1023094401050070090±1℃02.2×10421.3×10448.1×10363.2×102103912015020095±1℃02.2×10411.2×102225406080100120比较芽孢耐热性的测定结果,在相同温度下,加入在80±1℃的温度下加热50min后芽孢被完全杀死;在90±1℃的温度下加热12min,芽孢被完全杀死,而在95±1℃的温度下只需加热4min芽孢数目就已为零,说明加入APS溶液后TAB芽孢的耐热性大大减弱,在高温条件下APS溶液对于杀死TAB芽孢具有显著的辅助作用。根据表13的数据,以处理时间为横坐标、存活芽孢数的对数为纵坐标,以最小二乘法进行线性回归,作芽孢存活曲线,如图10。图10 加入2%APS溶液后TAB芽孢的存活曲线根据图10的TAB菌株芽孢存活曲线可以计算出对应处理温度下的D值,结果如表14。表14 加入APS后不同温度下TAB芽孢的D值温度(℃)D值(min) 80±1℃13.7890±1℃3.87 95±1℃1.47将表12和表14的数据进行比较,可得图11。图11 加入APS前后的D值比较由图11中曲线可知,加入2%的APS溶液处理后各温度下的D值都有明显降低,D 95±1℃已降至1.47min,说明在加热条件下,APS溶液可以缩短完全杀死TAB芽孢的时间,大幅削弱TAB芽孢的耐热性。3.讨论3.1 TAB对果汁的危害TAB在果汁中大量繁殖,易产生一种令人不适的特殊气味,据报道,TAB所产生的特殊气味化合物包括愈创木酚,2,6一二溴苯酚等物质[2]。TAB芽孢在果汁饮料中的萌发生长需要一个过程,污染初期不容易被发现,产品并不会出现明显的涨包或酸败,随着污染加重,产品会产生药水般的味道并伴有液体混浊,有时会出现沉淀,使果汁的风味受到严重影响。但TAB为非致病菌,不产生任何已知的毒素,因此人们不必为其安全性而担忧。3.2不同浓度的APS对橙汁中TAB生长抑制的研究取橙汁样品等量分装于灭菌锥形瓶中,将等量的TAB芽孢悬液接种于锥形瓶,并分为两组。向两组样品中都加入不同浓度的APS溶液,摇匀后一组置于45℃下培养,一组置于28℃下培养。培养过程中于不同时间取样,测定样品的菌落数、PH值、酸度、可溶性固形物、OD600等指标,并观察其感官变化。45℃下1.5%的APS溶液已对TAB菌株的生长产生较为明显的抑制作用,但仍未能完全抑制TAB菌株的生长;在加入2%的APS溶液后,TAB菌株在培养72h后菌落数仍为零,由此可知此浓度的APS溶液可完全抑制TAB菌株的生长;在28℃下加入0.4%的APS溶液后TAB菌落的数目就已有显著下降,但菌落数仍呈先减后增趋势,说明此浓度的APS溶液已经对TAB的生长有明显的抑制作用,但因浓度较低未能起到完全抑制的作用;在加入1.5%的APS后TAB菌株在培养72h后菌落数仍为零,由此可知此浓度的APS溶液可完全抑制TAB菌株的生长。45℃下APS溶液对TAB菌株的最低抑菌浓度为2%,即45℃下保藏的最低使用量为2%;室温下APS溶液对TAB菌株的最低抑菌浓度为1.5%,即28℃下保藏的最低使用量为1.5%。同时也表明,温度也会影响APS溶液的最低抑菌浓度,在低温贮藏的橙汁添加APS溶液的量少于在高温环境中贮藏的橙汁,较高温度下APS的最低抑菌浓度要要于较低温度下的最低抑菌浓度。3.3 不同浓度的APS溶液对果汁品质的影响通过对橙汁PH、OD600、可溶性固形物等指标的测定可知,由于低浓度的APS溶液抑菌效果较弱,因此无法延缓橙汁变质腐败的速度,保持橙汁的品质;较高浓度的APS溶液具有较好的抑菌效果,因此可以较长时间保持橙汁的风味和品质,延长橙汁保藏的时间,且APS物质本身对橙汁品质无较大影响。3.4 TAB芽孢耐热性的研究在相同的温度条件下,橙汁中TAB芽孢数目随着加热时间延长而减少,并且随着温度的升高,TAB芽孢的耐热性显著下降。不同温度处理下橙汁中TAB菌株芽孢的D值差异显著。D值越大,表示杀灭同样百分数微生物所需的时间越长,说明这种微生物的耐热性越强。在80±1℃热处理条件下,橙汁中TAB菌株芽孢的D值为31.74min,说明该温度下,TAB菌株芽孢活菌数减少一个对数周期所需要的时间大约为31min。由此可知TAB在高温灭菌后仍能在橙汁中存活。在90±1℃的温度下下,D值为7.78min;在95±1℃热处理条件下,D值为4.04min。随着热处理温度越来越高,TAB菌株的D值越来越小,证明温度对其耐热性有显著影响。但是一般的巴氏杀菌无法将橙汁中TAB菌株芽孢杀死,因此橙汁产品中会残留有TAB芽孢,造成产品的腐败变质。3.5 APS对TAB芽孢耐热性的影响加入2%APS溶液处理后各温度下的D值都有明显降低,说明在加热条件下,APS溶液可以缩短完全杀死TAB芽孢的时间,D 95±1℃已降至1.47min,说明在加热条件下,APS溶液可以缩短完全杀死TAB芽孢的时间,大大降低了TAB芽孢的耐热性。致谢 首先由衷地感谢我的论文导师陆兆新教授的悉心指导。感谢您在实验过程和论文构思过程中对我的耐心提点,您认真严谨的工作态度、渊博的学识和一丝不苟的工作作风都是我应该长期学习的目标。值此论文完成之际,谨向您表示我最诚挚的敬意和谢意。 感谢党丽娟师姐在完成实验和论文过程中对我的细心帮助,从师姐那里我收获了很多宝贵的知识和经验,受益匪浅。在此也对师姐表示衷心地感谢!参考文献:[1] Baumgart. 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目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Keywords1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验原料2
1.1.1 Lactobacillus plantarum163抑菌物质粗提液(APS)的制备 2
1.1.2?酸土脂环酸芽孢杆菌TAB菌种活化 2
1.1.3 橙汁制备2
1.1.4?TAB悬液及芽孢悬液的制备 2
1.2 主要实验仪器3
1.3 培养基与溶液3
1.4 测定项目与方法3
1.5 数据处理方法3
1.6 实验设计3
1.6.1不同浓度的APS对橙汁中TAB生长抑制的研究 3
1.6.2 APS对芽孢耐热性的影响 3
2 结果与分析4
2.1不同浓度的APS对橙汁中TAB抑制效果的研究 4
2.1.1 不同温度下APS对橙汁中TAB菌株(芽孢)生长的最低抑菌浓度研究4
2.1.2 不同浓度的APS溶液对果汁品质的影响6
2.2 APS对TAB芽孢耐热性的影响12
2.2.1 TAB芽孢耐热性的研究12
2.2.2 APS对TAB芽孢耐热性的影响15
3 讨论 17
3.1 TAB对果汁的危害17
3.2不同浓度的APS对橙汁中TAB生长抑制的研究17
3.3 不同浓度的APS溶液对果汁品质的影响 17
3.4 TAB芽孢耐热性的研究17
3.5 APS对TAB芽孢耐热性的影响17
致谢 18
参考文献 18
植物乳杆菌素在果汁保鲜中的应用
引言

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好棒文