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大米中霉菌的微波杀菌工艺及机理研究

李科静  
【摘要】:稻谷是我国主要的粮食作物之一,其种植面积约占粮食作物总面积的1/4,年产量约占粮食总产量的2/5,经清理、砻谷、辗米等加工操作后的大米约1.27亿吨。大米在储藏过程中易受霉菌污染而发生霉变,我国每年因大米霉变造成的损失约100万吨。在当今世界粮食价格飞涨、供求短缺、自然灾害频发的形势下,粮食的安全和长期储藏是亟待解决的问题之一。近年来,微波杀菌技术因具有快速、高效、安全和环保等特点,被广泛用于食品工业中。因此,本文应用微波技术对大米中分离的优势霉菌进行了杀菌工艺和机理的研究。首先对导致大米霉变的优势菌种进行分离鉴定,然后研究微波杀菌工艺及动力学过程,最后通过细胞膜通透性、呼吸链脱氢酶活性、细胞表面形态的变化对微波杀灭霉菌的机理进行探究。 1.从霉变大米上分离鉴定出的优势菌属分别为:曲霉属、青霉属、根霉属、木霉属四个菌属,主要有黄曲霉、烟曲霉、构巢曲霉、杂色曲霉、焦曲霉、米曲霉、黑曲霉、黄绿青霉、岛青霉、缓生青霉、产紫青霉、米根霉、康宁木霉等13种霉菌。 2.为了研究微波处理对大米中黄曲霉的杀菌效果,以黄曲霉为研究对象,孢子减少对数周期为指标,考查了微波功率、微波时间和装载量对黄曲霉孢子减少对数周期的影响,在单因素试验的基础上,采用响应面法优化了微波杀菌工艺,并建立了相应的回归方程。结果表明:微波功率231W、微波时间32s、装载量34g为最佳优化条件。 3.以黑曲霉为研究对象,应用响应面法对大米中黑曲霉的微波杀菌工艺进行优化研究,考查微波功率、微波时间和孢子悬液体积对大米黑曲霉孢子减少对数周期的影响,并建立相应的模型。结果表明最佳工艺条件为:微波功率231W、微波时间4min、孢子悬液体积97mL。与水浴加热法相比,微波法的杀菌效果是其杀菌效果的8.5倍。 4.为了研究微波处理霉菌过程中的致死动力学变化规律,以分离鉴定的优势霉菌黄曲霉、构巢曲霉、黄绿青霉、岛青霉为研究对象,在微波功率231W、微波时间4min、菌悬液体积97mL条件下,选取SWeibull、Slogistic和Dose-response三种数学模型来拟合微波致死动力学过程。以精确因子、偏差因子、均方根误差、均方误差和决定系数作为模型拟合度优劣的评价指标。结果表明:Dose-response模型能更好的描述黄曲霉、构巢曲霉、黄绿青霉的微波致死动力学过程;SWeibull模型能更好的描述岛青霉的微波致死动力学过程。 5.为了探究微波杀菌机理,对黄曲霉、构巢曲霉、黄绿青霉、岛青霉在微波功率231W、微波时间4min、菌悬液体积97mL条件下进行微波处理,测定四种霉菌的生长量;蛋白质、DNA和电解质的渗透率;脱氢酶的活性及金属离子的含量,并应用原子力显微镜和扫描电镜观察微波处理前后霉菌孢子和菌丝的形态变化,同时以未处理和水浴处理作对照。结果表明:微波杀灭霉菌的过程中存在非热效应。


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