摘 要 为探究低浓度微酸性电解水对纯培养及海虾中的副溶血性弧菌与腐败希瓦氏菌的杀灭作用,该研究通过平板计数、生长曲线、电导率、膜电位、胞内物质渗漏量、活性氧和显微镜观察分析了低浓度微酸性电解水对两种细菌的抑菌效果、细胞膜完整性以及细胞形态的影响。结果表明,有效氯浓度为4、8毫克/升的低浓度微酸性电解水处理纯培养副溶血性弧菌与腐败希瓦氏菌30秒时,菌落数均降低8 lg CFU/毫升以上。用10毫克/升的低浓度微酸性电解水处理接种两种目标菌的海虾10分钟后,菌落数分别降低1.6、1.25 lg CFU/毫升。低浓度微酸性电解水处理后,2种细菌的代谢活性和胞内ATP浓度均降低,而电导率、胞外DNA、蛋白质和K+含量均上升。此外,膜电位呈现超极化,胞内活性氧累积,细胞形态出现凹陷、皱缩现象。综上所述,低浓度微酸性电解水可以破坏细胞结构、细胞膜通透性,导致细菌活性紊乱甚至凋亡。该研究可为低浓度微酸性电解水在水产品中的应用提供理论依据。
生活水平的提高和膳食结构的转变,使得人们更加倾向于将肉类食品作为蛋白质摄入源。海产品作为一种优质的蛋白质来源,对于大众营养和健康必不可少。副溶血性弧菌是导致海产源食物中毒的最主要致病菌,它可引起海水养殖动物间弧菌病的流行和暴发性死亡,误食该菌感染的海产品易引发胃肠炎和败血症等疾病。副溶血性弧菌常与海产品中的特定腐败菌-腐败希瓦氏菌共存于近岸海水和海产品中。腐败希瓦氏菌能还原海产动物肌肉中的氧化三甲胺并产生H2S气体,同时能够降解蛋白质等营养成分,造成海产品营养物质的破坏和风味品质的劣变。副溶血性弧菌和腐败希瓦氏菌的污染已造成严峻的食品安全问题和极大的经济耗损,因此寻找一种高效的方法来减少或消除食品中的食源性致病菌和腐败菌对食品安全和人类健康至关重要。
常用化学类杀菌剂双氧水、臭氧、季氨化合物等在食品加工中的使用会导致化学残留和环境污染问题。常用物理方法有超高压杀菌、辐照杀菌等,但由于灭菌成本高,应用限制多,不适合大规模使用。微酸性电解水作为一种广谱型的非热杀菌技术,是通过电解稀盐酸和/或氯化钠溶液产生的具有特殊理化性质的水溶液。微酸性电解水已被证明对多种病原体具有较强的杀菌作用。微酸性电解水具有高效广谱的杀菌效果及绿色环保的优点,被认为是食品工业中使用的化学消毒剂的有效替代品,已被应用于水果、蔬菜和肉类等食品中病原菌的杀灭和控制,延长产品货架期,并能保持原有的色泽、风味及质构。
虽然已证明微酸性电解水在食品行业应用的有效性,但是作为含氯杀菌剂,其在食品中的使用浓度受到严格的监管。GB 28234—2020《酸性电解水生成器卫生要求》规定在食品生产加工中微酸性电解水可使用的有效氯浓度为40~80毫克/升。另外,含氯消毒剂清洗有机农产品和肉类食品后,水中残留的有效氯浓度规定不得超过4毫克/升。因此,低浓度微酸性电解水可能是最适合应用于食品消毒的选择。已证明低浓度微酸性电解水对单核细胞增生性李斯特菌、大肠杆菌O157∶H7有较好的杀灭效果,但该技术对海虾中优势致病菌-副溶血性弧菌和优势腐败菌-腐败希瓦氏菌的杀灭效果以及作用机制尚未探究。本研究对低浓度微酸性电解水处理纯培养及海虾中副溶血性弧菌和腐败希瓦氏菌的杀灭效果进行对比,并通过生长曲线、内容物渗漏、电导率、膜电位、活性氧的测定以及细胞超微结构的观察,探究对两种细菌的灭活机理,为进一步研究低浓度微酸性电解水杀菌机制提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
腐败希瓦氏菌CHPC 1.1833由上海海洋大学蓝蔚青教授赠送,副溶血性弧菌ATCC 17802由本实验室保存;ATP试剂盒、Bradford蛋白浓度测定试剂盒、活性氧检测试剂盒,上海碧云天生物技术有限公司;DiBAC4,北京索莱宝科技有限公司;LIVE/DEAD BacLight细菌细胞活性测定试剂盒,赛默飞世尔科技有限公司;中国对虾,购买于陕西杨凌海鲜市场,每只约20克。
1.2 仪器与设备
Harmony-Ⅱ型微酸性电解水生成器,北京睿安德有限公司;PTH 027型余氯测量计,英国百达灵有限公司;FE28-Standard型pH/ORP仪,上海梅特勒-托利多仪器有限公司;Bioscreen C型微生物生长曲线仪,芬兰Oy Growth Curves Ab公司;Spark型酶标仪,上海帝肯贸易有限公司;AZ86031型水质检测仪,中国台湾衡欣科技股份有限公司;PinAAciie 900F型火焰原子吸收光谱仪,美国Perkin Elmer公司;Nano SEM-450型扫描电子显微镜,美国FEI公司;Leica TCS SP8 X型激光共聚焦显微镜,德国Leica公司;UV2550型紫外可见分光光度计,日本岛津仪器有限公司;DH-11L型拍打式均质器,宁波洛尚智能科技有限公司。
表1 不同有效氯浓度的低浓度微酸性电解水对副溶血性弧菌和腐败希瓦氏菌的灭活效果
注:ND表示未检出;不同小写字母表示同一列数据具有显著差异,不同大写字母表示同一行数据有显著差异。