酸化和滲透壓對(duì)不同狀態(tài)腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)的影響

石育嬌，董慶利,*，劉 弘*，曹翊婉，劉 箐

（1.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093；2.上海市疾病預(yù)防控制中心，上海 200336）

酸化和滲透壓對(duì)不同狀態(tài)腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)的影響

石育嬌1，董慶利1,*，劉 弘2,*，曹翊婉1，劉 箐1

（1.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093；2.上海市疾病預(yù)防控制中心，上海 200336）

為探討酸化和滲透壓對(duì)浮游態(tài)、分離態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)的影響，運(yùn)用Baranyi模型、修正的平方根模型分別建立了浮游態(tài)、分離態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)的一級(jí)、二級(jí)模型；同時(shí)研究了吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌在隨后不同環(huán)境下培養(yǎng)7 d后的生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明：在25 ℃條件下預(yù)培養(yǎng)72 h后，浮游態(tài)、分離態(tài)的腸炎沙門氏菌在隨后不同酸化和滲透壓環(huán)境中，于大多數(shù)條件下表現(xiàn)出了相似的生長(zhǎng)情況（P≥0.05）；但是在pH 5.0+ 0.0 g/100 mL NaCl、pH 7.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+4.0 g/100 mL NaCl 4 組環(huán)境中，2 種狀態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)曲線、生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)均表現(xiàn)出顯著性的差異（P＜0.05）。同時(shí)在pH 5.0～7.0和NaCl含量0.0～4.0 g/100 mL的范圍內(nèi)，建立的浮游態(tài)、分離態(tài)腸炎沙門氏菌一級(jí)、二級(jí)模型的決定系數(shù)R2較高，均方根誤差較?。荒Ｐ蛥?shù)Awmin、pHmin和模型評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)確因子、偏差因子均在可接受范圍內(nèi)。且在25 ℃條件下預(yù)培養(yǎng)72 h后，吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌的初始吸附量為（5.604±0.117）（lg（CFU/cm2））；在隨后不同的酸化和滲透壓環(huán)境下培養(yǎng)7 d后，隨著pH值的降低或NaCl含量的增加，吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌吸附量逐漸減小。本研究可為理解并控制食品加工過程中不同生理狀態(tài)的腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)提供理論依據(jù)。

酸化；滲透壓；腸炎沙門氏菌；生理狀態(tài)

在食品生產(chǎn)加工過程中，當(dāng)生產(chǎn)線被致病菌污染后，致病菌可吸附于設(shè)備表面，尤其是一些難以清洗或消毒的地方，從而形成吸附態(tài)的細(xì)菌[1]。致病菌在設(shè)備表面上吸附較長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)形成菌膜，且很難從設(shè)備表面清除；同時(shí)形成的菌膜對(duì)殺菌劑等具有一定的耐受性，對(duì)食品安全存在潛在威脅[2-3]。由于食品與生產(chǎn)設(shè)備的表面會(huì)有直接或者間接的接觸，吸附于設(shè)備表面的致病菌還可進(jìn)入食品，形成分離態(tài)的細(xì)菌，進(jìn)而污染食品[4]。同時(shí)，以浮游態(tài)形式存在于食品中的致病菌（浮游態(tài)的細(xì)菌）也是食品污染的重要來源之一[5]。其中分離態(tài)和浮游態(tài)的細(xì)菌與吸附態(tài)的細(xì)菌相比，生長(zhǎng)特性更快，對(duì)食品安全的威脅更大[6]。

關(guān)于酸化和滲透壓對(duì)沙門菌生長(zhǎng)影響的研究較多，并建立了大量的一級(jí)、二級(jí)模型[7-9]。但已有研究中的菌株大多是以浮游態(tài)形式預(yù)培養(yǎng)的[9-10]，而以吸附態(tài)形式預(yù)培養(yǎng)的研究較少。且有研究表明，致病菌不同的預(yù)培養(yǎng)狀態(tài)會(huì)影響其應(yīng)對(duì)隨后不同環(huán)境條件的行為[11]。Belessi等[6]建立了浮游態(tài)、分離態(tài)的單增李斯特菌在不同環(huán)境中的生長(zhǎng)/不生長(zhǎng)界面模型，發(fā)現(xiàn)浮游態(tài)、分離態(tài)的單增李斯特菌有不同生長(zhǎng)界面。而浮游態(tài)、分離態(tài)的腸炎沙門氏菌在隨后不同環(huán)境中的生長(zhǎng)情況缺少比較性的動(dòng)力學(xué)研究。同時(shí)對(duì)食品加工設(shè)備表面上（如不銹鋼表面）的沙門氏菌主要集中于研究其在不同環(huán)境中菌膜形成情況[12-13]，而缺少對(duì)形成菌膜后的沙門菌在隨后不同環(huán)境中生長(zhǎng)的研究。酸化和滲透壓是食品加工過程中常用到的技術(shù)，前期研究了酸化和滲透壓的不同處理順序?qū)δc炎沙門氏菌失活的影響[14]；而酸化（不同pH值）和滲透壓（不同NaCl含量）對(duì)不同狀態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)的影響需要加強(qiáng)開展。

本研究旨在建立酸化和滲透壓對(duì)浮游態(tài)、分離態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)影響的預(yù)測(cè)模型；同時(shí)研究吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌在隨后不同環(huán)境中培養(yǎng)7 d后的生長(zhǎng)情況，從而模擬食品加工過程中不同生理狀態(tài)的腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)過程，減少腸炎沙門氏菌污染食品事件的發(fā)生，為微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作提供參考，完善風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系[15]。

1材料與方法

1.1 材料與試劑

腸炎沙門氏菌（Salmonella enteritis ATCC 13076）購(gòu)于美國(guó)模式菌種保藏中心，于-80 ℃瓷珠菌種保藏管中保藏。

沙門菌選擇性（hektoen enteric agar，HE瓊脂）培養(yǎng)基、大豆酪蛋白瓊脂（tryptose soya agar，TSA）培養(yǎng)基、胰蛋白胨大豆肉湯（tryptose soya broth，TSB）培養(yǎng)基 青島海博生物技術(shù)有限公司；乳酸、氫氧化鈉、NaCl、丙酮、鹽酸（均為分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JJ500型電子天平 江蘇常熟市雙杰測(cè)試儀器廠；SW-CJ-1FD型無菌操作臺(tái) 江蘇蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；YXQ-LS-75S11型高壓滅菌鍋 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HWS-150型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 上海比朗儀器有限公司恒溫恒濕培養(yǎng)箱；THZ-103B型恒溫培養(yǎng)搖床 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；Avanti J-20XP型離心機(jī) 上海恪敏生物科技有限公司；XW-80A旋渦混合儀 上海精科實(shí)業(yè)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌株與菌懸液制備

將保藏于-80 ℃瓷珠菌種保藏管中的腸炎沙門氏菌（ATCC 13076）劃線接種至TSA培養(yǎng)基上，置于（4.0± 0.5）℃冰箱中臨時(shí)保存。臨用前從TSA培養(yǎng)基上取一環(huán)菌苔，接種于100 mL的TSB培養(yǎng)基中，于37 ℃、110 r/min的搖床上培養(yǎng)至菌體達(dá)到穩(wěn)定期（16～18 h）備用[15]。

1.3.2 腸炎沙門氏菌菌膜的形成

選用不銹鋼片（3 0 4奧氏體不銹鋼，50 mm×20 mm×0.8 mm，2B面）為腸炎沙門氏菌菌膜形成的介質(zhì)。臨用前將不銹鋼片置于丙酮中浸泡一夜，以除去其表面上的食物碎片和油脂。然后將不銹鋼片置于5 mol/L鹽酸中浸泡15 min，再依次用洗滌劑、自來水、蒸餾水清洗，再于空氣中干燥1 h，最后在121 ℃條件下滅菌20 min。將無菌不銹鋼片置于裝有30 mL TSB培養(yǎng)基（pH 7.2，0.5 g/100 mL NaCl）的無菌離心管中，接種0.5 mL已制備的腸炎沙門氏菌菌懸液，于25 ℃條件下培養(yǎng)72 h。

1.3.3 3 種不同生理狀態(tài)的腸炎沙門氏菌的制備

在25 ℃條件下培養(yǎng)72 h后，用無菌鑷子取出不銹鋼片，分別用10 mL的0.85%無菌生理鹽水清洗其兩面，此時(shí)依然吸附于不銹鋼片上的細(xì)菌為吸附態(tài)的細(xì)菌。將清洗后的不銹鋼片置于另一無菌離心管中，加入30 mL無菌生理鹽水及20 顆無菌玻璃珠，于旋渦儀上渦旋3 min，再用10 mL無菌生理鹽水分別渦旋清洗2 次，從而得到分離態(tài)的細(xì)菌。從離心管中吸取10 mL菌懸液，于4 ℃、6 000 r/min條件下離心10 min，再用無菌生理鹽水清洗2 次，最后加入10 mL無菌生理鹽水制得浮游態(tài)的細(xì)菌。

1.3.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二因素三水平的全析因設(shè)計(jì)，參考相關(guān)文獻(xiàn)[7,9,16]，pH值分別選取5.0、6.0、7.0，NaCl含量分別選取0.0、2.0、4.0 g/100 mL，同時(shí)選取pH 7.2+ 0.5 g/100 mL NaCl為對(duì)照組。通過添加乳酸、氫氧化鈉和NaCl得到不同水平的pH值和NaCl含量。

將浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌分別用無菌生理鹽水進(jìn)行稀釋，制成105CFU/mL的接種液。然后接種于不同pH值和滲透壓的TSB培養(yǎng)基中，于25 ℃條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣，按GB 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[17]測(cè)定腸炎沙門氏菌菌落數(shù)。每種環(huán)境條件重復(fù)2 次。

將吸附態(tài)的細(xì)胞置于裝有30 mL不同pH值和滲透壓的TSB培養(yǎng)基中，于25 ℃條件下培養(yǎng)7 d。然后用渦流珠法[18]將不銹鋼片上的細(xì)菌分離下來，測(cè)定菌落總數(shù)。每種環(huán)境條件重復(fù)3 次以減小隨機(jī)誤差。

1.3.5 一級(jí)模型的建立

應(yīng)用DMFit軟件擬合浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌分別在不同環(huán)境條件下的生長(zhǎng)曲線，選用的Baranyi模型[19]如下：

式中：t為腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)時(shí)間/h；yt、y0分別為腸炎沙門氏菌分別在t、0時(shí)刻菌體濃度（lg（CFU/mL））；ymax為最大菌體濃度（lg（CFU/mL））；μmax為最大比生長(zhǎng)速率/h-1；λ為遲滯期/h。

1.3.6 二級(jí)模型的建立

應(yīng)用Matlab R2014a軟件建立pH值、水分活度Aw與浮游態(tài)或分離態(tài)的腸炎沙門氏菌最大比生長(zhǎng)率μmax之間的二級(jí)模型，Aw與NaCl含量的關(guān)系見文獻(xiàn)[20]。選用的平方根模型修正式[21]按式（4）計(jì)算。

式中：b為常數(shù)；Awmin為腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)的理論最小水分活度；pHmin為腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)的理論最小pH值。

1.3.7 模型的評(píng)價(jià)

一級(jí)模型的評(píng)價(jià)選用決定系數(shù)R2，二級(jí)模型的評(píng)定選用均方根誤差（root mean square error，RMSE）、準(zhǔn)確因子（accuracy factor，Af）、偏差因子（bias factor，Bf）[22]，各評(píng)價(jià)參數(shù)分別按以下公式計(jì)算。

式中：Vo、Vp分別為觀測(cè)值、預(yù)測(cè)值；n為觀測(cè)值個(gè)數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用DPS 7.05軟件和SPSS 17.0軟件，分別分析不同環(huán)境條件對(duì)3 種生理狀態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)影響的顯著性和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)[23]的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌在不同環(huán)境條件下的生長(zhǎng)情況

表1 吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌在不同pH值和滲透壓環(huán)境下培養(yǎng)7 d后的數(shù)目Table1 The numbers of attached cells of Salmonella enteritisunder different pH and osmotic pressures after being cultivated for 7 days

吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌在pH 7.2+0.5 g/100 mL NaCl環(huán)境中預(yù)培養(yǎng)72 h后的初始吸附量為（5.604±0.117）（lg（CFU/cm2））。由表1可知，在不同pH值和滲透壓環(huán)境下培養(yǎng)7 d后，吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌數(shù)目與初始吸附量相比，在大多數(shù)環(huán)境條件下有顯著的降低（P＜0.05）；只有在pH 7.2+0.5 g/100 mL NaCl、pH 7.0+0.0 g/100 mL NaCl的環(huán)境下，吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌的數(shù)目無顯著性變化（P≥0.05）。同時(shí)隨著pH值的降低或者NaCl含量的增加，吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌細(xì)胞數(shù)目分別逐漸降低（P＜0.05）。

2.2 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌在不同環(huán)境條件下的生長(zhǎng)情況

2.2.1 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的一級(jí)模型

圖1 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌在不同酸化和滲透壓環(huán)境下的生長(zhǎng)情況Fig.1 Growth rates of planktonic and detached cells of Salmonella enteritis under different acid and osmotic pressures

在大多數(shù)環(huán)境條件下，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌表現(xiàn)出相似的生長(zhǎng)情況（P≥0.05，生長(zhǎng)情況圖未列出）。但是如圖1所示，在pH 5.0+0.0 g/100 mL NaCl、pH 7.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+ 4.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+4.0 g/100 mL NaCl這4 組環(huán)境中，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)曲線之間表現(xiàn)出顯著性的差異（P＜0.05）。

表2 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌在不同酸化和滲透壓環(huán)境下擬合Baranyi模型的動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table2 Kinetic parameters of the Baranyi model obtained for planktonic and detached cells of Salmonella enteritis under different acid and osmotic pressures

由表2可知，在各種環(huán)境條件下，一級(jí)模型的決定系數(shù)R2較高（R2＞0.9），表明Baranyi模型能很好地?cái)M合浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)情況。由單因素方差分析可知：在pH 5.0+0.0 g/100 mL NaCl、pH 7.0+ 4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+4.0 g/100 mL NaCl這4 組環(huán)境中，浮游態(tài)與分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)之間也表現(xiàn)出了顯著性差異（P＜0.05）。在pH 7.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+4.0 g/100 mL NaCl這2 種環(huán)境中，浮游態(tài)的腸炎沙門氏菌與分離態(tài)腸炎沙門氏菌相比，最大比生長(zhǎng)率顯著較大（P＜0.05），遲滯期顯著較短（P＜0.05）。然而在pH 5.0+0.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+4.0 g/100 mL NaCl這2 種環(huán)境中，浮游態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)率均顯著小于分離態(tài)的腸炎沙門氏菌；同時(shí)在pH 5.0+0.0 g/100 mL NaCl環(huán)境中，浮游態(tài)的腸炎沙門氏菌的遲滯期顯著大于分離態(tài)的腸炎沙門氏菌，但是在p H 5.0+ 4.0 g/100 mL NaCl環(huán)境中，2 種狀態(tài)的腸炎沙門氏菌的遲滯期之間無顯著性差異（P≥0.05）。且在pH 7.0+ 4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+4.0 g/100 mL NaCl這3 種環(huán)境中，浮游態(tài)和分離態(tài)腸炎沙門氏菌的最大細(xì)菌數(shù)目之間分別有顯著性差異（P＜0.05）。在其他環(huán)境中，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)曲線之間雖無顯著性差異，但是在pH 7.0+ 2.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+2.0 g/100 mL NaCl這2 種環(huán)境中，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的最大比生長(zhǎng)率之間分別有顯著性差異（P＜0.05）；在對(duì)照組pH 7.2+ 0.5 g/100 mL NaCl、pH 6.0+2.0 g/100 mL NaCl環(huán)境中，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的最大細(xì)菌數(shù)目之間分別有顯著性差異（P＜0.05）。

在大多數(shù)環(huán)境中，隨著pH值的降低或者NaCl含量的增加，浮游態(tài)或分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的遲滯期逐漸增大，最大比生長(zhǎng)率逐漸減小。然而當(dāng)pH值為5.0時(shí)，隨著NaCl含量的增加，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌最大比生長(zhǎng)率均先增大后減小。

2.2.2 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的二級(jí)模型

建立的浮游態(tài)或分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的二級(jí)生長(zhǎng)模型如下所示：

浮游態(tài)細(xì)菌：

浮游態(tài)或分離態(tài)腸炎沙門氏菌的μmax與pH值和Aw之間關(guān)系的平方根模型，具有較高的決定系數(shù)R2。浮游態(tài)腸炎沙門氏菌的理論Awmin、pHmin值分別為0.932、4.526；分離態(tài)腸炎沙門氏菌的理論Awmin、pHmin值分別為0.931、4.360。沙門氏菌可生長(zhǎng)的環(huán)境范圍較廣，pH值范圍為4.0～9.0[24]，NaCl含量范圍為0～12 g/100 mL（Aw為0.919～1.000）[16]。模型參數(shù)Awmin、pHmin值均在可接受范圍內(nèi)，說明修正的平方根模型具有較好的擬合度。

2.2.3 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌二級(jí)模型的評(píng)價(jià)

表3 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌二級(jí)模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)Table3 Evaluation indexes of the second-order model for planktonic and detached cells of Salmonella enteritis

環(huán)境因素的個(gè)數(shù)影響著Af的可接受范圍。當(dāng)環(huán)境因素每增加一個(gè)變量時(shí)，準(zhǔn)確因子Af將增加0.10～0.15個(gè)單位的可接受范圍[25]；本研究有pH值和NaCl含量這2個(gè)環(huán)境因素，所以Af的可接受范圍在1.0～1.3之間。有資料顯示，Bf的可接受范圍為0.52～1.34，或者0.75～1.25[26-27]。由表3可知，在pH 5.0～7.0和NaCl含量0.0～4.0 g/100 mL的范圍內(nèi)，二級(jí)模型的RMSE均較小，Af和Bf均在可接受范圍內(nèi)，說明模型能很好地預(yù)測(cè)酸化和滲透壓對(duì)浮游態(tài)或分離態(tài)的腸炎沙門氏菌最大比生長(zhǎng)率的影響。

3 討 論

3.1 致病菌的吸附機(jī)理及參數(shù)的選擇

本研究表明，腸炎沙門氏菌可吸附于不銹鋼片表面并形成菌膜。當(dāng)細(xì)菌受到來自外界環(huán)境的各種壓力時(shí)，細(xì)菌通過合成水合多聚物黏附在一些介質(zhì)的表面，以附著的方式生長(zhǎng)并形成菌膜，從而對(duì)抗外界不利的環(huán)境條件[28]。菌膜的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，與細(xì)菌表面的物理化學(xué)性質(zhì)、吸附介質(zhì)的表面、周圍介質(zhì)的組成等有關(guān)[29]。不銹鋼是一種非生物介質(zhì)表面，廣泛用于食品加工設(shè)備表面的制作[30]，且已有大量研究表明沙門氏菌可吸附于不銹鋼表面并形成菌膜[1,12-13]。有研究顯示沙門氏菌在玻璃、聚乙烯等材質(zhì)上也可形成菌膜[31-32]。但是這些研究主要側(cè)重于沙門氏菌在不同材質(zhì)上菌膜逐步形成的情況。而不銹鋼表面上菌膜的生長(zhǎng)更符合實(shí)際加工環(huán)境，且研究已形成的菌膜在隨后不同環(huán)境下的生長(zhǎng)情況是本研究的創(chuàng)新點(diǎn)之一。研究吸附態(tài)的細(xì)胞在隨后不同環(huán)境下生長(zhǎng)7 d的情況，是因?yàn)? d是食品腐敗變質(zhì)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)間[33-34]。關(guān)于腸炎沙門氏菌在不銹鋼表面上生長(zhǎng)的研究可為控制加工過程中腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)提供借鑒。

3.2 浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌在不同環(huán)境條件下生長(zhǎng)差異的分析

大多數(shù)條件下，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)曲線之間無顯著性差異，但是在pH 5.0+ 0.0 g/100 mL NaCl、pH 7.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+ 4.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+4.0 g/100 mL NaCl這4 組環(huán)境中，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)曲線、生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)之間表現(xiàn)出顯著性的差異。這種差異可能與微生物的生理歷史或者代謝歷史、細(xì)胞的變異性有關(guān)[35-36]。雖然浮游態(tài)和分離態(tài)的細(xì)菌在預(yù)培養(yǎng)過程中存在于一個(gè)體系，但是浮游態(tài)細(xì)胞一直在液體環(huán)境中以浮游形式生長(zhǎng)；分離態(tài)的細(xì)胞是吸附于不銹鋼表面上以附著形式生長(zhǎng)。有資料顯示，長(zhǎng)期吸附于固體表面的吸附態(tài)的細(xì)菌與浮游態(tài)的細(xì)菌相比，對(duì)惡劣的環(huán)境、抗生素或殺菌劑等具有更高的耐受性；當(dāng)細(xì)菌從不銹鋼表面分離下來后，細(xì)菌耐受性也會(huì)影響其在隨后環(huán)境的生長(zhǎng)情況[6,11]。同時(shí)，細(xì)菌細(xì)胞本身的變異性也會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)情況。有研究表明：當(dāng)生長(zhǎng)環(huán)境越來越不利微生物生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)菌細(xì)胞的變異性也會(huì)逐漸變大[36]。而pH 5.0+ 0.0 g/100 mL NaCl、pH 7.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 5.0+4.0 g/100 mL NaCl這4 組環(huán)境屬于低酸或高鹽的環(huán)境，不利于細(xì)菌的生長(zhǎng)。所以在低酸或高鹽環(huán)境下，浮游態(tài)和分離態(tài)腸炎沙門氏菌不同的生理歷史以及細(xì)菌細(xì)胞本身的變異性使2 種狀態(tài)的腸炎沙門氏菌表現(xiàn)出了不同的生長(zhǎng)特性。

3.3 3 種生理狀態(tài)的腸炎沙門氏菌隨pH值或者NaCl含量變化的規(guī)律

在大多數(shù)環(huán)境下，隨著pH值的降低或NaCl含量的增加，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的遲滯期逐漸增大，生長(zhǎng)率逐漸減小；吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌在培養(yǎng)7 d后的吸附量也逐漸減小。這是因?yàn)殡S著pH值的降低，細(xì)胞膜的通透性、膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的溶解性或電離性逐漸降低，從而微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收逐漸變?nèi)鮗37]。同時(shí)隨著NaCl含量的增加，微生物生長(zhǎng)環(huán)境的滲透壓逐漸變高；當(dāng)細(xì)胞處于高滲透環(huán)境中，胞漿和胞膜分離會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離的現(xiàn)象[38]。所以隨著pH值的降低或者NaCl含量的增加，微生物生長(zhǎng)環(huán)境逐漸變得不利，從而引起了微生物的緩慢生長(zhǎng)，浮游態(tài)或分離態(tài)的腸炎沙門氏菌的遲滯期均逐漸增大，生長(zhǎng)率均逐漸減??；吸附態(tài)的沙門菌的數(shù)量也逐漸降低。然而當(dāng)pH值為5.0時(shí)，隨著NaCl含量的增加，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌最大比生長(zhǎng)率均先增大后減小。在pH 5.0的低酸環(huán)境中，隨著NaCl含量的增加，細(xì)菌生長(zhǎng)環(huán)境越來越惡劣，細(xì)菌細(xì)胞本身的變異性越來越大[36]，所以可能出現(xiàn)最大生長(zhǎng)率先略微增大后減小的情況。

3.4 二級(jí)模型的選擇與評(píng)價(jià)

本研究未對(duì)建立的模型進(jìn)行驗(yàn)證，是因?yàn)樵趐H 5.0～7.0及NaCl含量0.0～4.0 g/100 mL的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，建立的一級(jí)、二級(jí)模型的決定系數(shù)R2較高，RMSE較小，模型參數(shù)pHmin、Awmin及Af和Bf均在可接受范圍內(nèi)，說明選取的Baranyi模型和修正的平方根模型具有較好的擬合度。

平方根模型廣泛用于研究最大比生長(zhǎng)率與環(huán)境因子之間的關(guān)系，且有資料顯示Presser等[21]提出的修正的平方根模型能更好地用于建立微生物生長(zhǎng)的二級(jí)模型[38]，所以本研究采用了修正的平方根模型。前期采用了傳統(tǒng)的平方根模型，擬合出的理論pHmin、Awmin（結(jié)果未列出）與腸炎沙門氏菌可生長(zhǎng)的pH最小值、Aw最小值略有偏差[16-17]；而采用的響應(yīng)面模型得到的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)雖然在可接受范圍內(nèi)，但是沒有pH值和NaCl含量的交互項(xiàng)，不能很好地預(yù)測(cè)腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)（結(jié)果未列出）。

4 結(jié) 論

研究了吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌在隨后不同酸化和滲透壓環(huán)境下培養(yǎng)7 d后的生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明：大多數(shù)環(huán)境下培養(yǎng)7 d后，吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌的菌體數(shù)目與初始吸附量相比，有顯著性降低（P＜0.05）。同時(shí)隨著pH值的降低或NaCl含量的增加，吸附態(tài)的腸炎沙門氏菌的菌體數(shù)目逐漸降低。

在大多數(shù)環(huán)境條件下，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌表現(xiàn)出相似的生長(zhǎng)情況（P≥0.05）。但是在pH 5.0+ 0.0 g/100 mL NaCl、pH 7.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH 6.0+4.0 g/100 mL NaCl、pH5.0+4.0 g/100 mL NaCl這4 組環(huán)境中，浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌生長(zhǎng)曲線之間、生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)之間均表現(xiàn)出顯著性的差異（P＜0.05）。

建立了浮游態(tài)和分離態(tài)的腸炎沙門氏菌在不同酸化和滲透壓環(huán)境下的一級(jí)、二級(jí)模型。在pH 5.0～7.0及NaCl含量0.0～4.0 g/100 mL的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，各個(gè)模型的決定系數(shù)R2較高，且二級(jí)模型的RMSE較小，Af和Bf都在可接受范圍內(nèi)，表明模型具有良好的擬合度，能較好地預(yù)測(cè)浮游態(tài)和分離態(tài)腸炎沙門氏菌的生長(zhǎng)情況。本研究建立的預(yù)測(cè)模型可為研究食品加工過程中（如飲料、牛奶等液態(tài)食品加工過程）不同狀態(tài)沙門菌的生長(zhǎng)提供借鑒，從而為滅活和控制加工過程中的腸炎沙門氏菌提供理論依據(jù)。

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Effect of Acid and Osmotic Pressure on the Growth of Salmonella enteritis in Different States

SHI Yujiao1, DONG Qingli1,*, LIU Hong2,*, CAO Yiwan1, LIU Qing1
(1. School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2. Shanghai Municipal Center for Disease Control and Prevention, Shanghai 200336, China)

To explore the effect of acid and osmotic pressure on the growth of planktonic and detached cells of Salmonella enteritis, the Baranyi model and modif i ed square root model were used to simulate the growth of S. enteritis in the two states, respectively. The growth of attached cells cultivated for 7 days under different environments was studied as well. The experimental results demonstrated that both the planktonic and detached cells pre-cultivated at 25 ℃ for 72 h showed similar growth rates under most subsequent environmental conditions (P ≥ 0.05). However, the growth curves and growth kinetic parameters of both cells were significantly different (P ＜ 0.05) under four conditions including pH 5.0 + 0.0 g/100 mL NaCl, pH 7.0 + 4.0 g/100 mL NaCl, pH 6.0 + 4.0 g/100 mL NaCl, and pH 5.0 + 4.0 g/100 mL NaCl. Moreover, the fi rst- and second-order models showed high determination coeff i cient (R2) and low root mean square error, and the model parameters Awmin, pHmin, as well as the evaluation indicators accuracy factor (Af) and deviation factor (Bf) were within the acceptable range under the experimental conditions of pH 5.0–7.0 and NaCl concentration of 0.0–4.0 g/100 mL. The initial adsorbance quantity of attached cells cultivated at 25 ℃ for 72 h was (5.604 ± 0.117) (lg (CFU/cm2)), and the value reduced gradually with the decrease in pH value or the increase in NaCl concentration after subsequent cultivation for 7 days under different acid and osmotic pressures. Consequently, this research could provide a reference for understanding and controlling the growth of S. enteritis in different states during food processing.

acid; osmotic pressure; Salmonella enteritis; physiological states

=59,ebook=66

10.7506/spkx1002-6630-201704010

TS251. 5

A

1002-6630（2017）04-0058-07

2016-04-07

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAK36B04）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31271896；31371776）；上海市科委長(zhǎng)三角科技聯(lián)合攻關(guān)領(lǐng)域項(xiàng)目（15395810900）

石育嬌（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)轭A(yù)測(cè)微生物學(xué)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。E-mail：1282360775@ qq.com

*通信作者：董慶利（1979—），男，教授，博士，研究方向?yàn)轭A(yù)測(cè)微生物學(xué)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。E-mail：dongqingli@126.com

劉弘（1965—），男，主任醫(yī)師，碩士，研究方向?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生。E-mail：liuhong@scdc.sh.cn

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DOI:10.7506/spkx1002-6630-201704010. http://www.spkx.net.cn

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