0513-85596088
浸沒培養(yǎng)后孢子形成條件對萎縮芽孢桿菌孢子抗H2O2 滅活能力的影響
2024-07-31 17:06:04
浸沒培養(yǎng)后孢子形成條件對萎縮芽孢桿菌孢子抗H2O2 滅活能力的影響
在食品和制藥行業(yè)，生產和包裝中的無菌性在許多情況下極為重要。芽孢由于其高抵抗力，可以在巴氏滅菌和不充分的滅菌過程中存活下來，然后發(fā)芽，從而污染裝入非無菌容器中的無菌產品。因此，生產設施的無菌性和無菌生產的所有滅菌方法均經過初步驗證，定期使用所謂的生物指標（BI）進行測試。這些生物指示測試菌，對相應的滅菌過程具有明確的抵抗力。但對某些滅活方法（例如使用 H2O2）具有很高的抵抗力，而且市售BI的抵抗力差異很大。為此推薦本篇文章與大家一起學習，希望能對大家有所幫助。
內容
1.摘要
孢子的抗性形成，尤其是萎縮芽孢桿菌的抗性形成，長期以來一直是生物防御、制藥和食品工業(yè)科學研究的重點。在食品工業(yè)中，它被用作生物指示劑 (BI)，用于評估過氧化氫在加工和最終包裝線滅菌中的滅活效果。盡管用作生物指示劑的孢子已經生產多年，但人們對孢子形成條件對抗性的影響知之甚少，而孢子形成條件是隨機變異的潛在來源。因此，本研究考察了在生物反應器中浸沒生產過程中孢子抗性對溫度、pH 值和部分氧飽和度的依賴性。為此，在不同的孢子形成條件下生產孢子，并使用35%液態(tài)過氧化氫中的計數減少測試確定它們的抗性（由D值定義）。測試結果的統(tǒng)計分析表明，抗性與pH值呈二次依賴關系，中性pH下的D值最高。孢子形成溫度對抗性具有線性影響，溫度越高，D值越高。但是，這些因素相互作用，這意味著當pH值在一定范圍內時，溫度才會影響抗性。孢子形成過程中的氧飽和度沒有顯著影響。根據獲得的數據，可以開發(fā)一個模型，根據孢子形成條件來計算、預測和標準化BI的抗性。為此，BI制造商可以生產具有明確抗性的BI，以驗證無菌包裝/灌裝線中的滅菌效果，從而可靠地生產保質期長且安全的食品。
2.結果與討論
為了能夠研究孢子形成條件（pH、溫度、培養(yǎng)基中的氧飽和度）對孢子抗性的影響，開發(fā)了全因子實驗設計（DoE）。通過因子測試計劃，可以檢查多個因素對一個（或多個）目標變量的影響。本研究中的影響變量為溫度、pH 值和培養(yǎng)基的氧飽和度。對于有 2-3 個影響因素的情況，通常采用兩階段測試計劃，即每個影響變量都在兩個層面上進行檢驗（最小值和最大值）。
為了進行建模，在生物反應器中進行了初步測試以確定極值。極值設置為pH 6.0和8.5，中心點為7.25；對于溫度，它們被設置為 28 ℃ 和 40 ℃，中心點為 34℃；對于最低氧飽和度，它們被設置為10%、60% 和 35%。根據這個值范圍確定實驗計劃，并在指定的孢子形成條件下在生物反應器中產生孢子。收獲并純化產生的孢子后，以 25 ℃下對35%液態(tài)過氧化氫的D值來確定孢子的抗性。
表1顯示了具有孢子形成條件的全因子實驗設計以及由此產生的測量和計算的D值?？梢钥闯觯瑴y試系列的測量D值與調整后的模型的計算D值非常匹配。實驗編號9是一個例外，這就是為什么它沒有被包括在計算中。
16次測試系列的測量D值在40到197秒之間，與模型計算出的D值非常吻合。這可以通過在圖1中繪制測量的D值與計算出的D值來證實，r2 值為 0.93。模型對齊還表明，培養(yǎng)基中的氧飽和度對D值沒有顯著影響。
因此，在進一步的模型計算中不考慮氧飽和度。
根據D值，該模型得出一個方程（方程1），通過該方程可以預測模型范圍內的所有D值（如在極端情況下的影響因素溫度和pH值）。
利用該方程可以建立D值對溫度和pH值影響的三維預測模型（圖2）。
在pH為6.9和溫度為40℃時，D值最高，為 200 s。預期D值會隨著pH值的酸堿變化而下降。根據所選的pH值，溫度對D值的影響也不同。在pH值較低（例如6.0）時，D值對溫度呈現出非常強的線性依賴性，這意味著隨著溫度的升高，D 值也會增加。在pH 值為8.5時，升高溫度不會增加D值。這兩個影響變量之間的相互作用在圖3中變得明顯。
隨著pH值的增加，溫度的影響逐漸減小，溫度對D值的最大影響是在pH值6.0的微酸性條件下，當pH達到7.0 時，溫度對D值的影響會減弱，但仍然很大。從pH值7.8到8.5，溫度對D值不再有顯著影響。此外，pH對D值的影響也會根據溫度而變化。在28℃ 時，預期 pH 值為7.2時D值最高。在40℃時，預期pH 值為6.9 時D值最高。這意味著預期最大D值的pH值會隨著溫度升高而變化。
本研究表明，浸沒式生產的孢子對過氧化氫的抗性在很大程度上取決于 pH 值和溫度。pH 值對抗性有二次影響，這意味著存在一個最佳值，在該最佳值下抗性達到最大值。如果 pH 值進一步變?yōu)樗嵝曰驂A性，孢子的抗性也會降低。然而，抗性對溫度呈線性依賴性。隨著溫度升高，孢子對過氧化氫的抗性也會增加。應該注意的是，pH值和溫度之間存在相互作用，這意味著這些因素相互影響。在pH值中性和酸性范圍內，溫度的影響最強。當pH值變得更堿性時，溫度的影響會降低，直到溫度最終對抵抗力沒有影響。培養(yǎng)基的氧飽和度對孢子的抗性沒有顯著影響。
本研究未研究溫度和pH值與培養(yǎng)基或其成分（主要成分、濃度和錳、鐵、鋅、鈣等的存在）之間是否存在相互作用以及相互作用的程度，以及這是否會影響孢子對過氧化氫的抗性。孢子抗性的形成受到許多因素的影響，這些因素相互交織、相互影響或相互依賴。因此，未來不應再單獨或僅以最謹慎的態(tài)度來研究這些影響因素。
