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高压脉冲电场灭菌参数及电穿孔机制研究

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高压脉冲电场灭菌参数及电穿孔机制研究

发布日期:2021-08-21 作者: 点击:

食品灭菌处理是食品安全的重要保障技术手段,因此对于食品灭菌技术的研究显得至关重要。传统的热灭菌技术主要是通过直接或者间接的方式对食品进行加热,破坏微生物中的蛋白质和酶等生命物质。但是传统热灭菌技术存在灭菌不彻底、破坏食品本身物理和化学结构等缺陷,因此对于非热灭菌技术的研发也刻不容缓。高压脉冲电场灭菌技术(pulsed electric field,PEF)是一种新兴的非热灭菌技术,对保障食品安全具有重要意义。该技术的主要原理是通过在两个极板间施加高压,以脉冲电场的形式作用于待处理的物料,对物料中微生物细胞膜造成破坏,出现穿孔、崩解等现象,最终实现微生物灭活。该技术能在常温下实现灭菌,具有保持营养风味、安全高效、节能环保等优点。随着对高压脉冲电场的深入研究,发现了其除了灭菌以外在其他领域的应用,包括钝酶、催陈和提取等,因此进一步探讨高压脉冲电场技术对微生物造成致死以外的其他应用具有研究价值和经济意义。为了对高压脉冲电场处理的微生物灭菌效果进行进一步优化,本文针对PEF的不同参数组合,探究对大肠杆菌和酵母菌的灭菌效果最佳参数。为了进一步探讨高压脉冲电场技术对微生物造成致死以外的其他应用,对PEF处理后微生物灭菌效果以及酶活性的变化进行初步研究。由于研究高压脉冲电场的灭菌机制有助于对灭菌效果提供指导,因此针对PEF处理微生物的致死机制进行了进一步研究,探讨不同脉冲参数对微生物细胞膜电穿孔的影响,为高压脉冲电场的产业化的实现做到理论支撑。主要研究工作:1.首先,本文根据影响高压脉冲电场灭菌效果的不同参数类型进行了探讨,旨在寻找最佳的灭菌参数组合。得出:高压脉冲电场强度和对物料作用时间是影响微生物灭菌结果的主要参数,以大肠杆菌和酵母菌为试验对象,随着电场强度和脉冲作用时间的增加,两种微生物的存活率降低;1~10μs范围内脉宽改变和10~100Hz范围内脉冲频率改变对灭菌效果的影响较小。针对选择的两种微生物种类,发现酵母细胞对PEF灭菌的敏感性更强。2.其次,对于施加高压脉冲电场后酵母细胞致死率与酶活性变化双重效应的影响进行初探。结果表明:低强度的PEF有助于提高酵母细胞内非特异性内酯酶活性,同时酵母的死亡率较低;高强度的PEF能够对酿酒酵母进行灭活处理。实验结果可为高压脉冲电场处理后酵母细胞的产业化发展提供技术支持和理论指导。3.最后,通过不同粒径的纳米级荧光微球对PEF处理后酵母细胞膜的电穿孔效应进行初步研究。试验结果表明:PEF处理会造成酵母细胞膜上出现穿孔,穿孔孔径与电场强度和脉冲处理时间相关。电场强度和脉冲处理时间与细胞膜电穿孔孔径成正相关。

高压脉冲电场灭菌参数及电穿孔机制研究

相关标签:高压脉冲电场,食品灭菌处理,非热灭菌技术

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