環(huán)境基質(zhì)對芽孢桿菌狀態(tài)演變與熱抗性影響的研究進展

耿方琳,牛洪梅,賈凱,劉陽泰,王翔,董慶利

(上海理工大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院,上海,200093)

芽孢桿菌可形成內(nèi)生芽孢,芽孢的形成是菌體對環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗產(chǎn)生的細胞反應(yīng),通常在細胞密度較高、營養(yǎng)匱乏的情況下觸發(fā)。營養(yǎng)體出于自我保護的目的發(fā)生休眠,形成不具有代謝活力的芽孢,從而獲得了對熱、輻射、干燥、極端pH值及毒性化學(xué)物質(zhì)的高抗性[1]。休眠狀態(tài)下的芽孢依然能夠監(jiān)測周圍環(huán)境,并在環(huán)境條件適宜時萌發(fā),最終恢復(fù)到具有正常代謝能力的營養(yǎng)體狀態(tài),繼續(xù)生長。芽孢桿菌屬(Bacillusspp.)常于糧油制品與乳制品中檢出,罐頭制品也是受到芽孢污染的主要食品種類[2]。例如,在乳制品生產(chǎn)中,耐熱芽孢桿菌在熱交換器與濃縮器上附著并形成芽孢[3],能在超高溫滅菌工藝后殘存,并最終進入產(chǎn)品中?？梢娫谑称返纳a(chǎn)過程中,芽孢有較大可能抵抗加工工藝中的殺菌處理,并在合適的環(huán)境條件中萌發(fā)生長,產(chǎn)生腐敗酶或毒素等,導(dǎo)致食品腐敗甚至食源性疾病的發(fā)生[4-5]。

自然界中的芽孢桿菌進入食品生產(chǎn)鏈后會面對復(fù)雜多樣的環(huán)境,所處環(huán)境條件與基質(zhì)成分的不同不僅會在殺菌處理時阻礙或促進殺菌效果,還會對殘存芽孢桿菌的修復(fù)與生長產(chǎn)生影響。嗜熱脂肪芽孢桿菌在培養(yǎng)基中的熱抗性較在蒸餾水中明顯更高[6],不同食品中同一菌株對超高壓協(xié)同熱處理的失活率也存在差異[7]。因此可能導(dǎo)致芽孢殘存,其在適宜溫度下可以在營養(yǎng)豐富的乳制品中獲得修復(fù)并萌發(fā)增殖,而在部分pH值較低的食品中,則可能發(fā)生進一步的衰亡。

環(huán)境基質(zhì)不僅影響著芽孢桿菌的消長趨勢,還影響著芽孢桿菌菌體的生理狀態(tài)演變。芽孢的形成伴隨Spo0A蛋白的磷酸化啟動,至形成具有復(fù)雜且織密膜結(jié)構(gòu)的芽孢體結(jié)束。此時芽孢內(nèi)膜的滲透性低、核內(nèi)水分含量低且吡啶二羧酸(dipicolinic acid,DPA)含量高,使其核內(nèi)酶與DNA對熱及化學(xué)物質(zhì)具有較強的抗性[8]。而在芽孢萌發(fā)時,細胞會發(fā)生核內(nèi)物質(zhì)泄漏、膜結(jié)構(gòu)通透性增加等一系列變化,營養(yǎng)體恢復(fù)代謝與增殖能力,抗性降低。然而,因芽孢形成與萌發(fā)時所處基質(zhì)與環(huán)境條件不同,芽孢的形成速度[9]與抗逆性[10],萌發(fā)的速度所形成營養(yǎng)體的代謝能力等也都會受到影響。了解不同因素對芽孢桿菌狀態(tài)演變的影響,才能更好地根據(jù)其抗性的變化在生產(chǎn)中進行控制。

現(xiàn)有工作中對影響芽孢熱殺菌效果的因素研究較多,環(huán)境pH和水分活度(water activity,Aw)對不同細菌生理狀態(tài)與熱抗性的影響是本領(lǐng)域研究經(jīng)常考慮的因素,近年來也不乏關(guān)于常見食品組分與芽孢桿菌熱失活表現(xiàn)的探討,國內(nèi)亦有對應(yīng)的文獻綜述[11];對于芽孢的形成,除環(huán)境條件外,二價陽離子對芽孢形成的影響研究較多;而對于芽孢的萌發(fā)過程,現(xiàn)有報道更多集中在不同萌發(fā)手段的作用效果與作用通路上,少有關(guān)于形成條件影響芽孢性質(zhì)的定量研究。本文整合了現(xiàn)有研究中芽孢在形成、萌發(fā)與熱失活3個階段中所處環(huán)境基質(zhì)的不同影響,將環(huán)境條件如溫度、pH、Aw與基質(zhì)中主要的幾種成分(蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、金屬陽離子、磷酸鹽)的作用進行分類討論,旨在補充闡明各環(huán)境因素對芽孢桿菌狀態(tài)演變及熱抗性的綜合性作用,為芽孢桿菌在食品基質(zhì)中的進一步研究提供理論參考。

1 環(huán)境條件對芽孢桿菌狀態(tài)演變及熱抗性的影響

眾所周知,溫度是影響細菌生理狀態(tài)的重要因素,但當(dāng)芽孢桿菌處于同樣的溫度下時,環(huán)境pH值與Aw則對芽孢桿菌的狀態(tài)演變進程與菌體抗逆性影響顯著。

1.1 溫度

溫度對芽孢的形成與后續(xù)抗性都有至關(guān)重要的作用。在一定的范圍內(nèi),提高芽孢形成溫度可使芽孢核內(nèi)水分含量降低,從而提高芽孢的熱抗性[12],而在超過一定溫度后,所形成的芽孢的抗性逐漸降低。如在一項針對蠟樣芽孢桿菌的研究中,最適溫度下的成孢速率雖然更快,但芽孢的質(zhì)量與抗性則不如次優(yōu)溫度下形成的芽孢[13]。然而,在一項關(guān)于不同成孢溫度對熱失活影響的建模研究中[14],成孢溫度雖然影響了熱失活速率,但對菌株熱失活的z值并無顯著影響,因此可以推測成孢溫度的影響與芽孢熱失活的機制無關(guān)。

前熱處理與萌發(fā)時的溫度對萌發(fā)能力也有很大的影響?？傮w來說,芽孢能夠萌發(fā)的溫度范圍與菌株的最適生長溫度范圍近似。對于前熱處理而言,適當(dāng)?shù)臒峒せ钐幚砟軌驑O大地刺激營養(yǎng)因子誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)的效率[15],但同時一項針對梭菌芽孢的研究表明,在亞致死熱處理后,芽孢萌發(fā)生長的條件將受到限制,能夠允許芽孢萌發(fā)的pH與NaCl濃度范圍會縮小[16]。

1.2 pH

芽孢形成時的基質(zhì)pH對芽孢形成速度、芽孢終產(chǎn)量與形成芽孢的熱抗性有著顯著性影響。許多研究表明基質(zhì)酸度的增加阻礙了芽孢的形成,MTIMET等[17]研究顯示,嗜熱脂肪地芽孢桿菌在pH 6.34的液體培養(yǎng)基中形成的芽孢終產(chǎn)量顯著高于在pH 5.83與pH 7.94中的形成的終產(chǎn)量,通過對比D115℃,發(fā)現(xiàn)在pH 5.83～7.10環(huán)境下形成芽孢的熱抗性顯著高于在pH 7.95下所形成芽孢的熱抗性。BARIL等[9]的研究與上述結(jié)論相符,隨基質(zhì)pH降低,韋氏芽孢桿菌與地衣芽孢桿菌的芽孢終產(chǎn)量顯著減少,且形成最高熱抗性芽孢的產(chǎn)孢pH近于該菌的最適生長pH?；|(zhì)酸度的增加使形成芽孢抗性下降的現(xiàn)象在其他研究中得到了佐證,對耐熱芽孢桿菌來說,當(dāng)基質(zhì)pH上升時,所形成芽孢對Nisin結(jié)合熱處理的抗性顯著提高[18]。成孢pH對芽孢熱抗性的影響很有可能是由酸性環(huán)境中的質(zhì)子置換出了與DPA結(jié)合的二價陽離子,使得質(zhì)子化的蛋白質(zhì)更容易受熱變性而導(dǎo)致的[19],同時,原生質(zhì)體再水化、芽孢皮層體積減小等形態(tài)變化也促使低pH下芽孢抗性降低[20]。值得注意的是,雖然芽孢形成時的基質(zhì)pH影響了其對熱及其他處理的抗性,但目前所有研究均表明芽孢的熱敏感性獨立于芽孢形成條件的影響。

基質(zhì)pH還能夠影響芽孢萌發(fā)能力以及萌發(fā)后菌體的代謝活力及抗性。對于在食品加工中受到熱處理的芽孢來說,基質(zhì)pH作用于菌體,并能影響其修復(fù)萌發(fā)能力。TRUNET等[21]使用雙重染色的方法觀察不同萌發(fā)階段的芽孢,發(fā)現(xiàn)熱處理后的芽孢在pH 7.4環(huán)境中的萌發(fā)比例比在pH 5.5中更高,說明酸性條件降低了該菌芽孢的修復(fù)萌發(fā)能力。類似地,MTIMET等[17]對嗜熱脂肪地芽孢桿菌在不同pH與溫度下的修復(fù)進行動力學(xué)研究,結(jié)果表明最適pH值為7.75,且在最適范圍外,隨pH降低,菌體熱抗性下降。基質(zhì)中有機酸或高濃度鹽的存在,以協(xié)同作用的方式加強了芽孢的熱失活效果,對熱損傷芽孢的生存有顯著影響[22]。對多株芽孢桿菌進行研究發(fā)現(xiàn),若熱處理后的殘余芽孢處于亞致死pH環(huán)境中,長期來看,其數(shù)量幾乎全部出現(xiàn)明顯下降,但失活速率受到菌株性質(zhì)與亞致死條件影響[23]。另一項研究也印證了這一點:嗜熱脂肪地芽孢桿菌芽孢在不同pH與溫度組合下進行熱處理并在非最適條件下保存,隨保存時間延長,樣品均發(fā)生后續(xù)失活,逐漸喪失在瓊脂平板上修復(fù)生長的能力,其間在中性條件下進行熱處理的芽孢對不利保存條件的抗性更強[24]。利用流式細胞儀及核酸染色技術(shù),可以發(fā)現(xiàn)在酸性條件下進行熱處理后,芽孢中敏感亞群的比例更高,導(dǎo)致后續(xù)對不利保存條件的抗性降低[25]。與溫度的作用類似,低pH也對芽孢萌發(fā)的其他條件造成了限制,縮小了芽孢桿菌能夠生長的溫度范圍[26]。關(guān)于低pH影響芽孢萌發(fā)的原因,CIARCIAGLINI等[27]提出,酸性環(huán)境可以改變氨基酸側(cè)鏈的電離狀態(tài)從而改變電荷分布、氫鍵與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),許多蛋白質(zhì)在pH<5時展開,從而顯著降低了芽孢的萌發(fā)能力。

1.3 Aw

所處基質(zhì)的Aw對芽孢的形成、萌發(fā)及其抗逆性均有作用。芽孢形成的時間與終產(chǎn)量受到Aw的影響,對于枯草芽孢桿菌來說,在Aw為0.993的培養(yǎng)條件下,4 d內(nèi)芽孢濃度即可達到9×109spore/mL,而在Aw0.950下,經(jīng)17天培養(yǎng)后芽孢濃度也僅有3×107spore/mL[28];韋氏芽孢桿菌與地衣芽孢桿菌芽孢濃度也在培養(yǎng)基質(zhì)Aw上升至0.996后,出現(xiàn)了多個數(shù)量級的增加[9]。而Aw對芽孢萌發(fā)的作用則體現(xiàn)在,造成Aw變化的保濕劑分子與芽孢內(nèi)膜間的作用能夠阻礙芽孢核內(nèi)DPA的泄漏,從而使其對激活萌發(fā)與失活的熱與高壓處理具有了更高的抗性,抑制了此情況下的萌發(fā)[29]。SAMAPUNDO[30]測定了芽孢在不同Aw、pH與溫度組合下的失活與萌發(fā)生長情況,證明當(dāng)Aw降低時,熱激活誘導(dǎo)的芽孢萌發(fā)延滯期總體增長,所需萌發(fā)溫度要求變高。降低Aw也阻礙了芽孢的熱失活效果,當(dāng)Aw由0.99降至0.92時,熱與高壓協(xié)同誘導(dǎo)的蠟樣芽孢桿菌芽孢萌發(fā)與失活數(shù)量均降低幾個數(shù)量級[31];LEGUERIAL等[32]報道了使用蔗糖作為保濕劑降低Aw時,隨蔗糖含量增加,蠟樣芽孢桿菌芽孢熱抗性提高,相似的結(jié)果在對嗜熱脂肪地芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌,以及芽孢桿菌營養(yǎng)體的研究中也被證明;在生物膜中的芽孢熱抗性往往也高于浮游芽孢[33],且濕法培養(yǎng)的生物膜中芽孢雖生成速率不如在干法生物膜中快,但由于培養(yǎng)環(huán)境Aw更高,其熱抗性也更強[34]。而對于射頻加熱處理,由于Aw越高介電損耗系數(shù)就越高,樣品所吸收的射頻能量也增多,但溫度的上升與樣品的熱性能也有關(guān),因此隨所處基質(zhì)Aw的升高,射頻加熱滅菌效果先增后減[35]。

Aw對芽孢桿菌狀態(tài)演變及抗性的作用效果還受不同保濕劑間差異的影響。對耐熱芽孢桿菌來說,在添加NaCl的培養(yǎng)基中形成的芽孢,在熱處理后所降低的數(shù)量更少,而添加甘油雖然同樣降低了Aw,卻未對熱失活效果造成顯著影響[18];然而,JACOBSEN等[36]的研究結(jié)果與上述不同,無論使用甘油、山梨醇還是NaCl作為保濕劑,Aw的變化都不對芽孢的熱抗性造成影響。不同保濕劑對芽孢萌發(fā)的抑制效果也有所差異,一項對枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌與巨大芽孢桿菌的萌發(fā)動力學(xué)研究[37]發(fā)現(xiàn),幾種保濕劑按對萌發(fā)的抑制與對熱失活的阻礙效果由強到弱排序都為蔗糖>海藻糖>甘油,但對巨大芽孢桿菌來說,或由于蔗糖被糖苷酶分解為大量葡萄糖,添加蔗糖反而刺激并加速了其芽孢的萌發(fā)。

保濕劑抑制芽孢萌發(fā)的作用機理因刺激芽孢萌發(fā)的方式不同而存在差異(圖1)[1]。有研究表明,低Aw對營養(yǎng)萌發(fā)的影響主要作用于早期萌發(fā)啟動(commitment)階段,保濕劑的加入延后了芽孢開始泄漏DPA的時間,其中,蔗糖的加入還增加了此段過程的DPA泄漏量,但甘油卻未引起該現(xiàn)象的發(fā)生,這可能是由于芽孢內(nèi)膜對二者的滲透性不同造成的[38]。通常來說,營養(yǎng)萌發(fā)中萌發(fā)受體與萌發(fā)劑的結(jié)合需要水分的參與,而蔗糖的加入使芽孢膜結(jié)構(gòu)對水分的滲透性變?nèi)?使萌發(fā)受體不易結(jié)合,進而阻礙了芽孢的萌發(fā)。而對于外源2,6吡啶二羧酸鈣(Ca2+-DPA)與十二烷胺等萌發(fā)劑誘導(dǎo)的非營養(yǎng)萌發(fā)來說,當(dāng)環(huán)境中保濕劑濃度較高,則萌發(fā)劑的溶解度降低,因此不利于芽孢的萌發(fā)。此外,某些萌發(fā)因子與保濕劑間的相互作用也會影響萌發(fā)進程。高壓對芽孢萌發(fā)的誘導(dǎo)作用分為兩種,在相對較低壓下,壓力處理促進營養(yǎng)萌發(fā)受體結(jié)合,而較高壓下則促進Ca2+-DPA泄漏通道的開啟[39-40]。其中,蔗糖對高壓誘導(dǎo)萌發(fā)的抑制作用比甘油顯著,但在較低壓(150 MPa)下其對壓力誘導(dǎo)的營養(yǎng)萌發(fā)作用不顯著。

圖1 萌發(fā)過程中觸發(fā)因素與保濕劑作用示意圖[1]Fig.1 The role of germination trigger factors and humectants during germination

對影響芽孢桿菌生理性質(zhì)的環(huán)境基質(zhì)進行了總結(jié),如表1所示。

表1 環(huán)境基質(zhì)對芽孢桿菌生理性質(zhì)的影響Table 1 The effects of ambient matrix on the physiological properties of Bacillus spp.

2 基質(zhì)成分對芽孢桿菌狀態(tài)演變及熱抗性的影響

關(guān)于不同基質(zhì)成分對芽孢桿菌生理狀態(tài)的影響,已有研究各有側(cè)重。蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等分別對芽孢對熱等因素的抗逆性有影響,而芽孢的形成則在營養(yǎng)匱乏的條件下發(fā)生,因此少見基質(zhì)營養(yǎng)成分對芽孢形成影響的研究。部分二價金屬陽離子能顯著促進芽孢的形成,并增強所形成芽孢的抗性。磷酸鹽的存在能影響芽孢結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,從而影響熱失活效果。

2.1 營養(yǎng)成分

基質(zhì)蛋白質(zhì)含量影響著芽孢對熱及堿處理的抗性。STOECKEL等[41]等將16株芽孢桿菌產(chǎn)生的芽孢在牛奶與磷酸鹽緩沖液中于不同溫度下進行處理,結(jié)果顯示牛奶對芽孢的失活具有阻礙作用。另有研究顯示脫脂牛奶濃縮物與脫脂牛奶間的芽孢熱抗性具有明顯差異,當(dāng)干物質(zhì)含量上升至30%時,芽孢在脫脂牛奶濃縮物中的濕熱抗性顯著增加[42]。乳清蛋白對此的作用機理仍需進一步研究,目前可能的推測為蛋白質(zhì)受到高溫加熱時變性凝固,高濃度蛋白形成凝膠,緊密包裹在芽孢周圍,一方面減緩了熱的傳遞速度,另一方面蛋白質(zhì)變性后與芽孢壁緊密結(jié)合,增加了芽孢壁層的厚度,使其熱抗性進一步增強[43],還有研究表明隨干物質(zhì)濃度升高,而帶來的Aw降低也可能是芽孢熱抗性增加的原因[44]。基質(zhì)蛋白質(zhì)含量對堿處理造成的芽孢失活也有顯著影響,這是因為堿性物質(zhì)通過溶解芽孢壁上的蛋白質(zhì)造成菌體結(jié)構(gòu)破壞與失活,但這種使蛋白質(zhì)變性的行為是不定向的,因此當(dāng)基質(zhì)中蛋白質(zhì)含量增加時,菌體所受到的堿性物質(zhì)攻擊相對減少,因此抗性有所增加。在WEDEL等[45]的研究中,牛奶殘留物質(zhì)的存在顯著阻礙了其中六株芽孢桿菌的NaOH失活效果。然而,基質(zhì)中蛋白質(zhì)含量的增加對酸造成的芽孢失活并無明顯影響。

糖類與芽孢的萌發(fā)和熱抗性有關(guān)。其對萌發(fā)的作用主要是因為糖類物質(zhì)可作為碳源被微生物利用,同時部分糖類能夠作為萌發(fā)因子誘導(dǎo)營養(yǎng)萌發(fā)[46]。而糖類對芽孢熱抗性的影響多是通過改變Aw與細胞內(nèi)外滲透壓來進行的,已在1.3節(jié)中進行敘述,此處不另加討論。

關(guān)于脂肪在熱處理時對細菌的保護作用,現(xiàn)有研究存在爭議。部分研究提出,基質(zhì)中的脂肪能夠降低聯(lián)合熱處理對非產(chǎn)芽孢細菌的損傷[47-48],并且,牛奶的脂肪含量越高,其中的蠟樣芽孢桿菌對微波熱處理及紫外殺菌處理的抗性就越強[49]。但除確認電阻加熱中基質(zhì)脂肪通過改變電導(dǎo)率使殺菌效果下降外,脂肪在熱處理中保護菌體的機制尚不明確。脂肪是否除干擾Aw之外,還通過別的途徑對芽孢起到保護作用,這一問題仍需進行深入研究。

2.2 金屬陽離子

金屬陽離子對芽孢的形成與形成芽孢的熱抗性作用顯著。芽孢的高熱抗性來源于芽孢核內(nèi)的低水分含量、金屬陽離子與DPA累積導(dǎo)致的礦化作用以及小分子可溶性酸蛋白的高含量,在芽孢的形成過程中,需要環(huán)境基質(zhì)提供Ca2+與核內(nèi)DPA進行螯合,形成Ca2+-DPA儲存在芽孢核內(nèi),以使芽孢核內(nèi)的生命大分子物質(zhì)形成穩(wěn)定凝膠,提高其熱抗性[50],且Ca2+也是芽孢形成中相關(guān)蛋白酶與蛋白水解酶重要的輔因子。在田晶晶等[51]的研究中,在凝結(jié)芽孢桿菌芽孢形成過程中添加碳酸鈣,發(fā)現(xiàn)芽孢終產(chǎn)量顯著增加,且形成芽孢對熱、胃酸及膽鹽的耐受能力均提高,同時碳酸鈣對pH的調(diào)整作用還大幅提前了芽孢化啟動的時間。Mn2+等離子作用于芽孢,能夠使芽孢發(fā)生礦化作用,從而促進芽孢化進程并提高所產(chǎn)芽孢的熱抗性[52],但Mn2+含量過高也會導(dǎo)致芽孢的熱抗性降低[53]。另有研究表明,在培養(yǎng)基中加入Mg2+使菌體生長的營養(yǎng)體數(shù)量增加[54],也在一定程度上使形成的芽孢數(shù)量上升。WELLS-BENNIK等[55]研究8種培養(yǎng)基質(zhì)(分別添加了Ca2+、K+、Mg2+與Mn2+)對18株嗜熱脂肪地芽孢桿菌芽孢形成與熱抗性的影響,發(fā)現(xiàn)在添加全部4種離子的瓊脂上形成的芽孢熱抗性最強,早前對枯草芽孢桿菌的研究結(jié)果與其一致[56]。這些研究都說明了不同的金屬陽離子對芽孢形成具有促進作用。

2.3 磷酸鹽

關(guān)于磷酸鹽對芽孢熱抗性的影響,現(xiàn)有研究結(jié)果各不相同。STOECKEL等[41]對比16株芽孢桿菌芽孢在磷酸鹽緩沖液與牛奶中的熱抗性,其中嗜熱脂肪地芽孢桿菌在牛奶中的熱抗性更高;但在其另一項研究中[57],一株蠟樣芽孢桿菌芽孢在磷酸鹽緩沖液與嬰幼兒配方奶粉中對95 ℃熱處理抗性表現(xiàn)相同,與此一致的還有DONG等[58]的研究,解淀粉芽孢桿菌芽孢在磷酸鹽緩沖液、低脂與全脂牛奶中,在110 ℃熱處理下熱抗性無顯著差異。許多研究都提及了磷酸鹽對熱抗性與菌體修復(fù)的不利影響,如KUMAR等[59]探究了磷酸鹽對芽孢熱抗性影響的作用機理:在中性條件下,芽孢熱抗性隨基質(zhì)中磷酸鹽含量的增加而降低,對芽孢失活過程中泄漏的Ca2+進行檢測,以判斷芽孢核內(nèi)Ca2+-DPA的泄漏程度,發(fā)現(xiàn)隨磷酸鹽含量增加,Ca2+泄漏比例上升,說明磷酸鹽是通過螯合并帶離芽孢核內(nèi)二價陽離子使芽孢熱抗性降低的。

3 結(jié)論與展望

本文綜述了部分環(huán)境條件與基質(zhì)成分對芽孢桿菌狀態(tài)演變及熱抗性的影響。在菌體面臨的環(huán)境條件中,溫度、pH與Aw是最具有代表性的,也是對芽孢形成、萌發(fā)以及其熱抗性都具有顯著影響的因素。隨pH與Aw降低,或在不適宜的溫度下,芽孢形成速度減緩、產(chǎn)量降低、抗性變?nèi)?萌發(fā)能力也受到影響。在食品基質(zhì)的常見成分中,蛋白質(zhì)、糖類與脂肪含量經(jīng)常被進行組合研究,探究它們對菌體熱失活時的保護作用,蛋白質(zhì)還能夠在堿性環(huán)境下保護菌體?；|(zhì)中的金屬離子通過加強芽孢核的礦化及合成Ca2+-DPA以促進芽孢的形成,并使產(chǎn)生的芽孢對熱抗性增加;相反的,磷酸鹽則使Ca2+-DPA發(fā)生泄漏,降低了芽孢的抗性。

關(guān)于環(huán)境基質(zhì)對產(chǎn)芽孢細菌消長的影響,現(xiàn)有研究多集中在其對熱失活的作用,還未系統(tǒng)建立產(chǎn)芽孢細菌在不同食品加工與貯存過程中的數(shù)量與狀態(tài)連續(xù)變化的理解。基于此,本文從以下方面做出展望:其一,需要進一步研究環(huán)境基質(zhì)因素在殺菌處理時對芽孢產(chǎn)生作用的細胞與分子機制,明確各因素在不同殺菌處理方式中是通過何種通路、在何種程度上對芽孢起到保護作用的;其二,應(yīng)該針對殘存芽孢在不同食品基質(zhì)及保存條件下的狀態(tài)分化,推進針對不同食品的熱殺菌參數(shù)及貨架期研究;其三,將芽孢誘導(dǎo)萌發(fā)后再殺滅是當(dāng)前的研究熱點,不同環(huán)境基質(zhì)中芽孢的萌發(fā)能力與后續(xù)抗性有差異,可以根據(jù)這一點進行適當(dāng)?shù)拿劝l(fā)誘導(dǎo),更高效地對細菌進行殺滅;其四,建議建立不同培養(yǎng)條件與基質(zhì)中描述芽孢桿菌狀態(tài)及菌數(shù)變化的動態(tài)模型,以更好地理解其消長趨勢和對食品質(zhì)量進行控制。