高压联合适度温度及肽聚糖片段对芽孢灭活的影响

高压处理 (HPP) 是一种很有前途的食品非热加工方法。然而，使用HPP实现芽孢灭活和商业灭菌通常需要极高的压力和温度。在这项研究中，研究了HPP、中等温度和肽聚糖片段 (PGF) 的联合处理对芽孢灭活的影响。在80℃下用200 MPa和1 mg/mL PGF联合处理20分钟，分别导致枯草芽孢杆菌168的灭活率为8.6 个对数，以及产孢梭菌PA3679芽孢减少率为5个对数以上。HPP、PGF和温度对芽孢灭活具有强烈的协同作用。通过使用荧光分析比较处理对内膜流动性和芽孢结构变化的影响，提出了一种可能的灭活机制。芽孢首先被HPP和PGF触发进入萌发过程的第一阶段，然后立即被温和的热量灭活。这种新颖的加工方法可以作为确保食品工业商业灭菌的替代方法。

如图1所示，肽聚糖片段处理可以诱导芽孢萌发，并且这与一种保守的真核样Ser/Thr膜激酶PrkC有关。当缺失这个酶后，肽聚糖片段不能刺激芽孢萌发，因此不释放DPA，同时芽孢保持热抗性。而含有PrkC的野生型枯草芽孢杆菌及产孢梭菌可以被诱导萌发。

图1 肽聚糖片段处理导致芽孢萌发

经37℃肽聚糖片段处理20 min后，芽孢很可能已完成皮层降解和内膜延伸，进入萌发第二阶段，造成相对发射光向490nm 方向移动，这可能是造成广义极化值降低的原因。另一方面，经80℃压力和肽聚糖片段联合处理后，B. subtilis 168和C. sporogenes PA3679芽孢的广义极化值并没有随着时间的推移而发生变化，说明这些芽孢的内膜仍然处于凝胶状态，说明这些芽孢尚未进入萌发第二阶段。同时，此条件下芽孢的皮层尚未完全降解，内膜也尚未完全延伸。证明肽聚糖片段和压力会诱导芽孢释放DPA并丧失耐热性，但芽孢仍处于萌发阶段I，并于80℃被灭活。

图2 不同处理条件下芽孢内膜的流动性变化

如图3所示，肽聚糖片段和压力联合处理导致芽孢内膜及皮层受损，因此PI及SYTO16染料可以进入芽孢内膜。

图3 肽聚糖片段和压力联合处理导致芽孢内膜及皮层受损

参考文献：10.1016/j.foodres.2021.110615