CN114451516B - 基于两次诱导萌发杀灭食品中芽孢的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于两次诱导萌发杀灭食品中芽孢的方法及其应用。该杀灭食品中芽孢的方法包括：采用KCl作为芽孢萌发剂，通过两次诱导萌发过程使食品中的芽孢充分萌发，之后在100℃以下将已萌发的芽孢完全杀灭。本申请的方法不仅显著提升了食品中芽孢的萌发效率和杀灭效果，还可以避免食品因高温杀菌造成的营养和风味的破坏，并契合了食品工业对食品低盐化的要求。
Description
技术领域
本申请涉及一种食品加工方法，具体涉及一种基于两次诱导萌发杀灭食品中芽孢的方法及其应用，属于食品科学领域。
背景技术
芽孢菌广泛存在于自然界中，比如在空气、土壤、水及动物肠道中都能被发现。在环境营养缺乏条件下，芽孢菌形成休眠的芽孢，由于其特殊的结构，对外界逆境比如热、酸、碱、辐照、水分和营养缺失都具有极强的抗性。由于芽孢的广泛存在，会不可避免地进入到食品加工链中，同时芽孢具有极强的抗逆性，其在食品杀菌过程中较难杀灭，是导致食品腐败变质的一个重要因素。因此，有效杀灭芽孢对于食品保藏及食品安全具有重要意义。目前，芽孢的杀灭方法主要是热处理、超高压等物理方法，需要很强的处理条件或者多种物理条件相结合处理才能有效失活芽孢，不仅需要专门的设备，操作繁琐，还会极大影响食品的风味和质构，从而造成品质劣变。以高温法为例，食品在＞121℃的温度条件下长时间处理后，能够失活其中的芽孢，但产品质构特性及营养成分均遭到严重破坏，同时还会形成过热味等不良风味。再以巴氏杀菌法(60℃～85℃)为例，其无法杀灭芽孢，从而易引起产品腐败变质等问题。
因此，在不改变食品品质的前提下，探索新的杀菌方法，以杀灭食品中的芽孢，延长食品货架期，十分必要，这一直是行业的研究热点和难点。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种基于两次诱导萌发杀灭食品中芽孢的方法及其应用，以克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本申请采用如下技术方案：
本申请的一个方面提供了一种基于两次诱导萌发杀灭食品中芽孢的方法，包括：先对食品中的芽孢进行两次诱导萌发，之后将所述食品中已萌发的芽孢杀灭。
在一个实施例中，所述的方法具体包括：
S1、将食品在75℃～95℃预热处理10～20min，然后在不低于2h的时间内将食品的温度降至25℃～30℃，完成对食品中芽孢的第一次诱导萌发；
S2、将经过步骤S1处理后的食品在75℃～80℃处理10～20min，之后将食品在37℃～55℃保持15～60min，完成对食品中芽孢的第二次诱导萌发。
在一个实施例中，所述的方法包括：在进行步骤S1之前，所述食品中的芽孢数在108CFU/g以下。
在一个实施例中，所述的方法还包括：在进行步骤S1之前，于所述食品中添加芽孢萌发剂。
在一个实施例中，所述芽孢萌发剂为KCl。
在一个实施例中，所述芽孢萌发剂的添加量为食品重量的0.3～0.9％。
在一个实施例中，步骤S1中采用的预热处理的温度优选为85℃～95℃，其可使最终的芽孢灭杀率提高至100％。
在一个实施例中，所述的方法具体包括：采用中温灭菌方式将食品中已萌发的芽孢完全杀灭。
在一个实施例中，所述中温灭菌方式所采用的灭菌温度在100℃以下。
在一个实施例中，所述中温灭菌方式所采用的灭菌温度为90℃～100℃，时间为15～60min。
本申请的方法采用“先充分萌发，后彻底灭活”的策略杀灭食品中的芽孢，即，在对食品进行热杀菌的过程中，首先对芽孢进行两次诱导萌发，再利用中温杀菌将其杀灭，既可杀灭萌发的芽孢，且采用的灭菌温度远低于商业灭菌温度，还能更好的保持食品的风味与品质。
本申请的另一个方面提供了一种食品生产方法，包括制备食品的步骤，并且所述食品生产方法还包括：采用前述的任一种方法杀灭所述食品中的芽孢。
与现有技术相比，本申请至少具有如下优点：
(1)在对食品进行热杀菌的过程中，经过两次预热萌发处理，使得芽孢萌发，最终在中温条件下杀灭萌发的芽孢，不仅可以达到很好灭菌效果，灭菌率达到100％，也可避免食品因高温杀菌造成的营养和风味的破坏。
(2)无需多种物理方法协同，也无需多种芽孢萌发剂复配使用，在不改变食品主要配方和生产工艺的情况下，即可完全灭杀食品中的芽孢，实现成本较低。
(3)通过采用KCl作为芽孢萌发剂，可以更为有效地诱导食品中的芽孢萌发，且KCl可作为食品中氯化钠的替代物，降低食品中的钠盐含量，能有效预防由于高盐饮食引起的心血管疾病，契合食品工业对食品低盐化的关注。
附图说明
图1为本申请实施例中第一次诱导萌发与第二次诱导萌发后对产气荚膜梭菌芽孢残留量的影响。
图2为本申请实施例中两次诱导萌发过程对产气荚膜梭菌芽孢灭菌效果的影响。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。应当理解，这下面描述的实施例是示例性的，仅是用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下述实施例中的具体实施方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用的原料、试剂，如无特殊说明，均来自商店或试剂销售公司。
实施例1芽孢的制备与纯化，操作步骤如下：
(1)产芽孢细菌的培养
将活化好的产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)NCTC 8238接种于FTG(Fluid Thioglycollate Medinm)培养基中，接种量为2％(V/V％)，37℃厌氧培养12h，连续转接培养3次，得到第三代菌液。
(2)芽孢的制备与纯化
取第三代菌液接种于MDS(Modified Duncan Strong)培养基中，接种量为2％(V/V％)，37℃厌氧培养24h，得到芽孢培养液。将所述芽孢培养液离心，离心力为8000g，离心时间为15min，取菌体沉淀并用冷无菌水反复洗涤后重悬于无菌水中，制备获得芽孢。
前述FTG培养基由胰酪胨15.0g、L-胱氨酸0.5g、葡萄糖5.0g、酵母膏粉5.0、氯化钠2.5g、硫乙醇酸钠0.5g、刃天青0.001g、琼脂0.75g和1000mL蒸馏水混合均匀，调节pH值至6.9～7.3制成。
前述MDS培养基由示蛋白胨15.0g、酵母浸粉4.0g、磷酸氢二钠10.0g、可溶性淀粉4.0g、巯乙醇酸钠1.0g和1000mL蒸馏水混合均匀，调节pH值至6.8制成。
实施例2两次诱导萌发对杀灭产气荚膜梭菌芽孢的影响，具体包括如下步骤：
将实施例1中制备的产气荚膜梭菌芽孢接种于灭菌后的BHI肉汤中，使其最终浓度为108CFU/mL，并在BHI肉汤中加入萌发剂KCl，添加量为0.75％，形成混合体系。将上述混合体系在95℃处理10min以激活芽孢，在2h内温度线性降至25℃，其中在1h内温度从95℃降至55℃，在1h内温度从55℃降至25℃，此为第一次诱导萌发过程。此后在80℃处理10min以第二次激活芽孢，在55℃处理5min、10min或15min以第二次萌发芽孢，最终以95℃处理15min或30min以杀灭萌发的芽孢。分别在第一次诱导萌发、第二次诱导萌发及灭菌后测定体系中残留芽孢数，以确定第一次诱导萌发、第二次诱导萌发过程对芽孢的诱导效果。
所述BHI肉汤培养基包含按照重量份计算的如下成分：蛋白胨10.0g、脱水小牛脑浸粉12.5g、脱水牛心浸粉5.0g、氯化钠5.0、葡萄糖2.0g、磷酸氢二钠2.5g和1000mL蒸馏水混合均匀，调节pH值至7.2～7.6制成。
所述BHI琼脂培养基包含按照重量份计算的如下成分：牛脑浸粉4.0g、牛心浸粉4.0g、蛋白胨5.0g、酪蛋白胨16.0g、氯化钠5.0g、葡萄糖2.0g、磷酸氢二钠2.5g、琼脂13.5g和1000mL蒸馏水混合均匀，调节pH值至7.2～7.6制成。
实施例3指标测定
(1)芽孢数量的测定
取实施例2和3中的1mL样品，置于9mL 0.9％NaCl溶液中，并梯度稀释，选取合适的梯度涂布至脑心浸液琼脂(BHI)平板，在37℃下厌氧培养24～48h后计数以测定芽孢数。
(2)数据统计分析
所有的实验重复三次，结果表示为平均值±标准差。实验数据统计采用Statistix8.1软件包中的Linear Models程序，差异显著性(P＜0.05)分析使用Tukey HSD程序进行。
以下将结合附图具体说明本申请所述两次预热萌发对产期荚膜梭菌芽孢的诱导萌发及杀灭效果。
参阅图1，可以看到，在BHI肉汤中，芽孢经过第一次诱导萌发(即，图中的第一次预热)后，NaCl组和KCl组均残留高于5.2Lg CFU/mL芽孢。上述体系在经过2h降温程序后，再通过80℃处理10min(第二次诱导萌发条件)以确定芽孢第一次的诱导萌发效果。结果表明，NaCl组仍残留5.2Lg CFU/mL芽孢，然而KCl组仅残留约4.1Lg CFU/mL。这表明在KCl存在时，第一次诱导萌发过程能提高芽孢的萌发率。
参阅图2，芽孢经过第二次诱导萌发处理(即，图中的第二次预热)后，在第二次萌发时间为15min及灭菌时间为30min时，KCl组芽孢已被完全杀灭，但NaCl组仍残留了2.2LgCFU/mL的芽孢。这些结果表明，在添加KCl的条件下，相比仅一次诱导萌发处理，两次诱导萌发处理大大提高了芽孢的萌发效果，且95℃可以作为芽孢的热致死条件。
以上图1中不同大写字母表示相同处理组不同阶段之间差异显著(P＜0.05)，不同小写字母表示相同阶段不同处理组之间差异显著(P＜0.05)。图2中不同大写字母表示相同处理时间不同处理组之间差异显著(P＜0.05)，不同小写字母表示相同处理组不同处理时间之间差异显著(P＜0.05)。ND：未检出。
由以上实施例可知，使用KCl作为芽孢萌发剂，通过两次诱导萌发过程，可促使芽孢萌发，在不高于100℃的条件下将已萌发的芽孢杀灭，最终芽孢杀灭率达到100％。
对比例1：
将实施例1中制备的产气荚膜梭菌芽孢接种于灭菌后的BHI肉汤中，使其最终浓度为108CFU/mL，并在BHI肉汤中加入萌发剂KCl，添加量为0.75％，形成混合体系。将上述混合体系在80℃处理10min，之后在1h的时间内温度线性降至55℃后再在此温度下保持15min，完成第一次诱导萌发过程。其后重复该诱导萌发过程的所有操作一次。最终以95℃处理30min以杀灭萌发的芽孢。之后，参照实施例3的方案对BHI肉汤内的芽孢进行检测，结果显示，其中芽孢的残留率为3.1Lg CFU/mL。
对比例2：
将实施例1中制备的产气荚膜梭菌芽孢接种于灭菌后的BHI肉汤中，使其最终浓度为108CFU/mL，并在BHI肉汤中加入萌发剂KCl，添加量为0.75％，形成混合体系。将上述混合体系在80℃处理10min，之后在55℃处理15min，完成第一次诱导萌发过程。其后重复该诱导萌发过程的所有操作一次。最终以95℃处理30min以杀灭萌发的芽孢。之后，参照实施例3的方案对BHI肉汤内的芽孢进行检测，结果显示，其中芽孢的残留率为2.3Lg CFU/mL。
尽管已参考说明性实施例描述了本申请，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本申请的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本申请的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本申请的教示。因此，本文并不打算将本申请限制于用于执行本申请的所揭示特定实施例，而是打算使本申请将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。
Claims (2)
1.一种基于两次诱导萌发杀灭食品中芽孢的方法，其特征在于，包括：
S0、提供食品，所述食品中的芽孢数在108CFU/g以下，并在所述食品中添加芽孢萌发剂，添加量为食品重量的0.75%，所述芽孢为产气荚膜梭菌芽孢，所述芽孢萌发剂为KCl；
S1、将经过步骤S0处理的食品在95℃预热处理10 min以激活芽孢，在2h内温度线性降至25℃，其中在1h内温度从95℃降至55℃，在1h内温度从55℃降至25℃，完成对食品中芽孢的第一次诱导萌发；
S2、将经过步骤S1处理后的食品在80℃处理10 min以第二次激活芽孢，之后将食品在55℃保持15 min，完成对食品中芽孢的第二次诱导萌发；
S3、采用中温灭菌方式将食品中已萌发的芽孢完全杀灭，其中采用的灭菌温度为95℃、时间为30min。
2.一种食品生产方法，包括制备食品的步骤，其特征在于，所述食品生产方法还包括：采用权利要求1所述的方法杀灭所述食品中的芽孢。
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