徽省合肥市屯溪路号邮编合肥工业大学化工学院文摘该研究主要是针对超高压和溶解的二氧化碳对微生物的协同作用。该研究的目的是为了减少传统超高压技术的压力以便于使得更加经济可行。超高压和溶解二氧化碳处理在液体中悬浮的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，与仅仅超高压处理在液体中悬浮的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，前者具有更强的杀菌作用。为了加强二氧化碳的影响，种新的设备被设计出来了，该设备能够溶解，保留和测量二氧化碳的浓度。其结果显示出在，.二氧化碳和和.二氧化碳处理大肠杆菌能够使大肠杆菌降低个对数级。然而在仅和处理大肠杆菌时仅降低.和.个对数级。对金黄色葡萄球菌来说，在，.二氧化碳协同处理金黄色葡萄球菌将菌落数降低个对数级以上，然而金黄色葡萄球菌将菌落数降低.个对数级仅在处理金黄色葡萄球菌时。标准电子显微镜照片表明了细菌的形貌的严重的变化在超高压和溶解的二氧化碳对微生物的协同处理以后。相反，细胞仅在超高压处理时还是相对圆滑的。在经过超高压处理后的细菌碘化丙碇荧光染色被观察来确定渗透性的变化。其结果表示超高压和溶解的二氧化碳也促进了细胞膜渗透性的变化。这可以推断出二氧化碳在细菌细胞膜上富集和在超高压下渗透性的变化解释了细胞膜的损坏和细胞的死亡。关键字协同灭活二氧化碳的溶解超高压大肠杆菌金黄色球菌介绍超高压灭菌能够替代巴氏加热灭菌，在液相和固相食品体系中来保存营养是最有前景的非加热的灭菌工艺。为了提高超高压的效率，减少操作压力和保压时间是很有必要的，这能够减少工艺过程费用。除了处理的压力，细菌的耐压性也是个重要的参数，这主要取决于细菌的种类和处理条件。通常来说，要求超高压压力超过或者更高的压力来达到灭活效率这已经限制了在超高压技术方面商业上的突破。最近，为了减少灭活的压力，不同的协同有效条件得到了更多的关注，和些共同条件已经被研究来优化工艺过程和超高压灭活机理。这些联合的因数包括抗菌素，和合适的温度。抗菌素来自于大自然，例如尼生素，片球菌素，溶解酵素和乳过氧化物酶已经和超高压协同处理细菌来查看灭菌效果。这已经发现如溶解酵素和抗菌剂能够有效灭活的革兰氏阳性的细菌。由于来自外层细胞膜的保护和多肽类和酶的抵抗，抗生素对革兰氏阴性的细菌更加不明显，尽管超高压在定程度能够提高其敏感程度。乳过氧化物酶和超高压起处理大肠杆菌并不能提高灭活效果。在和适宜的温度协同超高压处理细菌，表明了非常有效的灭菌效果。这些不同的因素能够对耐压和对压力敏感的食品细菌的灭菌效果。二氧化碳是另种抑制细菌生长的化合物。和所提到细菌素和尼生素，小分子非极性的二氧化碳在超高压下能够渗透革兰氏阳性和革兰氏阴性的细菌，这会导致细菌细胞膜的有效破坏。二氧化碳和超高压协同处理不同种类的细菌包括芽孢杆菌，大肠杆菌，金黄色葡萄球菌的灭活机理已经被阐明。在二氧化碳相区，超临界或接近临界二氧化碳被用来灭菌，这个过程和超高压起处理细菌在二氧化碳中。在技术中，二氧化碳气体压力般在到和在到之间和保压以上来灭菌。超高压能够被认为是比二氧化碳气体压力处理更安全和更经济的。然而，这挑战仍然存在在给定的二氧化碳浓度和可行的包装的超高压处理。因此，协同灭活效果已经被限制在低二氧化碳浓度和超高压处理。在当前工作，我们发展了种先的方法去溶解二氧化碳和维持二氧化碳在溶液介质中。在超高压和不同浓度的溶解二氧化碳处理细菌大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在更强的灭活效果已经被阐明。这细菌在超高压协同二氧化碳和仅超高压处理后的细胞形态的变化和膜渗透的变化已经在标准电子显微镜下观察，和用碘化丙碇染色来册荧光来确定细胞膜前后渗透性的变化。这结果能够能够提供有效的灭活效果在温和的超高压压力和更好的超高压和溶解二氧化碳的协同灭活效果！材料和方法.微生物和生长条件种微生物金黄色葡萄球菌和大肠杆菌细菌被用来检测机理。它们被接种在接近.的营养肉汤中或者接种在没有在搅拌直到达到固定相。细胞浓度般.二氧化碳溶解度和超高压处理二氧化碳溶解度和超高压处理已经被显示在图。为了溶解二氧化碳使其在特定的浓度和维持二氧化碳在营养肉汤在的渗透性，我们发明并且发明了耐压瓶其容量在，其外径为和.的不锈钢壁。细菌悬浮液被转移到耐压瓶中为了充二氧化碳。耐压瓶充二氧化碳通过钢瓶在.和在到之间。然后钢瓶在超高压的环境中。耐压瓶被转移到高压中，细胞严重变形当在超高压釜中。在刚瓶允许的内外压能够被精确计量为了保证在压力下能够使二氧化碳溶解和使细胞变形在超高压下！压力等级在升的高压容器中，其容器内径为，的高度和高压泵。这容器加热和冷却主要是通过容器壁。压力是通过液体作为传递介质的。在实验开始时，细菌样本和压力介质要预先加热到实验温度通过热水温度。在加压过程中，容器器壁的温度在到之间。加压时间和泄压时间在之内。这样本在钢瓶中将经历温度升高和升压然后温度下降。绝热加热的影响在加压处理中是热传导。因为热量将会消散，其最后的温度将降低，这温度是指的的是初始温度。作为对比，样品在没有二氧化碳处理是无菌的在的无菌瓶中在相同的条件下。表二氧化碳的溶解在大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的在无超高压处理的灭菌的影响.二氧化碳浓度的测量我们的目的之是在不同二氧化碳浓度和超高压的协同作用的杀菌作用。因此，测量准确测取二氧化碳浓度是很重要的，以便于确定实验条件。二氧化碳在钢瓶中的释放出的二氧化碳导入的.氢氧化钠溶液中通过吸收和中和反应来确定二氧化碳的浓度。吸收二氧化碳后的溶液，溶液中主要是碳酸氢钠因为氢氧化钠是过量的，过量的氢氧化钠是通过.的氯化氢来中和的。滴定的终点分别为.和样品中二氧化碳浓度计算和释放是标准的，二氧化碳的在标准状态下的压力是。.金黄色葡萄球菌和和大肠杆菌和在压力处理和不同二氧化碳浓度在和和和.生存能力细胞悬浮液连续的被稀释，并且的稀释液被导入含有琼脂的培养皿中。培养皿在培养，菌落数就可以被计量。微生物的生存率的表达是通过来表达。金黄色葡萄球菌大肠杆菌压力压力.二氧化碳浓度对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭活作用在和在下.固定和标准电子显微镜的观察所有处理和未处理的细胞悬浮液在转下离心然后再悬浮在缓冲盐溶液中。悬浮液被弃掉来固定离心后的细胞膜，细胞膜立即被预定用.戊二醛，.然后用.的戊二醛。离心管用的淋洗。这样品然后用浓度递增的，和乙醇脱水次。这样，细胞将被冻干，在标准电子显微镜下观察。.细胞染色和荧光观察细胞膜渗透性的变化用碘化丙碇染色，样品将被离心和离心后在中悬浮。图.的碘化丙碇在中增加到浓度。然后通过碘化丙碇细胞悬浮液用流式细胞仪下观察。黑白图像表明了总的细胞量。荧光的强度代表了膜渗透的变化。每次测量，至少个细胞被计量。未处理的处理和二氧化碳和二氧化碳无二氧化碳无二氧化碳.标准电子显微镜下观察大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。是大肠杆菌细胞。是未处理的是.二氧化碳和和图是金黄色葡萄球菌。是未处理的在.二氧化碳和和是仅在下。所有的超高压处理下下。结果.二氧化碳的作用和大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生存能力为了确定溶解二氧化碳对两种细菌的生存能力的影响，细菌悬浮在没有超高压处理的二氧化碳溶液中条件是温度。结果显示在表中。在前，金黄色葡萄球菌含量保持不变和大肠杆菌增加点。后对这两种细菌的的含量都有所减少。溶解的二氧化碳在这些浓度下表现出了杀菌作用但是在最适宜的温度下内的没有体现杀菌因素的影响。.超高压和二氧化碳的协同作用对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌作用金黄色葡萄球菌浮液液在不同二氧化碳浓度下和没有二氧化碳和到下处理。结果显示在图中。没有二氧化碳处理的样品显示出了高的灭菌效果在前期的报告中。在下金黄色葡萄球菌处理后，灭活效果仅仅为.个对数级。在下.,.,.三种不同二氧化碳的浓度下和超高压起处理细菌。由于细菌悬浮在溶解的二氧化碳的介质中，协同作用非常明显,在时下灭活效果达个对数级。与在仅在下处理灭活效果只能达到.个对数级，二氧化碳的协同作用使灭活效果达个对数级。大肠杆菌悬浮液在到下超高压处理，在有和没有二氧化碳下处理。在图中所示，协同作用明显体现在下，在和.和和.或.二氧化碳条件下灭活效果达个对数级。结果显示出大肠杆菌比金黄色葡萄球菌对压力更敏感。由于压力在到下变化，协同作用仍然能够造成个对数级的下降当与仅仅压力处理时。由于个相似的灭活等级，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在比报告中的和小，仅仅在超高压处理细菌时。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌协同作用的灭活效果下降的很明显在时，显示在.和中。我们选出种最高二氧化碳浓度的前组实验中观察温度的影响。对金黄色葡萄球菌来说，相同的二氧化碳浓度在.和下，在时灭活效果达.个对数级，而在时只有.个对数级.。对大肠杆菌，在相同的二氧化碳浓度.和下，在仅有.个对数级，而在时仅有.个对数级.。当温度从减少到时，大肠杆菌的压力得从上升到。.二氧化碳的浓度对协同作用的影响在时金黄色葡萄球菌和大肠杆菌仅在超高压和下处理灭活效果不明显，这造成.和.的对数级的下降。灭活等级的迅速增加随着二氧化碳浓度的上升，对金黄色葡萄球菌在二氧化碳浓度在.和大肠杆菌在二氧化碳浓度.达到最大的灭活效果在.。对金黄色葡萄球菌来说，要达到高的协同效果，需要稍高的二氧化碳的浓度。换句话说，金黄色葡萄球菌比大肠杆菌在协同处理和仅超高压处理有抵制力更大。.仅超高压处理和协同处理对细胞形态的变化大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的标准电子显微镜图在显示在.中。未处理的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌显示出圆滑的细胞.和。在经过仅超高压处理和超高压和二氧化碳协同处理细胞形态发生明显的变化。大肠杆菌在下和二氧化碳处理后显示出细胞严重的变形和粗糙的表面和很多凹的表面和破裂的细胞，然而仅在压力下细胞形态仍旧光滑和连续.。表显示出在超高压和二氧化碳起处理细菌能够引起近细胞形态的变化。标准电子显微镜仍旧显示出金黄色葡萄球菌在下主要维持他们的形貌除了些凹陷.。然而，在二氧化碳处理下在相同的压力下，严重的内陷和收缩在细胞中发生，表明了细胞膜的变化和破坏.。没有细胞被破坏在实验中，这是在前期试验报告中所不同的。.细胞膜完整.表明了细胞膜渗透性的变化通过不同的处理。未处理的样品被表明了没有没染色。在仅超高压处理的细菌只有小部分的细菌被染色，这表明了绝大部分细菌任然保持了细菌细胞的完整性。在溶解二氧化碳和超高压处理的细胞膜渗透性的变化从.变化到.和.变化到.对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在二氧化碳宁都在.和.条件下。然而，渗透性的变化不能达到完整的的渗透性的变化，然而在温度处理条件下，灭活可以达到完整的程度。讨论金黄色葡萄球菌，球形，革兰氏阳性兼厌氧性细菌，是以种最耐高压的细菌。据报道，金黄色葡萄球菌，在超高压下造成大约个对数级的灭菌效果，在仅在下灭菌效果非常明显。当超高压与低浓度的二氧化碳在在溶液中，