The Effect of High Pressure on Levilactobacillus brevis in Beer—Inactivation and Sublethal Injury
高压对啤酒中短叶螺旋乳酸杆菌的影响——灭活与亚致死损伤
来源：《饮料》期刊，2024年第10卷第83期，DOI：10.3390/beverages1003008；
1 摘要总结
啤酒低pH、酒花酸、酒精等环境可抑制多数微生物，但短乳杆菌（Levilactobacillus）仍是啤酒主要腐败菌。本研究以腐败菌株KKP 3574为对象，探究高压（HHP）对该菌灭活效果与亚致死损伤。400 MPa/5 min处理可在啤酒中实现最高7 log CFU/mL的菌体灭活，且无亚致死损伤；而10%麦汁经同等压力处理会产生1.1 log CFU/mL亚致死菌体。菌株对高压的耐受度和生长阶段相关：对数期细胞更易被高压杀灭。冷藏储存周期内，400 MPa及以上处理后的样品未检出损伤菌体修复增殖。研究证实高压可作为安全、稳定的啤酒非热保鲜技术，为工业高压工艺参数优化提供实验依据。
2 中文关键词
短乳杆菌，啤酒腐败，超高压，亚致死损伤
3 研究目的
1. 探究不同高压参数、不同基质（两款啤酒、10%麦汁）下短乳杆菌的灭活程度与亚致死损伤产生情况；
2. 对比对数期、稳定期短乳杆菌对高压处理的耐受差异；
3. 追踪高压后冷藏储存过程中受损菌体是否修复再生，评估高压保鲜长期微生物安全性；
4. 明确酒花苦味对短乳杆菌生长的抑制规律，解析啤酒基质协同高压的抑菌机制；
5. 筛选适用于啤酒工业的高压杀菌工艺，完善非热保鲜技术应用数据。
4 研究思路
1. 菌种鉴定与培养：分离啤酒源短乳杆菌KKP 3574，16S rDNA、MALDI-TOF完成鉴定，分别培养获得对数、稳定期菌体（表1、表2）；
2. 基质配制：两款商用啤酒、10%麦汁作为实验基质，统一接种相同浓度菌液；
3. 高压处理：设置300/400/500 MPa、5 min常温高压梯度处理各组样品；
4. 酒花耐受试验：配置5–43.6 IBU梯度苦味培养基，采用Bioscreen C测定菌株生长动力学，拟合Gompertz模型计算生长速率、OD差值（表3）；
5. 活菌计数：采用普通MRS培养基统计总活菌，含2% NaCl选择性MRS定量亚致死损伤菌，计算灭活对数与损伤对数（表4、表5）；
6. 冷藏储存试验：高压后0/7/14 d分别计数，绘制菌体存活曲线（图1、图2、图3、图7、图8、图9）；
7. 生长阶段对比：300 MPa处理对数、稳定期菌体，对比灭活与亚致死损伤差异（图4、图5、图6）；
8. 分阶段储存跟踪：区分两种生长阶段菌体，14天冷藏全程监测损伤菌修复情况（图7–9）；
9. 统计分析：单因素方差、Tukey事后检验对比各组差异，整合全部数据总结最优高压工艺。
5 研究亮点
1. 区分麦汁、啤酒两种基质的高压杀菌差异，证实啤酒内酒精、酒花酸与高压存在协同抑菌作用；
2. 首次量化高压后亚致死菌体修复风险，400 MPa及以上处理啤酒无菌体再生，具备工业长期安全优势；
3. 明确菌体生长阶段是高压耐受关键变量，对数期细胞高压灭活效率远高于稳定期，为发酵后杀菌时机提供依据；
4. 建立酒花苦味梯度生长模型，低浓度酒花刺激菌株增殖、高浓度显著抑制腐败菌；
5. 完整给出300/400/500 MPa梯度灭活量化数据，可直接用于啤酒高压保鲜工艺设计。
6 可延伸的研究方向
1. 探究不同温度协同高压的联合杀菌效果，优化低温高压复合工艺；
2. 检测高压处理后啤酒泡沫、色度、风味等感官品质变化，评估工业化可行性；
3. 拓展多种啤酒腐败乳酸菌、致病菌，验证高压广谱杀菌效果；
4. 解析高压造成短乳杆菌细胞膜、核酸损伤分子机制；
5. 开展中试规模高压生产线试验，放大验证实验室工艺参数；
6. 对比高压与传统巴氏杀菌的生产成本、货架期差异。
7 测量数据、对应图表与研究意义
1. 不同IBU酒花培养基生长动力学数据（表3）：量化苦味对菌株生长双向作用，解释啤酒天然抑菌基础，为腐败风险预判提供指标；
2. 不同基质高压灭活对数、亚致死损伤对数（表4、表5）：直观对比300/400/500 MPa杀菌效果，证明400 MPa是兼顾成本与杀菌效率的最优参数；
3. 14天冷藏活菌变化曲线（图1、2、3、7、8、9）：长期追踪损伤菌体修复情况，证实400 MPa啤酒处理无再生风险，解决保鲜安全顾虑；
4. 对数/稳定期高压对比柱状图（图4、5、6）：明确生长阶段对高压抗性的影响，指导啤酒发酵终点杀菌操作；
5. Bioscreen C生长曲线时序OD数据：自动化长时间监测菌株增殖，精准拟合生长模型，消除人工计数误差，实现酒花耐受性定量分析。
8 整体研究结论
1. 酒花苦味对短乳杆菌存在双重作用：5 IBU低苦味促进生长，高于10 IBU随苦味升高增殖持续受抑；
2. 高压灭活效果随压力升高显著提升，啤酒基质杀菌效果优于麦汁，酒精、酒花酸与高压协同抑菌；
3. 300 MPa处理仅实现低幅度菌体灭活，10%麦汁、啤酒均产生亚致死损伤；400 MPa/5 min处理两款啤酒可实现近7 log菌体灭活，且无亚致死损伤；
4. 短乳杆菌对数期细胞对高压更敏感，同等压力下灭活对数远高于稳定期菌体，稳定期更易产生亚致死损伤；
5. 400、500 MPa处理后的啤酒样品冷藏14天，未检出亚致死菌体修复增殖，不存在后期腐败风险；
6. 400 MPa、5 min常温高压是适配啤酒工业的高效非热保鲜工艺，可在保障微生物长期稳定前提下减少热加工对风味的破坏。
9 芬兰Bioscreen仪器微生物生长曲线数据详细研究意义
本研究使用Bioscreen C全自动微生物生长分析仪，每小时采集OD600信号，72 h连续监测梯度酒花培养基内短乳杆菌生长动态，核心研究价值：
1. 高通量并行检测多IBU苦味组别，统一温度、接种量，规避平板点板人工误差，时序数据完整捕捉延迟期、对数期、稳定期变化；
2. 输出连续OD数值用于拟合Gompertz生长模型，精准计算最大生长速率μmax、总OD差值，实现酒花抑制效应量化，而非仅终点定性观察；
3. 同步设置空白对照、梯度酒花稀释组，直观区分低浓度促生长、高浓度抑制的双向效应，建立苦味-生长定量关联；
4. 自动化恒温振荡培养模拟啤酒液体环境，更贴合实际发酵体系，数据可信度高于静态平板培养；
5. 大批量样品同步测定，大幅缩短酒花耐受筛选周期，为基质抑菌机理提供标准化定量数据支撑；
6. 生长曲线结果与高压灭活、冷藏存活实验相互佐证，完整解释啤酒基质天然抑菌如何辅助高压杀菌，构建“酒花胁迫-菌体生理-高压敏感性”证据链。