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本论文运用常压低温等离子体(APLTP)处理鲜切果蔬,研究APLTP杀菌参数对鲜切黄瓜表面大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)杀菌效果的影响,通过响应面试验选择灭活鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus最佳工艺条件;通过等离子体物理学和细胞分子生物学两个方面研究APLTP灭活E.coli和S.aureus的杀菌机理;研究APLTP对鲜切黄瓜和胡萝卜低温冷藏(4±0.5℃)期间理化指标和感官指标的影响。论文研究结果如下:
1采用APLTP处理鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus。通过单因素试验,考察了处理电压、处理时间以及处理极距对理鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus的影响,在此基础上进行了Box-Behnken的试验设计,选取鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus杀菌率为响应值,优化了APLTP的杀菌条件。结果表明:各因素对鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus杀菌率的影响由小到大依次为处理时间<处理极距<处理电压。APLTP对鲜切黄瓜表面E.coli灭活的最佳工艺条件为处理电压170V,处理时间5min,处理极距2.5cm,此时杀菌率为99.65%,与预测值仅仅相差0.05%。APLTP对鲜切黄瓜表面S.aureus灭活的最佳工艺条件为处理电压170V,处理时间5min,处理极距2.5cm,此时杀菌率可达94.53%,与预测值仅仅相差0.15%。此外,E.coli作为革兰氏阴性菌(G-)的代表,S.aureus作为革兰氏阳性菌(G+)的代表,由于细胞壁厚薄程度的差异,APLTP对G-的杀菌效果优于G+。
2在APLTP最佳工艺条件下处理E.coli和S.aureus,从等离子体物理学和细胞分子生物学两个方面研究了APLTP的杀菌机理,通过扫描电镜(SEM)分析等离子体作用后菌体表面结构的变化,荧光显微镜(FM)分析菌体存活状态,电导率变化分析细胞膜渗透性,K+泄漏量分析细胞膜的完整性,表面疏水性分析细胞的粘附效果,以及蛋白浓度分析菌悬液中上清液的可溶性蛋白泄漏量。结果表明:APLTP能够破坏E.coli和S.aureus细胞膜和细胞壁,使菌体结构完整性和通透性遭受破损,导致菌体破裂和内容物泄露等不可逆毁坏,从而直接影响细胞的物质代谢功能而达到杀灭作用。在APLTP物理学方面,研究发现热在APLTP灭活中不起作用,紫外线对于APLTP灭活的作用不明显,中性氩原子和OH是APLTP杀菌机理的主要贡献成分。
3采用APLTP技术处理,研究APLTP处理对鲜切黄瓜和胡萝卜低温贮藏(4±0.5℃)过程中理化指标和感官指标的影响,以期从宏观和微观角度探究APLTP对鲜切黄瓜和胡萝卜的保鲜效果。结果表明:鲜切黄瓜和胡萝卜失重率、MDA含量和相对电导率随着低温冷藏时间的延后不断增加;pH、SSC、Vc含量和主要香气成分随着低温冷藏时间的延后逐渐降低;鲜切黄瓜L*呈总体降低趋势,a*呈总体增大,b*呈总体降低趋势;鲜切胡萝卜L*呈总体上升趋势,a*呈总体降低,b*呈总体降低趋势。经过APLTP处理后的鲜切黄瓜和胡萝卜在冷藏期间失重率、MDA含量以及相对电导率整体小于对照组;pH和SSC整体大于对照组但是差异不显著;Vc含量整体大于对照组;鲜切黄瓜和胡萝卜的色泽参数以及主要香气成分的变化均优于对照组。另外,鲜切黄瓜和胡萝卜果肉形态的扫描电镜观察发现APLTP处理不会对鲜切黄瓜和胡萝卜果肉形态造成破坏。
1采用APLTP处理鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus。通过单因素试验,考察了处理电压、处理时间以及处理极距对理鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus的影响,在此基础上进行了Box-Behnken的试验设计,选取鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus杀菌率为响应值,优化了APLTP的杀菌条件。结果表明:各因素对鲜切黄瓜表面E.coli和S.aureus杀菌率的影响由小到大依次为处理时间<处理极距<处理电压。APLTP对鲜切黄瓜表面E.coli灭活的最佳工艺条件为处理电压170V,处理时间5min,处理极距2.5cm,此时杀菌率为99.65%,与预测值仅仅相差0.05%。APLTP对鲜切黄瓜表面S.aureus灭活的最佳工艺条件为处理电压170V,处理时间5min,处理极距2.5cm,此时杀菌率可达94.53%,与预测值仅仅相差0.15%。此外,E.coli作为革兰氏阴性菌(G-)的代表,S.aureus作为革兰氏阳性菌(G+)的代表,由于细胞壁厚薄程度的差异,APLTP对G-的杀菌效果优于G+。
2在APLTP最佳工艺条件下处理E.coli和S.aureus,从等离子体物理学和细胞分子生物学两个方面研究了APLTP的杀菌机理,通过扫描电镜(SEM)分析等离子体作用后菌体表面结构的变化,荧光显微镜(FM)分析菌体存活状态,电导率变化分析细胞膜渗透性,K+泄漏量分析细胞膜的完整性,表面疏水性分析细胞的粘附效果,以及蛋白浓度分析菌悬液中上清液的可溶性蛋白泄漏量。结果表明:APLTP能够破坏E.coli和S.aureus细胞膜和细胞壁,使菌体结构完整性和通透性遭受破损,导致菌体破裂和内容物泄露等不可逆毁坏,从而直接影响细胞的物质代谢功能而达到杀灭作用。在APLTP物理学方面,研究发现热在APLTP灭活中不起作用,紫外线对于APLTP灭活的作用不明显,中性氩原子和OH是APLTP杀菌机理的主要贡献成分。
3采用APLTP技术处理,研究APLTP处理对鲜切黄瓜和胡萝卜低温贮藏(4±0.5℃)过程中理化指标和感官指标的影响,以期从宏观和微观角度探究APLTP对鲜切黄瓜和胡萝卜的保鲜效果。结果表明:鲜切黄瓜和胡萝卜失重率、MDA含量和相对电导率随着低温冷藏时间的延后不断增加;pH、SSC、Vc含量和主要香气成分随着低温冷藏时间的延后逐渐降低;鲜切黄瓜L*呈总体降低趋势,a*呈总体增大,b*呈总体降低趋势;鲜切胡萝卜L*呈总体上升趋势,a*呈总体降低,b*呈总体降低趋势。经过APLTP处理后的鲜切黄瓜和胡萝卜在冷藏期间失重率、MDA含量以及相对电导率整体小于对照组;pH和SSC整体大于对照组但是差异不显著;Vc含量整体大于对照组;鲜切黄瓜和胡萝卜的色泽参数以及主要香气成分的变化均优于对照组。另外,鲜切黄瓜和胡萝卜果肉形态的扫描电镜观察发现APLTP处理不会对鲜切黄瓜和胡萝卜果肉形态造成破坏。