[发明专利]一种低温应激强化脉冲电场杀灭单增李斯特菌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品非热加工领域，特别涉及一种低温应激强化脉冲电场杀灭单增李斯特菌的方法。

背景技术

脉冲电场杀菌高压脉冲电场杀菌(PEF)作为一种非热杀菌技术，与传统的热加工相比，以其能够很好地保持食品营养成分、色泽、风味，有效延长食品的货架期等特点备受关注，是一种非常有前景实现工业化应用的食品非热加工技术。目前人们就脉冲电场对微生物的杀菌效果方面已有了大量深入的研究，并证实脉冲电场对微生物的营养体细胞均有较好的杀灭作用，但对脉冲电场抗性较高的单增李斯特菌，芽孢的杀灭效果不十分理想。

研究表明脉冲电场对微生物的杀灭作用主要作用位点为微生物的细胞膜，广泛认可的机理为：由镶嵌蛋白质的磷脂双分子层构成的微生物细胞膜，它带有电荷，具有一定的通透性和机械强度。膜的内外表面间具有一定的电势差，当细胞膜上外加一个电场时，这个电场将使膜内外的电势差增大。由于细胞膜两表面堆积的异号电荷相互吸引，引起膜的挤压；当电场强度增大到一个临界值时，细胞膜的通透性剧增,壁上出现许多小孔，使膜的强度降低；电场强度进一步增大使细胞膜产生不可修复的大穿孔，使细胞组织破裂、崩溃，导致微生物失活，从而达到灭菌的效果。

单增李斯特菌是一种短小的革兰氏阳性无芽胞杆菌，具有强嗜冷性，其最适生长温度为37℃，但其生存环境可塑性大，能在2-42℃下生存、繁殖，是一种人畜共患病的致病菌，该菌在自然界中广泛存在，土壤是主要的贮主，各种野生和家养动物以及健康人群被认为是该菌的携带者，家庭环境和多种食品均可被污染，如果汁，牛奶，豆奶，液态蛋等液体食品。食品中存在的单增李斯特菌对人类的安全具有危险，该菌在4℃的环境中仍可生长繁殖，是冷藏食品威胁人类健康的主要病原菌之一。近年来，单增李斯特菌在法国、美国、加拿大等国曾多次引起食物中毒，轻者为一般胃肠炎症状，重症者主要表现为败血症、脑膜炎、神经症状及单核细胞增多等，临床死亡率高达20％-70％，因此引起了世界各国的高度关注。

已有研究表明，微生物细胞膜作为微生物与外界交流的屏障，保持稳定适宜的流动性，为微生物生长及与外界环境进行物质，能量的交换，对维持其正常功能是十分重要的。为适应特殊的生长环境冲击，如温度，渗透压，酸碱度等的极端变化，微生物通过调节细胞膜磷脂双分子层中脂肪酸链组成，如在低于正常生长温度的情况下，细胞膜磷脂脂肪酸链的不饱和脂肪酸，脂肪酸支链，短链脂肪酸的含量增加等，从而使细胞膜的流动性增加和相变温度降低以适应低温环境，维持细胞膜膜蛋白正常的生理功能及细胞膜可溶性物质正常的通透性。这种变化机制对环境的反应非常快，通常在几小时内完成。

单增李斯特菌作为一种嗜冷，强致病菌，其对环境的适应性强。特别是对低温的适应能力特别强。大量的研究表明单增李斯特菌对低温的适应能力来自于其对磷脂脂肪酸链饱和度，支链数目，脂肪酸链长度的迅速的调节。相比其它微生物如酵母菌，金黄色葡萄球等更能适应低温环境。Russell，Püettman，Annous，Mastronicolis等人的研究表明，当单增李斯特菌在低于最适生长温度(37℃)7℃培养，其C₁₅:0/C₁₇:0比例显著增大，同时C₁₈：1的比例增加。单增李斯特菌磷脂双分子层磷脂脂肪酸链变化及不饱和度增加使磷脂双分子层的相变温度降低，从而使细胞膜在低温下保持其正常生长所需的流动性。

中国发明专利CN1354018A公布了一种脉冲电场杀菌方法及其装置。中国发明专利CN1014854484A公布了一种高压脉冲电场对浓缩苹果汁进行灭菌的方法。该方法使用5-100kV/cm的脉冲电场强度，脉冲频率1-120Hz，脉冲数2-150个，能达到有效杀灭浓缩苹果浊汁的有害微生物，最大限度保持食品原有的风味效果。中国专利CN101297712A公布了一种液态物料低温电场杀菌的方法，该方法先将液态物料浓缩并降温到其温度介于零度和浓缩液的冻结点温度之间，再用脉冲电场杀菌处理。其利用在电导率受温度影响大，低温果汁的电导率小原理，从而利用高强度脉冲电场杀菌处理过程中产生的电流小，达到减小电场处理过程中温升对果汁品质的影响。

近年来，脉冲电场对液体食品杀菌灭酶效果，及食品品质的影响进行大量的研究，为脉冲电场杀菌技术工业化应用奠定了良好的基础，但现行研究仍处在实验室小规模的条件下，要实现工业化应用仍有很多的不足之处：

(1)现行脉冲电场所用杀菌的场强高，高的脉冲电场强度对设备要求高，同时高的电场强度对脉冲电场设备中关键元件的损伤大，减低使用寿命，增加生产成本。