超聲波及其聯(lián)合技術(shù)滅活細(xì)菌芽孢的研究進(jìn)展

呂瑞玲，丁 甜，周建偉，劉東紅,*

（1.浙江大學(xué)寧波研究院，浙江 寧波 315100；2.浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058；3.浙大寧波理工學(xué)院，浙江 寧波 315100）

近年來，食品安全問題頻發(fā)，而食源性微生物及其分泌的毒素引起的食源性疾病是影響食品安全的最主要原因之一[1]。國內(nèi)常見的有沙門氏菌、蠟樣芽孢桿菌、副溶血性弧菌、大腸桿菌等食源性致病菌引起的食物中毒[2-3]。目前防止食品微生物腐敗和污染最簡單有效的方法是傳統(tǒng)熱處理，其作用模式主要為熱對流和熱傳導(dǎo)。在熱處理過程中，微生物胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)發(fā)生變性，細(xì)胞膜流動(dòng)性發(fā)生改變，從而導(dǎo)致微生物失活[4]。但熱殺菌過程中的高溫會導(dǎo)致食品質(zhì)地、色澤、風(fēng)味等嚴(yán)重劣化，生物活性物質(zhì)被破壞嚴(yán)重，使其商業(yè)價(jià)值降低。隨著生活和消費(fèi)水平的提高，消費(fèi)者的飲食觀念已經(jīng)從“吃得飽”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺缘煤谩?。傳統(tǒng)的熱處理已經(jīng)無法同時(shí)滿足微生物安全和日益增長的多樣化需求。越來越多的新型非熱加工技術(shù)（如微波、歐姆加熱、高壓加工、超聲波等）應(yīng)用于食品加工中。作為傳統(tǒng)熱處理的替代方法，非熱加工技術(shù)可以在較短的加工時(shí)間以及較少的能源投入下保障食品安全，同時(shí)減少對食品品質(zhì)的影響，逐漸被應(yīng)用在食品工業(yè)中[5]。

超聲波與傳聲媒介的相互作用蘊(yùn)藏著巨大的能量，這種能量能在極短的時(shí)間內(nèi)起到破壞微生物的作用。超聲波用于食品殺菌，可在較大程度上降低殺菌強(qiáng)度，保持食品品質(zhì)，減少功能成分的破壞，應(yīng)用前景廣闊。目前已有較多關(guān)于超聲波及其聯(lián)合技術(shù)滅活微生物的研究。因此，本文著眼于芽孢結(jié)構(gòu)，對超聲波及其聯(lián)合技術(shù)滅活細(xì)菌及其芽孢的規(guī)律及機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，以期為超聲波技術(shù)在食品殺菌領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考。

1 細(xì)菌芽孢結(jié)構(gòu)及其抗性

1.1 芽孢組成和結(jié)構(gòu)

細(xì)菌芽孢的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由外到內(nèi)分別為芽孢外壁、芽孢衣、皮層、芽孢壁、芽孢內(nèi)膜、核心[6]。芽孢外壁是一個(gè)類似氣球的結(jié)構(gòu)，松散地環(huán)繞在芽孢外層，為芽孢提供了附著于表面的能力，對其抗性以及病原特性亦起著重要作用[7]。芽孢衣是多層的蛋白結(jié)構(gòu)，可以與化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)從而保護(hù)芽孢，例如限制一些溶菌酶的進(jìn)入[8]。皮層對保持芽孢核心區(qū)域的低水分含量具有重要作用，皮層水解是芽孢萌發(fā)的必要步驟，因此皮層的通透性是芽孢萌發(fā)的指示劑[9]。芽孢內(nèi)膜是維持芽孢抗性的關(guān)鍵部分，芽孢內(nèi)膜致密、流動(dòng)性低，能極大程度地阻擋水等小分子物質(zhì)進(jìn)入核心，保護(hù)核心內(nèi)的核酸物質(zhì)免受破壞。芽孢核心內(nèi)因水分含量極低，且含有酸溶性小分子蛋白質(zhì)（small acid-soluble protein，SASP）以及高濃度吡啶二羧酸（dipicolinic acid，DPA），有助于維持芽孢的休眠狀態(tài)，顯著增強(qiáng)芽孢抗性[6]。芽孢與營養(yǎng)體結(jié)構(gòu)上的差別正是兩者抗逆性不同的原因所在。

圖1 芽孢結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of spores

1.2 芽孢外壁

芽孢外壁是一層氣球狀的結(jié)構(gòu)，松散地附著在芽孢表面，占據(jù)很大的空間。芽孢外壁的脫落會顯著改變芽孢的大小。憑借其最外層的位置與特殊的結(jié)構(gòu)，芽孢外壁成為環(huán)境和自身免疫系統(tǒng)之間聯(lián)通的紐帶，與芽孢病原性以及宿主的先天免疫系統(tǒng)相互作用具有密切的關(guān)系[10]。此外，芽孢外壁的存在對蠟樣芽孢桿菌芽孢黏附性具有重要貢獻(xiàn)。Zhou Kexu等[11]采用流體動(dòng)力學(xué)測定技術(shù)研究了芽孢形成的條件對芽孢桿菌芽孢黏附的影響。結(jié)果表明，存在芽孢外壁的芽孢（蠟樣芽孢桿菌）比沒有芽孢外壁的芽孢（枯草芽孢桿菌）對剪切應(yīng)力的抵抗能力強(qiáng)得多。

與芽孢其他結(jié)構(gòu)相比，目前對芽孢外壁成分以及功能的研究相對較少。芽孢外壁由一個(gè)基底層和包圍在外面的頭發(fā)狀細(xì)毛組成（圖2），貝殼狀的基底層由多種不同的蛋白質(zhì)組成[12]，芽孢桿菌膠原蛋白狀的糖蛋白A（Bacilluscollagen-like protein A，BclA）是頭發(fā)狀細(xì)毛的主要組成成分，是一種芽孢的免疫抗原[13]。研究表明，BclA蛋白增強(qiáng)了與巨噬細(xì)胞之間的連接，BclA基因的敲除導(dǎo)致芽孢外壁的缺陷以及疏水性的變化[14]。芽孢外壁通過蛋白與蛋白的相互作用與芽孢衣錨定，與此相關(guān)的蛋白質(zhì)有芽孢衣蛋白CotE，外壁和間隙蛋白CotY、ExsA、ExsB、ExsY等。這些蛋白質(zhì)具體的功能雖然尚未明確，但芽孢衣的正確組裝離不開CotE，CotE蛋白在芽孢外壁結(jié)構(gòu)中亦發(fā)揮著重要作用，這個(gè)雙重角色表明芽孢衣與芽孢外壁這兩層中的蛋白在芽孢結(jié)構(gòu)上具有協(xié)同作用[12,15]。此外，芽孢外壁中還含有調(diào)節(jié)芽孢萌發(fā)的酶，位于外壁中的特定區(qū)域[6]。

圖2 芽孢外壁的結(jié)構(gòu)模型[16]Fig.2 Structure model of spore exosporium[16]

1.3 芽孢抗性

芽孢具有致密的多層結(jié)構(gòu)，高濃度的Ca-DPA維持核心內(nèi)較低水分含量，SASP與DNA以網(wǎng)絡(luò)的形式結(jié)合保護(hù)核心內(nèi)DNA。因此，芽孢具有較強(qiáng)的抗性[16]，滅活芽孢需要在121 ℃下處理5 min以上。濕熱處理后蛋白損傷以及變性是芽孢滅活最主要的原因，但致死的關(guān)鍵蛋白尚未有定論。濕熱處理后部分滅活芽孢釋放全部的DPA，DPA的釋放是一個(gè)“全部或者沒有（all-or-nothing）”的過程，并非是一個(gè)逐漸變化，并不存在部分釋放情況的過程[17]。利用干熱法將樣品加熱到120 ℃維持1 h也已被證實(shí)可有效滅活蠟樣芽孢桿菌的芽孢[18]。

食品工業(yè)上常用的巴氏殺菌過程幾乎能殺死所有潛在競爭的營養(yǎng)細(xì)胞，為芽孢的萌發(fā)和生長提供合適的環(huán)境[19]。為此，為了徹底滅活微生物以及芽孢，保障食品微生物安全，工業(yè)上采用較大安全系數(shù)，即升高溫度或延長處理時(shí)間。而長時(shí)間暴露于高溫會導(dǎo)致食物營養(yǎng)價(jià)值、質(zhì)地、顏色、風(fēng)味等的劣變。因此超高壓、高壓二氧化碳、脈沖電場、超聲波等非熱加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過聯(lián)合熱處理與非熱處理，降低殺菌過程中的熱強(qiáng)度，縮短滅菌時(shí)間，從而最大程度減少殺菌過程造成的食品品質(zhì)下降[20]。目前，已有較多非熱加工技術(shù)應(yīng)用于芽孢滅活，但目前并沒有非常有效的手段，芽孢滅活仍是食品加工中的一大難點(diǎn)。

早在18世紀(jì)紫外光（ultraviolet，UV）技術(shù)已經(jīng)開始用于殺菌，UV作用于細(xì)胞DNA的嘧啶堿基，使其形成二聚體來干擾DNA復(fù)制，從而滅活微生物。殺死90%原有存活的炭疽桿菌營養(yǎng)細(xì)胞的UV劑量為60 J/m2，而殺死其芽孢的劑量則需810 J/m2[21]。最初推測芽孢對UV的抗性是由于芽孢衣結(jié)構(gòu)，而Nicholson等[22]研究結(jié)果表明，SASP的存在使芽孢的DNA具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，UV作用并不能使DNA像菌體細(xì)胞那樣形成二聚體從而滅活。

超高壓技術(shù)是一種高效的非熱殺菌技術(shù)，但是單獨(dú)利用超高壓處理對芽孢進(jìn)行滅活效果并不佳。Timson等[23]的研究結(jié)果表明，蠟樣芽孢桿菌芽孢和枯草芽孢桿菌芽孢在1 034 MPa、35 ℃下可以存活90 min。超高壓滅活芽孢的可能機(jī)制是高壓導(dǎo)致芽孢萌發(fā)，萌發(fā)狀態(tài)下芽孢失去其固有的抗性。因此超高壓與其他技術(shù)對芽孢滅活有較好的協(xié)同作用，包括壓力循環(huán)處理、高溫或低溫、抗菌劑等[24]。

高壓脈沖電場利用短時(shí)、高電壓脈沖的方式破壞微生物細(xì)胞壁，改變細(xì)胞膜滲透性，從而滅活食品中的微生物，并維持較好的食品品質(zhì)[25]。但是高壓脈沖電場在滅活芽孢方面的應(yīng)用研究卻較少。Qiu Xing等[26]對萎縮芽孢桿菌芽孢進(jìn)行5 s、15 kV/cm的強(qiáng)脈沖電場處理（50 次），發(fā)現(xiàn)并未對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用。Hamilton等[27]得出了同樣的結(jié)論，即高壓脈沖電場處理并不能顯著減少蠟樣芽孢桿菌芽孢的數(shù)量。

芽孢的滅活一直是食品工業(yè)中的重大挑戰(zhàn)，但目前單一的加工技術(shù)對芽孢滅活的效果均不顯著。因此，利用結(jié)合其他加工技術(shù)的聯(lián)合技術(shù)是保障食品品質(zhì)與微生物安全的有效手段。

2 超聲波殺菌效果及其機(jī)理的研究進(jìn)展

2.1 超聲波技術(shù)

超聲波是頻率大于20 kHz的聲波，能夠在液體介質(zhì)中產(chǎn)生分子振動(dòng)，從而產(chǎn)生破壞性物理效應(yīng)。由于綠色安全無污染等特點(diǎn)，目前超聲波在消泡、乳化、提取和廢物處理等食品加工領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[28-29]。Lynn等[30]發(fā)現(xiàn)水池中的魚暴露在超聲波下發(fā)生死亡，對其原因進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)了超聲波的生物學(xué)效應(yīng)，并展開了超聲波應(yīng)用于殺菌的研究。高強(qiáng)度的超聲處理對微生物及其芽孢有滅活作用，與此同時(shí)能最大程度保持食品的品質(zhì)，是傳統(tǒng)熱處理手段的轉(zhuǎn)型方向[31-32]。

2.2 超聲波空化作用機(jī)制

超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，液體中形成微小氣泡（即空化泡），在持續(xù)超聲波作用下，不斷聚集能量并生長（圖3）。當(dāng)能量達(dá)到空化泡破裂閾值時(shí)，空化泡破裂，產(chǎn)生瞬時(shí)高溫（5 500 K）高壓（50 MPa），形成空化效應(yīng)；空化效應(yīng)被認(rèn)為是超聲波發(fā)揮作用的主要效應(yīng)[33]。

圖3 超聲波空化效應(yīng)形成過程Fig.3 Development of ultrasonic cavitation

空化作用有兩種不同的類型，各自作用不同。一種為穩(wěn)態(tài)空化，超聲波振動(dòng)條件下形成的小氣泡隨著超聲波振動(dòng)發(fā)生對稱性的膨脹和慣性壓縮運(yùn)動(dòng)，氣泡的直徑增加，經(jīng)數(shù)千次循環(huán)后，其大小在其平衡尺寸附近振蕩但不發(fā)生內(nèi)爆，隨著氣泡振動(dòng)產(chǎn)生的空化作用使附近的流體發(fā)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生微束流，該現(xiàn)象稱之為超微束[34]；另一種稱之為瞬態(tài)空化，高功率（振幅）條件下，存在于液體中的微氣核空化泡在超聲波的作用下振動(dòng)，膨脹時(shí)壓力低于流體蒸汽壓，氣泡變大，壓縮時(shí)氣泡收縮，內(nèi)容物液化，由于氣泡面積變大，內(nèi)容物不能完全液化回流體中，此時(shí)一個(gè)循環(huán)完成；在某個(gè)壓縮循環(huán)中，當(dāng)氣泡壁與超聲波產(chǎn)生共振時(shí)，會導(dǎo)致氣泡內(nèi)爆，產(chǎn)生瞬時(shí)高溫（5 500 K）和高壓（50 MPa）[35]，從而產(chǎn)生極強(qiáng)的剪切力，并在該區(qū)域引發(fā)湍流[36-37]。

2.3 超聲波殺菌效果

研究發(fā)現(xiàn)，超聲波的振幅、強(qiáng)度、頻率、暴露時(shí)間、處理溫度等都會影響超聲波對微生物的作用，但各個(gè)參數(shù)的作用范圍目前還處于探索階段。Soleimanzadeh等[38]的研究表明，由于高振幅的超聲波對細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破壞增強(qiáng)，因此超聲波對金黃色葡萄球菌的殺菌效果隨著振幅的增加而增加；此外，他們還研究了超聲波占空比（超聲時(shí)間與間歇時(shí)間之比）對殺菌效果的影響，結(jié)果表明占空比為7∶3時(shí)，超聲波的殺菌效果最好，此時(shí)探頭所產(chǎn)生的空化泡能更有效地破裂產(chǎn)生空化效應(yīng)，達(dá)到最好的殺菌效果。食品的黏度、pH值、微生物種類等也對超聲波殺菌效果有一定的影響[39]。微生物種類與其對超聲波敏感性的關(guān)系研究較少，并且各種觀點(diǎn)眾說紛紜，缺乏統(tǒng)一的結(jié)論。Chandrapala等[40]認(rèn)為微生物對超聲波的敏感性與細(xì)胞大小和表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，細(xì)菌比真菌更敏感，厭氧菌比需氧菌更敏感，桿菌比球菌更敏感。但是Cameron等[41]的研究卻表明超聲波的殺菌效果與細(xì)菌大小及形狀沒有直接關(guān)系。比較革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌，革蘭氏陽性菌由于具有較厚的細(xì)胞壁，肽聚糖層致密，因此對超聲波抗性較強(qiáng)，而革蘭氏陰性菌對超聲處理更敏感[42-43]。

許多研究結(jié)果表明超聲波對細(xì)菌有顯著的殺滅效果，盡管在不同體系下，不同微生物的滅活情況不盡相同。單獨(dú)超聲波處理并不能使殺菌量達(dá)到5（lg（CFU/mL））[44]。超聲波與其他技術(shù)（如熱處理、壓強(qiáng)、熱處理與壓強(qiáng)、UV以及乳酸鏈球菌素、電位水等）均有顯著的協(xié)同殺菌效果[45-46]。

2.4 超聲波殺菌機(jī)制

目前為止，超聲波的殺菌機(jī)制并未研究透徹，現(xiàn)有的研究報(bào)道多是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與假設(shè)推測，沒有完整地闡述其致死微生物的機(jī)制。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為超聲波滅活微生物主要是由聲流和聲空化產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓所引起的[47-48]，具體機(jī)制分為以下3 個(gè)方面：1）超聲波空化作用產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫使胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性[49]；2）空化作用形成的瞬時(shí)高壓和剪切力能夠破壞微生物細(xì)胞壁，同時(shí)使細(xì)胞膜薄化、滲透性發(fā)生改變[50]，從而導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生泄露造成細(xì)菌死亡；3）超聲波形成的空化泡破裂過程中會產(chǎn)生自由基和過氧化氫，胞內(nèi)物質(zhì)氧化喪失原有功能[51]，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)菌死亡。

3 超聲波聯(lián)合技術(shù)滅活芽孢的研究進(jìn)展

雖然單獨(dú)超聲波處理對芽孢滅活效果不佳，但是超聲波處理可以顯著降低芽孢的抗性[52-53]。因而與其他殺菌方法聯(lián)合能顯著提高芽孢滅活效率，如超聲聯(lián)合熱、高壓、殺菌劑、UV等殺菌手段均有較好的效果。表1總結(jié)了超聲波聯(lián)合其他技術(shù)對芽孢滅活作用的研究情況。

表1 超聲波聯(lián)合技術(shù)對芽孢滅活的研究情況Table 1 Inactivation effect of combination of ultrasonic and other technologies on bacterial spores

續(xù)表1

3.1 超聲波聯(lián)合熱處理滅活芽孢的研究進(jìn)展

Khanal等[57]對比了超聲波與超聲波聯(lián)合熱處理滅活蠟樣芽孢桿菌芽孢的效果，結(jié)果表明，超聲波不僅可通過誘導(dǎo)部分地衣芽孢桿菌芽孢萌發(fā)，顯著降低其抗性，還可以滅活芽孢；而相比于單獨(dú)超聲波處理，超聲波聯(lián)合熱處理可顯著增加芽孢的滅活量，說明超聲波與熱處理對芽孢滅活具有協(xié)同作用。Evelyn等[59]的研究表明，超聲波對產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的滅活遵循一級動(dòng)力學(xué)模型。75 ℃聯(lián)合24 kHz、0.33 W/g的超聲波處理60 min后，產(chǎn)氣莢膜梭菌芽孢的數(shù)量可降低1.5（lg（CFU/mL））。此時(shí)芽孢的滅活曲線不呈線性，但能夠用Weibull模型很好地?cái)M合。Fan Lihua等[61-62]研究表明超聲波與熱處理聯(lián)用對芽孢有協(xié)同滅活作用，與此同時(shí)，對芽孢的各層結(jié)構(gòu)如皮層、芽孢衣和芽孢內(nèi)膜等均有一定程度的破壞，導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)的釋放，從而引起芽孢的失活。超聲波聯(lián)合熱處理后保留DPA的芽孢能夠正常萌發(fā)，但后期的生長狀態(tài)受到限制，同時(shí)合成ATP含量較少甚至不合成，表明超聲波聯(lián)合熱處理對一些萌發(fā)后生長過程中的代謝關(guān)鍵酶有一定的損傷[62]。這與濕熱滅活芽孢的機(jī)理[63]類似。此外，還有研究表明超聲波聯(lián)合熱處理對米粥、牛肉漿以及奶酪漿中的蠟樣芽孢桿菌芽孢滅活量分別是單獨(dú)熱處理的7、6 倍和4 倍；超聲波輔助可以極大程度上降低單獨(dú)熱處理的強(qiáng)度，降低能耗，同時(shí)維持食品的品質(zhì)[58]。

3.2 超聲波聯(lián)合壓強(qiáng)滅活芽孢的研究進(jìn)展

超聲波與壓強(qiáng)聯(lián)合后，極大地增加了芽孢滅活率，芽孢的D值顯著下降，且隨著超聲波頻率的增加，滅活量增加[54]；超聲波聯(lián)合壓強(qiáng)處理時(shí)增加壓強(qiáng)在一定程度上能提高芽孢滅活量，但當(dāng)壓力超過500 MPa時(shí)，芽孢滅活效果不會進(jìn)一步提高，由于在較高壓力下，超聲波可能無法克服過高壓力和液體分子內(nèi)聚的作用力，使超聲空化現(xiàn)象受到抑制；超聲波聯(lián)合壓強(qiáng)處理能使枯草芽孢桿菌芽孢對溶菌酶以及熱處理等更敏感。將超聲波處理與熱和壓強(qiáng)聯(lián)用，即壓熱超聲（manothermosonication，MTS）處理，對芽孢有較好的協(xié)同滅活效果，且芽孢滅活率也隨處理溫度的上升明顯增加。超聲波聯(lián)合壓強(qiáng)和MTS處理對細(xì)菌芽孢的滅活效應(yīng)，可歸因于局部溫度升高、機(jī)械應(yīng)力與自由基產(chǎn)生等因素[54]。

Silva等[64]探究了超高壓預(yù)處理對橙汁中酸土脂環(huán)酸芽孢桿菌芽孢滅活效果的影響，結(jié)果表明在經(jīng)過15 min、78 ℃、600 MPa的超高壓預(yù)處理后，橙汁中的芽孢對超聲波聯(lián)合熱處理的D值從28 min下降到14 min。經(jīng)過超高壓預(yù)處理后，為了達(dá)到相同的滅活效果，超聲波聯(lián)合熱處理所需的溫度比熱處理所需的溫度低8 ℃；對比單獨(dú)的熱處理，超高壓預(yù)處理輔助超聲波聯(lián)合熱處理技術(shù)可以顯著提高芽孢滅活率，同時(shí)縮短熱處理的時(shí)間以及降低熱處理溫度，充分體現(xiàn)了非熱加工技術(shù)的優(yōu)越性。

3.3 超聲波聯(lián)合電位水滅活芽孢的研究進(jìn)展

電位水又叫電解水，是一種新型的廣譜殺菌劑，在過去幾十年中得到了廣泛的應(yīng)用。電位水處理是一種可持續(xù)的綠色處理方法，具有成本低、效率高、節(jié)省時(shí)間、對人類和環(huán)境安全等優(yōu)點(diǎn)[65]。電位水抑菌效果的主要成分是次氯酸，它不穩(wěn)定易分解，在環(huán)境中易被還原。因此電位水在消毒殺菌的同時(shí)，并不會導(dǎo)致有害物質(zhì)的殘留。此外，低pH值和高氧化還原電位也是其抗菌作用的原因[66]。電位水在大白菜、生菜、菠菜等蔬菜的防腐保鮮中的應(yīng)用已經(jīng)有所探究[66]。在日本和美國，它已作為食品添加劑應(yīng)用于食品工業(yè)和醫(yī)院等清潔系統(tǒng)中。有效氯質(zhì)量濃度（available chlorine concentration，ACC）為191 mg/L的電位水處理20 min可使枯草芽孢桿菌芽孢數(shù)下降7.09（lg（CFU/mL）），并且滅活效果與電位水的ACC呈正相關(guān)[67]。電位水通過降低芽孢的胞內(nèi)脫氫酶活性、改變細(xì)胞膜通透性、提高懸浮液的電導(dǎo)率，導(dǎo)致胞內(nèi)大量K+泄露。此外，電位水破壞了芽孢的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，大量胞內(nèi)蛋白質(zhì)和DNA釋放。超聲波與電位水聯(lián)合應(yīng)用于芽孢滅活規(guī)律的研究仍為空白。研究超聲波聯(lián)合技術(shù)滅活芽孢，對于提高殺菌效率具有重要意義。

4 結(jié) 語

超聲波聯(lián)合技術(shù)用于食品殺菌，可較大程度保持食品品質(zhì)，減少功能成分的破壞，應(yīng)用前景廣闊。但是，目前對于超聲波滅活芽孢的研究仍然集中于效應(yīng)方面的探討，很少深入到超微結(jié)構(gòu)和分子水平變化的層面上。并且，超聲波滅活芽孢的途徑尚不清晰，超聲波空化效應(yīng)對芽孢多層結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)制并不明確，芽孢熱抗性降低的機(jī)制缺乏系統(tǒng)性研究。為了進(jìn)一步研究超聲波對芽孢滅活機(jī)制，推動(dòng)超聲波在食品加工中的應(yīng)用，應(yīng)對超聲波滅活芽孢分子機(jī)制進(jìn)行更深入的研究：可通過蛋白質(zhì)組學(xué)深入分析差異蛋白的上下游調(diào)控關(guān)系，了解蛋白質(zhì)在壓力脅迫下的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對于蛋白質(zhì)組學(xué)的結(jié)果，可以利用Western Blot或者質(zhì)譜技術(shù)對其進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)芽孢應(yīng)激的關(guān)鍵蛋白。此外，芽孢在合適的條件下會萌發(fā)成為營養(yǎng)體恢復(fù)生長，對食品安全造成威脅，可以進(jìn)一步對超聲波處理后芽孢的萌發(fā)情況以及萌發(fā)能力進(jìn)行研究。