郁倩倩的实验设计与统计分析论文

超高压杀灭副溶血弧菌条件的优化研究实验设计

1 本课题背景及研究的目的和意义

随着社会经济的发展和科学技术的进步，食品科学家们不断地探索着尽可能使天然食品的原有营养物质、色、香、味的损失减少的加工手段。食品超高压杀菌技术(high pressure processing，HPP)简称高压技术或静水压技术(high hydrostatic pressure，HHP)，是将食品密封于高压容器，在静高压下(大于100 MPa)处理一段时间，以达到食品保藏的目的。与热处理方法相比，该项技术对食品作用均一、迅速，且无体积和形状的限制，对风味物质、色素等小分子物质的天然结构无影响，能较好地保持食品的原汁、原味及营养成分等使酶失活。根据热力学基本原理，热、压力与所作用的物料的体积相关，因此利用热能达到目的，利用压力也可行，从而为食品加工提供了一个新的技术手段；利用压力可降低加工温度，减少热对营养与风味的破坏，这一点正是加工新型食品（热敏性）所迫切需要的。[1]目前市场上加工食品的比例越来越多，营养不足、不均衡的问题日益突出，高压食品因能顺应这一趋势而被誉为21 世纪的健康食品。超高压处理，是指利用压媒（通常是液体介质，例如水）使食品在极高的压力（例如( 100～1000)MPa 下产生酶失活、蛋白质变性淀粉糊化和微生物灭活等物理化学及生物效应，从而达到灭菌和改性的物理过程。通常，将用超高压处理的食品称为超高压食品。超高压食品真正进入消费者视野只有短短20 几年，但其凭借优良的技术特性、良好的经济效益和社会效益，已在生产中得到了迅速地发展。超高压食品处理技术有效地克服了传统的热加工法处理食品所带来的种种缺陷，给食品加工业注入了新的活力。超高压食品处理以其“杀菌”、“保鲜”、“节能”、“环保”等特点,得到了学术界和工业界的广泛关注。[2]

食品卫生与安全问题同人们的身体健康息息相关，历来被世界各国政府和主流传媒所关注。副溶血性弧菌是引起食源性疾病的重要病原菌。副溶血弧菌主要由近海海洋生物携带，调查资料显示，海产鱼虾的平均带菌率为45.6一48.7%，夏季更高达90%以上。该菌是引起食物中毒的主要原因，主要表现为食源性胃肠炎，临床表现为腹泻，腹部绞痛，恶心，呕吐，头疼，发热和寒战等症状。

副溶血弧菌主要存在于浅海水中，附着于海洋生物的休表生长繁殖，如海产食品鱼、蟹等，以及含盐量高的盐渍食品如咸菜、腌肉、咸蛋等，均可传播本病。人进食污染副溶血弧菌而未煮透的食物后即可感染，在细菌产生的溶血素、肠毒

素和侵袭性致病因子等作用下，可引起胃肠粘膜的急性炎症反应。发病季节以夏秋季最多，人群均易感，但以青壮年多见。病后免疫力不强，可反复感染发病.[3]国家食源性疾病监测网数据显示，我国微生物性食物中毒的病原分布发生了显著变化，特别是沿海省份，副溶血性弧菌引起的食物中毒，在发生规模及人群暴露规模呈明显上升趋势，已经高居微生物性食物中毒首位。

目前研究认为，副溶血弧菌的致病因子有溶血性毒素、尿素酶、粘附因子和侵袭力。

1.1 溶血毒素

一般认为，Vp的主要致病作用是其可产生溶血毒素。主要的溶血毒素有耐热性溶血毒素(TDH)和耐热性溶血毒素相关的溶血毒素(TRH)，此外副溶血弧菌还可产生不耐热溶血毒素(TLH)。[4]

1.2 耐热性溶血毒素(TDH)

Obara(197l)从KP阳性的细菌培养滤液中分离到耐热性溶血毒素，该毒素是不含糖或脂质的蛋白质，由两个相同的亚单位组成，分子量为42kD，该毒素对热耐受(耐100℃，l0min)，故称为副溶血弧菌耐热性溶血毒素(thermostabledirecthemolys，TDH)，副溶血弧菌产生的耐热性溶血毒素(TDH)是重要的致病因子，临床上分离的副溶血弧菌株绝大多数可出现一种特殊的溶血现象，称为神奈川现象(Kanagawa phelomenon，KP)。

由于副溶血弧菌中的主要溶血毒素是耐热性溶血毒素，因此本文主要通过研究超高压对副溶血弧菌的杀死压力，通过实验得到最佳的致死压力已达到杀灭副溶血弧菌的目的。

超高压杀菌技术作为“二十一世纪”高新绿色加工技术，在实现食品杀菌方面具有独到的优势。该技术对食品作用均一、迅速，且无体积和形状的限制，对风味物质、色素等小分子物质的天然结构无影响，能较好地保持食品的原汁、原味及营养成分。[5]

20 世纪90 年代，日本明治屋食品公司首次将超高压技术应用于食品杀菌研究。1991 年4 月，高压食品果酱在日本问世，引起世界轰动。随之，欧美等国相继开展这方面的研究。

2.1.2 响应面法优化超高压杀灭微生物

响应曲面法（RSM）是统计设计实验技术的合成，它包括实验设计、建模、检验模型合适性、因子效应的评估、考察以及寻求因子最佳操作条件[15-18]，

近年来响应面方法已成功地应用于生物技术的许多方面，但用于优化杀菌条件的研究国内外尚未见报道。通过外界因子对超高压杀灭枯草芽孢杆菌效果的研究发现：温度、压力、保压时间是灭活枯草芽孢杆菌显著的影响因子。[6]

2.2 本实验的研究方法分析

本实验采用超高压技术对副溶血弧菌vp1.1997进行杀菌处理，将压力、温度和保压时间作为三个单因素，每个因素大概选择六个因素水平，观察单因素作用下各个水平的杀菌力，得到杀灭六个对数级所需要的最佳条件。

压力数据

80MPA

130MPA

180MPA

230MPA

280MPA

330MPA

在温度为25℃，保压时间为15min条件下压力水平的三组单因素重复实验

处理完后用软件绘出它的直线型、对数型等的图像并分析得到最优解，得到大概最佳的压力水平如248MPA，用此数据来设计下一组单因素实验。

时间数据

5min

10min

15min

20min

25min

30min

在温度为25℃，压力为248MPA条件下关于保压时间的三组单因素重复实验

关于保压时间的单因素实验数据处理同上，得到最佳龅牙时间设为15min，利用