脉冲紫外光对流动态牛奶中金黄色葡萄球菌的杀灭处理

K. KRISHNAMURTHY, A. DEMIRCI, AND J.M. IRUDAYARAJ

摘要：本文研究脉冲紫外光对流动态牛奶中金黄色葡萄球菌的杀灭，此种病原性微生物常出现在牛奶中，与牛奶安全性有关。脉冲强光是一种新型杀菌技术，在很短时间内能杀灭牛奶中病原体。脉冲紫外光损害菌体的DNA，在辐射DNA上形成胸腺嘧啶二聚体导致病原体死亡。影响杀菌效果的因素有：紫外光源离石英板的距离，闪照次数和液体流量。用响应曲面法对实验进行设计和分析。牛奶放置在距离光源5cm，8cm和11cm处，流量控制在20ml/min，30 ml/min和40 ml/min循环处理三次，评估各种变量对杀菌效果的影响。菌体减少量变化为0.55-7.26 log10 cfu/ml。第二个实验数据得到菌体已被完全杀灭，这与别的研究者得到数据相同。综上所述，脉冲紫外光很有可能应用到牛奶病原体的灭菌中。

关键词：牛奶巴氏杀菌；病原体灭活；脉冲紫外光；金黄色葡萄球菌

材料和方法

接种

金黄色葡萄球菌（ATCC 25923）来自于宾夕法尼亚州立大学食品微生物菌种保藏中心，菌体接在胰蛋白酶大豆琼脂斜面上(TSA；Difco，Sparks，Md., U.S.A.)，放置在4℃中保藏。菌体接种在150ml无菌胰蛋白酶大豆肉汤培养基中，放在37℃孵化箱中孵化24h，放在离心机中离心（3300×g，25min，4℃），弃去上清液收集菌体。

牛奶来自于宾夕法尼亚州立大学农学院或直接从农场购得，将其贮藏在4℃，最多保藏3天。离心后的菌体溶解在100ml原奶中，用涡旋混合仪震荡均匀，使里面菌体含量达到8-9 log10 cfu/ml。

研究所用牛奶要确保此牛奶是标准奶或无均质奶。实验操作会改变牛奶成分，包括牛奶中脂质含量，它可能会影响病原体的灭活。众所周知脂肪对病原体具有保护作用，因此，原料中丰富的脂肪模拟最差实验环境。天然牛奶中的金黄色葡萄球菌计算到了初始菌体中。

实验设计

用响应曲面法对实验进行设计，计算出不同变量下如：样品距离光源距离（5cm-11cm），闪照次数和不同流量（20ml/min-40ml/min）下循环闪照三次（表1）时菌体的减少量。

表1 Box-Behnken响应曲面设计参数

^a石英板距离UV闪照灯中心距离为5.8cm

脉冲紫外光闪照处理

用SteriPulseR-XL 3000脉冲杀菌系统对样品进行闪照处理，该系统激发光谱波长为100nm-1100nm，54%的光能量集中在紫外光区域内。系统闪照频率为3HZ，距离石英板1.8cm处时，单次辐射能量1.27 J/cm2，单次输出电压3800V。石英板距离灯管5.8cm。流量系统如图1所示，用流量泵将含有金黄色葡萄球菌牛奶抽到石英玻璃管中进行辐射处理。脉冲光辐射石英管只有28cm长，其余管道用铝箔纸覆盖，避免紫外光辐射。另外，V型槽反光托盘装置，用来支撑石英玻璃管和改变紫外线方向。此外，V型槽反光面能聚集能量，使石英管内流动牛奶吸收更多能量。如图2所示反光面之间的角度值大约为56°和117°。反射板的狭窄通道用以支撑石英管，反射板的上部比较平滑，减少灯光的阴影效应。反光板V型槽是由脉冲紫外光系统公司设计，根据实验结果得到最大紫外光吸收量。

图1牛奶连续处理示意图

角度具有重要的作用，它决定反射到样品中能量的多少。典型的ellipticalshaped反光板将所有能量都聚集在样品中。进一步研究V型反光槽，目的是为了让反光达到最佳效果。石英管的中心轴与脉冲紫外光灯对齐，确保样品最大限度的吸收能量。接收容器向上升高了47cm，减少抽提过程中形成泡沫。根据表面反应设计，牛奶可以进行三次循环处理。牛奶多次通过泵循环处理，可以避免未处理牛奶存在。然后从实际处理处移去未处理牛奶，Presterilized容器用以收集每次处理过的样品。

图2脉冲处理室V型槽反光板

测量温度

连接数据记录仪的Ktype型热电偶温度计对牛奶进行温度测定。热电偶立即插到脉冲紫外光系统的外部，测量样品进料口和出料口的温度，进料口和出料口的距离相等。用热电偶测量脉冲光处理后的均质牛奶，确保测量温度为整体牛奶温度。热电偶和温度计在每次使用前后，都要对其进行消毒杀菌处理。

微生物分析

脉冲处理前后金黄色葡萄球菌的计数。1ml样品液用0.1%无菌蛋白胨水溶液进行梯度稀释，用AutoplateR4000型仪器将菌液涂布于Baird-Parker琼脂培养基中。涂布好的平板放置在37℃中孵化24h，用Q-CountTM 对平板上的菌体进行计数。用log10计算未处理样品和处理样品中菌体的平均值。将1ml脉冲光处理浓缩样品转移到9ml无菌TSB中，置于37℃