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牛奶中芽孢杆菌的形成与控制

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  • 发布时间:2024-05-27 11:19
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【概要描述】

牛奶中芽孢杆菌的形成与控制

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一、芽孢概述

芽孢(Spore)是芽孢杆菌属(Bacillus)和梭菌属(Clostridium)等细菌营养体在环境胁迫(如低温、干旱和营养缺乏等)条件下形成的一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠体,对各种物理和化学杀菌处理有极强的抗性。

芽孢杆菌广泛存在于土壤、牛舍、饲草等奶牛生活环境中,而生牛乳因其丰富的营养条件,成为芽孢杆菌天然的培养基。因此,生牛乳中经常会检出部分芽孢杆菌,生牛乳经巴氏杀菌和超高温瞬时灭菌后会有少量芽孢残留,后期在适宜的条件下会大量繁殖为营养体细胞,生牛乳中芽孢杆菌的多少、种类直接影响牛乳后期的质量。同时,芽孢杆菌还可以产生脂肪酶和蛋白酶,能分解牛乳中的脂肪和蛋白质,造成牛乳结块、产生苦味、脂肪上浮,使牛乳变质,严重影响产品品质和货架期。

二、芽孢结构与形成

芽孢具有同心壳层形式的多层结构,其多层次结构是芽孢抗逆性的基础。芽孢的结构分别是:孢外壁、芽孢衣、外膜、皮层、芽孢核心。

其中,孢外壁和芽孢衣构成芽孢抵御外界环境的第一道屏障。孢外壁主要含脂蛋白,通透性较差,只存在于某些种属(如蜡样芽孢杆菌、艰难梭菌等)的芽孢结构中。芽孢衣是由多种蛋白质组成的多层结构,可保护芽孢免受酶和表面活性剂等物质的损伤。芽孢外膜是芽孢形成的必需结构,但其在芽孢萌发和抵御外界损伤过程中均不起作用。皮层由交联度低的肽聚糖构成,形成了芽孢物理上的刚性结构,可有效保持芽孢的低水分含量。另外,芽孢衣和皮层中分别含有皮层水解酶,可在芽孢萌发时水解皮层,打破芽孢的休眠状态。

细菌的芽孢形成过程从形态学上可分为以下五个阶段:

a.轴丝形成

DNA浓缩,形成束状染色质;

b.极性隔膜形成

细胞膜内陷形成极性隔膜,该隔膜将菌体分离成遗传物质相同但体积不同的前芽孢和母细胞两部分;

c.裹吞作用

母细胞细胞膜快速增长,裹吞前芽孢形成双层膜结构;

d.皮层、芽孢衣形成

前芽孢双膜间开始合成肽聚糖等物质形成初生芽孢壁、皮层和芽孢衣,母细胞产生大量 Ca-DPA 并将其泵入前芽孢中以置换前芽孢核区水分;

e.芽孢成熟

母细胞裂解,释放成熟芽孢。

 

三、生牛乳中芽孢杆菌种类

有研究表明,通过对北方地区30余家牧场生牛乳样品进行需氧芽孢杆菌及嗜热需氧芽孢杆菌分离鉴定。通过形态学、生理生化和分子生物学3种方法进行鉴定,共分离出10株芽孢杆菌,其中3株为嗜热需氧芽孢杆菌,分别为地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和克劳氏芽孢杆菌;另外7 株为需氧芽孢杆菌,分别为蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、明胶芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和环状芽孢杆菌,分离出的需氧芽孢杆菌较嗜热需氧芽孢杆菌多。

据资料报道,生牛乳中最易污染的芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌及环状芽孢杆菌等,在污染生牛乳的芽孢杆菌中,检出率最高的是枯草芽孢杆菌占30%,其余依次为蜡样芽孢杆菌19%、短小芽孢杆菌11%、环状芽孢杆菌8%、缓慢芽孢杆菌8%、栗褐芽孢杆菌3%。

四、生牛乳中芽孢杆菌来源

有研究通过对北方地区牧场采集的100份样品(18份生牛乳样品和82份环境样品)进行芽孢杆菌分离鉴定,从中分离出47株蜡样芽孢杆菌样本。对其进行溯源后发现芽孢杆菌在环境中普遍存在,结果如下:

 

 

五、常见杀灭芽孢杆菌的方法

杀灭芽孢最常用的手段包括热处理和消毒剂杀灭等方法,其中热处理通过诱导芽孢萌发降低芽孢抗逆性后,配合后续处理灭活芽孢或直接破坏芽孢结构达到杀灭芽孢的目的。

热处理

热处理技术是一种常用的杀菌方法,其作用位点主要为皮层和内膜,高温破坏芽孢皮层、损伤内膜完整性,导致孢内物质泄漏和热抗性降低,进而杀灭芽孢。

有研究发现水、全脂牛奶、米粥等介质中的枯草芽孢杆菌芽孢的耐热性不同:水中芽孢的耐热性最弱,米粥中芽孢的耐热性最强,该现象可能与食物的粘稠度和脂肪等成分对微生物的保护作用有关。

过氧乙酸消毒剂灭菌处理

适宜条件下的合适浓度消毒剂也可以达到对芽孢杆菌的杀灭作用。一般情况下,选择过氧乙酸消毒剂针对性杀灭芽孢杆菌。

通过对汉隆过氧乙酸消毒剂在实验室条件下对蜡样芽孢杆菌进行了悬液定量杀菌试验,0.2%的过氧乙酸消毒剂作用10min,对蜡样芽胞杆菌的杀灭对数值>5。

 

 

 

过氧乙酸消毒剂具有杀菌作用时间快速、使用浓度低的优点, 使用后分解快, 无残留, 不会残留有毒物质, 不污染环境。

 

 

  

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发布时间:2020-09-07 17:12:06

 

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