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脉冲强光杀菌

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脉冲强光对微生物的杀菌效果

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脉冲强光对微生物的杀菌效果

发布日期:2016-10-12 作者: 点击:

脉冲强光是一项有望取代传统的物理和化学杀菌手段的新技术,它是利用瞬时的、高强度的脉冲光能量,有效杀灭暴露在食品和包装材料表面或水中的细菌、霉菌、 孢子、病毒、原生质、休眠孢子等各类微生物以及食品中的内源酶。脉冲强光对各类微生物杀菌效果都非常明显,而且它是一种无汞、低热、无副产物的新型杀菌技 术。

一、脉冲强光杀菌机理

1.光化作用

由于细菌的细胞中含有细菌的遗传信息核酸,当核酸被脉冲强光照射时会大量吸收紫外光,从而在体内形成一部分的间二氮杂苯和间二氮杂苯的异构体。这种物质会使细菌自身的新陈代谢机能出现障碍,并且会导致细菌的遗传性出现问题,直至死亡。脉冲强光中的200-280nm部分最易被吸收,光化作用主要是UVC。

2.光热作用

虽然光化作用主要来自于UVC,但脉冲强光的UVA和UVB部分也起着一定的杀菌作用。当辐射剂量达到一定的水平,UVA和UVB可以使细胞的表面温度迅速升高至130°C,从而破坏细菌的细胞壁,使细胞液蒸发,彻底破坏细胞结构,导致死亡

二、脉冲强光对大肠杆菌的杀菌实验

1。实验装置以及参数

自制脉冲强光杀菌装置,该装置采用电容式脉冲发生电路,手动控制,使用直管型脉冲强光灯做脉冲光源,用半圆柱形反光面对脉冲光源聚光。经测试,装置所发出脉冲强光波长范围为200~1100nm, 脉冲强光的脉冲宽度为20μs,最大输入能量为644J。该装置光照强度、闪照次数、闪照间隔、受照射物体离光源的距离均可调节控制。

2。实验方法

2。1菌液的制备 

将斜面试管中的大肠杆菌活化,在无菌超净工作台中接种于无菌水中, 接种量控制在106 ~107个/ml。

2.2处理方法 

每个直径为75 mm平皿盛入一定体积的待处理菌液,放在杀菌处理室中央,与光源地距离2 cm,按照设定的工艺参数进行脉冲强光闪照处理,每次重复试验3次。

2.3试验参数设置 

光照强度: 0. 2, 0. 25, 0. 3, 0. 375,0. 5, 0. 625, 0. 75 J /cm2 ; 闪照次数: 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;菌液浓度(稀释倍数) : 10, 100, 1 000倍。

2.4大肠杆菌致死检验 

将处理完的菌液按1 ∶10 稀释,选取10- 2 , 10- 3 , 10- 4 , 10 - 5 , 10 – 6,5个稀释度,每个稀释度做3次重复试验,记数时取平均值。菌检使用蛋白胨培养基。经培养后与对照组(未经处理的同样菌种)进行比较。

将处理过的菌用平板计数法进行活菌数的检测。

杀菌率= [ (对照残菌数- 处理残菌数) /对照残菌数]×100%

选择光照强度、闪照次数、菌液厚度、菌液透光率、菌液浓度作为影响因素。

3. 实验结果

3.1 光照强度对杀菌效果的影响

光照强度与杀菌率成正比,杀菌率随光照强度增加而增加,当光照强度为0。75J/cm2 时大肠杆菌完全至死。

3。2 闪照次数对杀菌效果的影响

在光照强度为0.5J/cm2,菌液厚度3.4 mm,菌液透光率为100的情况下,采用不同的闪照次数进行处理。闪照次数与杀菌率成正比,杀菌率随闪照次数增加而增加。                

3.3 菌液厚度对杀菌效果的影响

在透光率为1的情况下,菌液厚度与杀菌率成反比,菌液液层越厚,杀菌越低。当透光率为100时,改变菌液厚度,杀菌率基本没有变化。由此得出,菌液厚度与菌液透光率相互影响,一定菌液厚度只有在一定透光率下才影响杀菌效果,反之,也成立.        

从以上结果分析可看出,脉冲强光杀菌对于大肠杆菌的杀菌效果是十分显著的,在几个脉冲就可达到完全致死,与传统紫外线杀菌相比,在相同的杀菌效果下,杀菌处理时间更快,该技术是一种具有广阔前景的杀菌技术,对其他微生物杀菌效果如下表: 

菌   种

处 理 方 式

杀 灭 效 果

来   源

大肠杆菌

辐照强度0。5J/cm2

闪照16次

6个数量级

东北林业大学林学院

沈阳农业大学食品学院

枯草芽孢杆菌

输入能量700J

闪照30次

5个数量级

华南理工大学食品生物工程学院

单核细胞增生李斯特菌

单次输入3J

闪照200次

4个数量级

苏格兰斯特拉斯克莱德大学生物科学和生物技术学院

沙门氏菌

单次输入3J

闪照200次

4个数量级

苏格兰斯特拉斯克莱德大学生物科学和生物技术学院

金黄色球菌

辐照强度5.6J/cm2

闪照5S

8个数量级

美国宾夕法尼亚州立大学农业和生物工程学院

酿酒酵母菌

输入能量700J

闪照30次

7个数量级

华南理工大学生物工程学院

啤酒酵母菌

单次输入7J

闪照50次

6-8个数量级

比利时根特大学食品微生物学和食品化学实验室

黑曲霉菌

输入能量700J

闪照40次

4个数量级

华南理工大学生物工程学院

疱疹病毒HSV-1

1.0 J/cm2的总剂量

5个数量级

英国赫特福特郡生物食品研究所

牛疹病毒

2.0 J/cm2的总剂量

4-8个数量级

英国赫特福特郡生物食品研究所

甲型肝炎病毒

2.0 J/cm2的总剂量

5个数量级

英国赫特福特郡生物食品研究所

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