肉桂醛促进即食牛肉中蜡样芽孢杆菌热失活的动力学模型

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芽孢杆菌热失活的影响,选择 55、60、65、70 ℃ 这 4 个 温度 进 行 研 究, 使 用 IPMP2013 软 件 对 数 据 进 行 拟
(12) :90 - 94. SUO Biao,CHANG Yuting,WANG Rui, et al. Kinetic model of cinnamaldehyde promoting thermal inactivation of Bacillus cereus in ready-to-eat beef[ J] . Food and Fermentation Industries,2021,47(12) :90 - 94.
本研究以即食牛肉为载体,研究不同低强度热处 理条件下,不同浓度的肉桂醛对蜡样芽孢杆菌热失活 动 力学 的 影 响 ,建 立 其 热 失 活 一 级 模 型 和 二 级 模 型 , 以期为即食食品安全控制技术的建立提供参考。
1 材料与方法
1. 1 试剂与材料 肉膏蛋白胨肉汤( luria bertani,LB) 、胰蛋白胨大
肉桂醛促进即食牛肉中蜡样芽孢杆菌热失活的动力学模型
索 标1,2,3,4 ,常 玉 婷1 ,王 瑞1 ,关 鹏1 ,艾 志 录1,2,3,4 ,范 会 平1,2,3,4 ,黄 忠 民1,2,3,4∗
1( 河南农业大学 食品科学技术学院,河南 郑州,450002)2( 农业农村部大宗粮食加工重点实验室,河南 郑州,450002) 3( 国家速冻米面制品加工技术研发专业中心,河南 郑州,450002)4( 速冻面米及调制食品河南省工程实验室,河南 郑州,450002)
μL 菌悬液经梯度稀释后,进行涂布,每个处理 3 个平
行,放置在 37 ℃ 培养。
1. 3. 6 数据处理与曲线拟合
使用 Microsoft Excel 2016 进行平均数、STDEV 的
计算和图 表 的 绘 制。 一 级 模 型 使 用 IPMP2013 软 件
进行曲线拟合。 weibull 模型如公式(1) 所示:
摘 要 为了研究不同浓度肉桂醛对即食牛肉中蜡样芽孢杆菌热失活动力学的影响规律,建立热失活一级模型 和二级模型,设定肉桂醛质量分数梯度为 0% 、0. 1% 、0. 5% 、1% ,温 度 为 55、60、65、70 ℃ ,预 测 即 食 牛 肉 中 蜡 样 芽孢杆菌的失活曲线。 结果表 明,Weibull 模 型 可 准 确 描 述 蜡 样 芽 孢 杆 菌 的 热 失 活 规 律,随 着 肉 桂 醛 浓 度 的 增 加,对牛肉中蜡样芽孢杆菌 的 抑 制 效 果 显 著 增 加,在 55、60、65、70 ℃ 时,添 加 1% 肉 桂 醛 使 即 食 牛 肉 中 蜡 样 芽 孢 杆菌的 t5. 0 分别降低了 17、8. 98、2. 82 和 1. 4 min,使 用 多 项 式 模 型 进 行 二 级 模 型 的 拟 合,拟 合 效 果 较 好。 因 此, 该 研 究 得 出 ,肉 桂 醛 可 显 著 降 低 蜡 样 芽 孢 杆 菌 的 热 抵 抗 性 ,减 少 热 杀 菌 对 即 食 食 品 品 质 的 影 响 ,所 建 立 的 蜡 样 芽 孢杆菌热失活预测模型,可为即食牛肉制品安全控制技术的建立提供参考。 关键词 肉桂醛;即食牛肉;蜡样芽孢杆菌;热失活;预测模型
即食食品的杀菌技术主要包括热杀菌和非热杀 菌技术,非热杀菌包含低温等离子体、超高压[13] 和脉 冲强光[14 - 15] 等,但热 杀 菌 技 术 仍 是 目 前 最 普 遍 和 高 效的杀菌方式。 在食品生产中,高温高压杀菌会严重 破坏食品的品质,影响口感。 在食品中添加抗菌剂也 是食品安全控制的重要手段之一,化学抗菌剂会产生 一定的毒副作用,天然抗菌剂是从植物、动物或微生
收稿时间:2020-10-19 ,改回时间:2020 -11 -20
90 2021 Vol. 47 No. 12 ( Total 432)
count agar,PCA) 、酵 母 浸 粉 ( yeast extract,YE) 、磷 酸 盐缓冲液( phosphate buffer saline,PBS) ,北 京 路 桥 技 术股份有限公司;氯化钠( 分析纯),天津市德恩化学 试剂有限公司;肉桂醛( 纯度 99% ) ,吉安市国光香料 厂;蜡样芽孢杆菌 CMCC( B)63303,中国医学微生物 菌种保藏管理中心;牛肉糜、食盐、味精,购自郑州当 地的双汇超市。 1. 2 仪器与设备
式(5)所示:
( ) ∑ lg predicted observed
Af = 10
n
( ) ∑ lg predicted observed
Bf = 10
n
(3) (4)
∑ ( observed - predicted )2
RMSE =
n
(5)
2 结果与分析
2. 1 即食牛肉中蜡样芽孢杆菌热失活初级模型的建立 为了研究不同温度下肉桂醛对即食牛肉中蜡样
物中提取出来的天然无毒物质[16] ,其中,肉桂醛是肉 桂精油的主要成分,具有香味,是绿色安全的天然抗 菌剂[17 - 18] ,对 金 黄 色 葡 萄 球 菌[19] 、 大 肠 杆 菌[20] 、 李 斯特菌[18] 等食源 性 致 病 菌 都 具 有 良 好 的 抑 制 作 用。 王舒叆等[21] 研究了肉桂醛对蜡样芽孢杆菌的抑制效 果,发现肉桂醛是一种具有广阔应用前景的天然抗菌 剂,抑菌效果好于乳酸链球菌素。
将煮好的牛肉糜在无菌操作台中进行分装,每个 无菌均质袋装 10 g 左右的牛肉糜,添加肉桂醛使其 质量分数分 别 为 0% 、0. 1% 、0. 5% 、1. 0% [18] 。 将 两 者充分混匀后,再每袋添加 100 μL 菌液,使初始菌落 数约为 108 CFU / g,进行充分搅拌,压平,厚度为 1 mm 左右,袋内尽量不要有空气,最后密封。
蜡样芽孢杆菌 CMCC( B)63303 于 - 80 ℃ 的甘 油管中保藏。 在无菌条件下,将贮存的蜡样芽孢杆 菌接种到营养 琼 脂 平 板 ( TSA + 0. 6% YE) 上,37 ℃ 下培养 10 h,挑取单菌落至无菌的肉汤培养基( LB + 0 . 6 % YE) 中,150 r / min 37 ℃ 摇床上培养 10 h 至指 数 后 期 ( 约 108 ~ 109 CFU / mL ) 。 放 在 4 ℃ 冰 箱备用。 1. 3. 2 即食牛肉的制作
SX-500 高压蒸汽灭菌锅,日本 Tomy 公司;JJ-CJ1FD 洁净工作台,苏州净化有限公司;MX-S 混 合 仪, 大龙兴创实验仪器有限公司;LHP-250 智能恒温恒湿 培养箱,上海 鸿 都 电 子 科 技 有 限 公 司;TGL-16G 高 速 台式离 心 机, 上 海 安 亭 科 技 仪 器 厂; 移 液 枪 ( 10 ~ 1 000 μL) ,德国 Eppendorf 公司;SCIENTZ-11 无菌均 质器,宁波新 芝 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司;SHZ-82A 水 浴恒温振荡器,金坛医疗仪器厂。 1. 3 实验方法 1. 3. 1 菌种保藏与菌悬液的制备
蜡样 芽 孢 杆 菌 ( Bacillus cereus) 在 自 然 界 分 布 广 泛[7] ,能够 产 生 抗 性 极 强 的 芽 孢, 当 数 量 超 过 103 CFU / g 时即可 能 引 起 人 呕 吐 和 腹 泻, 从 而 对 消 费 者 健康造成威胁[8] 。 成都市市售食品中蜡样芽胞杆菌 污染达 17. 6% [9] ,在猪肉[10] 等食品中 也 检 测 出 较 高 的蜡样芽孢杆 菌 污 染 率[11] ,其 中 熟 肉 制 品 污 染 风 险 较高[12] 。 因此,如何保证即食食品的安全性,有效杀 死即食食品中的蜡样芽孢杆菌,已成为即
Y0
-
(
t D

(1)
式中:t 为 时 间,Y0 为 初 始 菌 落 数,CFU / g;Y ( t) 为 在 时间 t 时的菌数,CFU / g;D 和 α 为图形参数。
二级模型是建立菌落数与温度和浓度之间的关
系。 t5. 0 是菌落数降低 5 lgCFU / g 所需要的时间,可以 用来评价杀菌效果[18] 。 多项式模型如公式(2) 所示:
lnt5.0 = a + b × (eΤ + fC) + c × (eΤ + fC)2 + d × (eΤ + fC)3 (2)
式中: a、 b、 c、 d、 e、 f 均 为 模 型 参 数; T 为 处 理 的 温
度,℃ ;C 为肉桂醛的浓度,% 。
1. 3. 7 二级模型的评价
为了验证建立模型的可靠性,使用准确度( Af) 和偏差度( Bf ) 、均方根误差( root mean squared error, RMSE) 对预测值和实测值进行检验分析。 Af 的值越 接近于 1,说明准确度越高;Bf 越趋近于 1,说明模型 的偏差度越小。 RMSE 表示模型的适用性,该值越接 近于 0,说明模型越适用[24] 。 表达式如公式(3) ~ 公
随着信息化的发展,预测微生物学发展迅速,通 过建立数学模型可简单快速地预测不同环境因子下 致病菌的生长和失活规律,从而对食品的货架期和杀 菌效率进行有效预测[22] 。 虽然目前国内外学者使用 预测微生物模型拟合蜡样芽孢杆菌的生长曲线的研 究已有报道[23] ,但 有 关 即 食 牛 肉 中 蜡 样 芽 孢 杆 菌 热 失活模型的研究尚未见报道。
即食食品是一类以肉、蛋、粮食、蔬菜等为原料,根 据消费者饮食需要加工制作而成,打开即可食用的食 品[1] 。 然而,由于即食食品需要经过工业化生产,在加 工、运 输、 贮 藏、 销 售[2] 等 环 节 中 易 受 到 微 生 物 污 染[3 - 5] ,因而 需 要 在 烹 饪、包 装 之 后 再 进 行 严 格 的 杀 菌。 近年来即食食品微生物超标导致食物中毒的现象 不断发生,对人们身体健康产生了很大的威胁[6] 。
豆琼脂( tryptose soya agar,TSA) 、平板计数琼脂( plate
第一作者:博士,副教授( 黄忠民教授为通信作者, E-mail:zmhuang2000 @ 163 . com) 基金项目:国家重点研发计划资助项目(2018 YFD0400502 ;2018 YFD0400605 ) ;河南省重点研发与推广专项项目(182102110025 )
食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES
DOI:10. 13995 / j. cnki. 11 - 1802 / ts. 025933 引用格式:索标,常玉婷,王 瑞,等. 肉 桂 醛 促 进 即 食 牛 肉 中 蜡 样 芽 孢 杆 菌 热 失 活 的 动 力 学 模 型 [ J] . 食 品 与 发 酵 工 业,2021,47
研究报告
1. 3. 4 热处理
将准备好的样品放在预热好的恒温水浴锅中进
行热处理,水浴的温度分别为 55、60、65、70 ℃ ,经过
热处理后立即放入冰水中降温,并尽快进行计数。
1. 3. 5 蜡样芽孢杆菌的计数
将处理后的 样 品, 在 无 菌 条 件 下 加 入 90 mL 的
0. 85% 无菌生理盐水,以 11 次 / s 拍打 5 min。 取 100
新鲜牛肉糜购自郑州当地的双汇超市,随后立即 保存在 - 30 ℃ 冰箱中,本研究选择牛肉糜作为原材 料,主要因为牛肉糜可作为预制 菜 肴 产 品 的 主 要 成 分,且可以与抗菌剂均匀混合,从而充分发挥其作用。 使用前,将牛肉解冻,使用纱布包裹,清水清洗 3 次, 除去肉中血水,100 g 的肉糜使用 1 000 mL 的盐水进 行煮制,加盐量为 5 g / L,味精为 1 g / L,煮制时间为 15 min。 煮制结束后将肉粒捞出除去多余汤汁,尽快 放入无菌自封袋中,放置无菌 操作台进行分装,经 PCA 检测细菌为阴性。 1. 3. 3 肉桂醛的添加和蜡样芽孢杆菌的接种
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