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      3. 脈沖強光殺菌

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        脈沖強光對微生物的殺菌效果

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        脈沖強光對微生物的殺菌效果

        發布日期:2016-10-12 作者: 點擊:

        脈沖強光是一項有望取代傳統的物理和化學殺菌手段的新技術,它是利用瞬時的、高強度的脈沖光能量,有效殺滅暴露在食品和包裝材料表面或水中的細菌、霉菌、 孢子、病毒、原生質、休眠孢子等各類微生物以及食品中的內源酶。脈沖強光對各類微生物殺菌效果都非常明顯,而且它是一種無汞、低熱、無副產物的新型殺菌技 術。

        一、脈沖強光殺菌機理

        1.光化作用

        由于細菌的細胞中含有細菌的遺傳信息核酸,當核酸被脈沖強光照射時會大量吸收紫外光,從而在體內形成一部分的間二氮雜苯和間二氮雜苯的異構體。這種物質會使細菌自身的新陳代謝機能出現障礙,并且會導致細菌的遺傳性出現問題,直至死亡。脈沖強光中的200-280nm部分容易被吸收,光化作用主要是UVC。

        2.光熱作用

        雖然光化作用主要來自于UVC,但脈沖強光的UVA和UVB部分也起著一定的殺菌作用。當輻射劑量達到一定的水平,UVA和UVB可以使細胞的表面溫度迅速升高至130°C,從而破壞細菌的細胞壁,使細胞液蒸發,徹底破壞細胞結構,導致死亡

        二、脈沖強光對大腸桿菌的殺菌實驗

        1.實驗裝置以及參數

        自制脈沖強光殺菌裝置,該裝置采用電容式脈沖發生電路,手動控制,使用直管型脈沖強光燈做脈沖光源,用半圓柱形反光面對脈沖光源聚光。經測試,裝置所發出脈沖強光波長范圍為200~1100nm, 脈沖強光的脈沖寬度為20μs,輸入能量為644J。該裝置光照強度、閃照次數、閃照間隔、受照射物體離光源的距離均可調節控制。

        2.實驗方法

        2.1菌液的制備 

        將斜面試管中的大腸桿菌活化,在無菌超凈工作臺中接種于無菌水中, 接種量控制在106 ~107個/ml。

        2.2處理方法 

        每個直徑為75 mm平皿盛入一定體積的待處理菌液,放在殺菌處理室中央,與光源地距離2 cm,按照設定的工藝參數進行脈沖強光閃照處理,每次重復試驗3次。

        2.3試驗參數設置 

        光照強度: 0. 2, 0. 25, 0. 3, 0. 375,0. 5, 0. 625, 0. 75 J /cm2 ; 閃照次數: 1, 2, 4, 8, 16;菌液厚度:3. 4, 6. 8, 10. 2, 13. 6, 17 cm;菌液透光率: 1, 2, 4, 8, 16, 32;菌液濃度(稀釋倍數) : 10, 100, 1 000倍。

        2.4大腸桿菌致死檢驗 

        將處理完的菌液按1 ∶10 稀釋,選取10- 2 , 10- 3 , 10- 4 , 10 - 5 , 10 – 6,5個稀釋度,每個稀釋度做3次重復試驗,記數時取平均值。菌檢使用蛋白胨培養基。經培養后與對照組(未經處理的同樣菌種)進行比較。

        將處理過的菌用平板計數法進行活菌數的檢測。

        殺菌率= [ (對照殘菌數- 處理殘菌數) /對照殘菌數]×100%

        選擇光照強度、閃照次數、菌液厚度、菌液透光率、菌液濃度作為影響因素。

        3. 實驗結果

        3.1 光照強度對殺菌效果的影響

        光照強度與殺菌率成正比,殺菌率隨光照強度增加而增加,當光照強度為0.75J/cm2 時大腸桿菌完全至死。

        3.2 閃照次數對殺菌效果的影響

        在光照強度為0.5J/cm2,菌液厚度3.4 mm,菌液透光率為100的情況下,采用不同的閃照次數進行處理。閃照次數與殺菌率成正比,殺菌率隨閃照次數增加而增加。                

        3.3 菌液厚度對殺菌效果的影響

        在透光率為1的情況下,菌液厚度與殺菌率成反比,菌液液層越厚,殺菌越低。當透光率為100時,改變菌液厚度,殺菌率基本沒有變化。由此得出,菌液厚度與菌液透光率相互影響,一定菌液厚度只有在一定透光率下才影響殺菌效果,反之,也成立.        

        從以上結果分析可看出,脈沖強光殺菌對于大腸桿菌的殺菌效果是十分顯著的,在幾個脈沖就可達到完全致死,與傳統紫外線殺菌相比,在相同的殺菌效果下,殺菌處理時間更快,該技術是一種具有廣闊前景的殺菌技術,對其他微生物殺菌效果如下表: 

        菌   種

        處 理 方 式

        殺 滅 效 果

        來   源

        大腸桿菌

        輻照強度0.5J/cm2

        閃照16次

        6個數量級

        東北林業大學林學院

        沈陽農業大學食品學院

        枯草芽孢桿菌

        輸入能量700J

        閃照30次

        5個數量級

        華南理工大學食品生物工程學院

        單核細胞增生李斯特菌

        單次輸入3J

        閃照200次

        4個數量級

        蘇格蘭斯特拉斯克萊德大學生物科學和生物技術學院

        沙門氏菌

        單次輸入3J

        閃照200次

        4個數量級

        蘇格蘭斯特拉斯克萊德大學生物科學和生物技術學院

        金黃色球菌

        輻照強度5.6J/cm2

        閃照5S

        8個數量級

        美國賓夕法尼亞州立大學農業和生物工程學院

        釀酒酵母菌

        輸入能量700J

        閃照30次

        7個數量級

        華南理工大學生物工程學院

        啤酒酵母菌

        單次輸入7J

        閃照50次

        6-8個數量級

        比利時根特大學食品微生物學和食品化學實驗室

        黑曲霉菌

        輸入能量700J

        閃照40次

        4個數量級

        華南理工大學生物工程學院

        皰疹病毒HSV-1

        1.0 J/cm2的總劑量

        5個數量級

        英國赫特福特郡生物食品研究所

        牛疹病毒

        2.0 J/cm2的總劑量

        4-8個數量級

        英國赫特福特郡生物食品研究所

        甲型肝炎病毒

        2.0 J/cm2的總劑量

        5個數量級

        英國赫特福特郡生物食品研究所

        相關標簽:殺菌技術廠家

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