凝结芽孢杆菌是一种温和的嗜酸嗜热孢子形成细菌,在食品工业中具有重要意义。该细菌与多种非冷藏食品的腐败有关,包括蔬菜罐头,尤其是番茄制品,即食食品,以及巴氏杀菌、UHT和淡炼乳等低酸食品。由凝结芽孢杆菌的生长和代谢活动引起的食品质量缺陷包括酸味变质,这是由于产生乳酸而没有形成气体和水果异味这与腐败微生物的多种酶有关。预测模型与食品腐败机制的数据和信息相结合,可用于预测储存条件对腐败风险的影响。在这种情况下,腐败时间可以估计为特定腐败生物体(SSO),从初始污染水平倍增到腐败水平所需的时间。此类模型还可用于评估各种气候变化情景对食品微生物稳定性的影响。本论文研究的目的是开发和应用预测工具来解决非冷藏食品潜在的微生物腐败问题。因此开发了一种评估凝结芽孢杆菌生长随温度、pH值和水分活度变化的预测模型。在静态和动态温度条件下,进一步评估了所开发模型在预测非冷藏即食食品增长方面的充分性。该模型可作为对非冷藏食品变质进行有效风险管理的基础。


Bioscreen全自动微生物生长曲线分析仪应用


使用Bioscreen C全自动生长曲线分析仪评估不同温度(范围:32–59°C)、pH(范围:5.0–8.5)和水分活度(aw)(范围:0.980–0.995)下凝结芽孢杆菌DSM 1生长速率。使用仪器的宽带滤光片(420–580 nm)在标准时间间隔(15分钟)进行光密度(OD)测量,温度在32和59°C之间的总时间段内,在此期间OD显着增加观察到所有五种十进制稀释的培养物。用于评估pH和水分活度(aw)的影响,温度设定在53°C。在OD测量之前,将微量滴定板搅拌15秒。对每个选定的pH值和水分活度(aw)水平进行了一项独立实验,分析了四个样品(例如,五个连续稀释培养物的四孔)(n=4),而对于每个温度水平,分析了一个包含20个样品的独立实验。


实验结果


这是首次研究关于开发和验证温度、pH和水分活度(aw)对几种非冷藏即食食品中凝结芽孢杆菌生长的综合影响的预测模型的研究。静态和动态温度条件下的验证研究表明,所开发的模型令人满意地预测了所选食品中凝结芽孢杆菌的生长行为。该开发模型的应用可被视为有效的腐败风险评估方法的有用工具,以确保非冷藏即食食品的微生物稳定性。

图1、温度对脑心浸液肉汤中的凝结芽孢杆菌DSM 1的最大比生长速率的影响,数据被拟合到带有拐点的基数模型。

图2、在最佳生长温度下储存期间,凝结芽孢杆菌DSM 1在淡奶(a)、燕麦和杏仁饮料(b)、酸奶甜点(c)、蘑菇片罐头(d)和牛肉和蔬菜泥(e)中的生长动力学(53°C)。

图3、观察到的比较(○)和预测增长(-)的凝结芽孢杆菌DSM 1在淡奶(a)、燕麦和杏仁饮料(b)、酸奶甜点(c)、蘑菇片罐头(d)和牛肉和蔬菜泥(e)中,在非等温条件下储存(30°C/24小时~50°C/10小时~25°C/24小时)。蓝色虚线(---)表示温度变化。

图4、观察到的比较(○)和预测增长(-)的凝结芽孢杆菌DSM 1的凝结芽孢杆菌DSM 1在淡奶(a)、燕麦和杏仁饮料(b)、酸奶甜点(c)、蘑菇片罐头(d)和牛肉和蔬菜泥(e)中,在非等温条件下储存(50°C/6h~30°C/18 h~45°C/24 h)。蓝色虚线(---)表示温度变化。

图5、观察到的比较(○)和预测增长(-)的凝结芽孢杆菌DSM 1的凝结芽孢杆菌DSM 1在淡奶(a)、燕麦和杏仁饮料(b)、酸奶甜点(c)、蘑菇片罐头(d)和牛肉和蔬菜泥(e)中,在非等温条件下(25°C/24小时–30°C/24小时–50°C/10小时)。蓝色虚线(---)表示温度变化。


总结


本研究研究了不同温度(范围:32–59°C)、pH(范围:5.0–8.5)和水分活度(aw)(范围:0.980–0.995)对凝结芽孢杆菌DSM 1生长速率影响的基本模型(CM)。使用Bioscreen C全自动生长曲线分析仪研究在凝结芽孢杆菌脑心浸液肉汤(BHI)中生长过程,并在选定的食品中进一步验证。在53°C的静态条件下,研究了五种商业非冷藏即食食品中凝结芽孢杆菌的生长行为,以估计每种测试食品的最佳比生长速率。通过比较凝结芽孢杆菌的预测和观察到的生长行为,在四种不同动态温度曲线下的五种选定食品中验证了所开发的模型。验证结果表明,对于所有测试产品,该模型的总体偏差因子(B f)和准确度因子(A f)均具有良好的性能)分别估计为1.00和1.12。所开发的模型可以被认为是预测非冷藏即食食品在分销和储存过程中凝结芽孢杆菌生长和腐败风险的有效工具。


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