肉桂醛对大肠杆菌抑菌机理及与脉冲电场协同灭菌效果研究

论文摘要

作为一种食源性有害菌,大肠杆菌可以通过污染的食物、饮用水甚至是日常的接触行为来进行传播,具有极强的传染性和危害性。目前对于这类有害菌的灭菌手段有很多,包括热处理、微波灭菌、化学抑菌剂灭菌、紫外线灭菌等等,但这些手段有可能对食物本身的营养成分或者质量造成影响,不符合人们对高品质食物的追求。因此,近年来非热杀菌技术如天然抑菌剂、脉冲电场技术(Pulsed electric field,PEF)、超高压灭菌技术等等,能够很好地解决传统杀菌方式所带来的困扰,逐渐成为食品领域学者们的研究热点之一。肉桂醛(Cinnamaldehyde,CIN)作为天然抑菌剂的一种,有着较强的杀菌能力,但对于它具体的杀菌作用机理还不是很清晰。因此,为了完善CIN对大肠杆菌的杀菌机理,并结合PEF技术来提供一种更加高效和节能的杀菌手段,本文以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)ATCC 25922为研究对象,基于细胞膜和DNA两个重要位点,深入探究CIN对E coli的杀菌机理并且结合CIN与PEF进行协同作用效果分析,具体的研究内容和结果如下。1.采用气相色谱法,分析在不同浓度CIN(0、1/8、1/4和3/8的最小抑菌浓度(Minimal Inhibit Concentration,MIC))培养环境下,E coli细胞膜脂肪酸的组成成分变化。结果表明,随着CIN浓度增加,细胞膜中饱和脂肪酸含量增加,不饱和脂肪酸的含量降低,这导致了细胞膜流动性降低,提高了E coli对CIN的抵抗性。2.在较低浓度的CIN(0、1/8、1/4和3/8 MIC)培养环境下,E coli的生长会被抑制,对数期在一定程度上被延迟。在较高浓度CIN处理下(1/2、1、2 MIC),E coli细胞膜完整性会受到影响,甚至出现起皱、倒坍、溶解等现象。3.采用试剂盒检测E coli细胞活性氧(ROS)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化歧化酶(SOD)活性等氧化指标,并通过荧光定量PCR的方法测定SOD基因的表达情况。结果显示,随着CIN浓度的提高,CIN对E coli所造成的氧化损伤越严重,使得ROS和MDA含量增加,并诱导了总SOD的活性提高。特别地,SODc基因表达水平与CIN浓度的改变有着明显的一致性,这暗示在CIN处理过程中SODc发挥了重要作用,减少氧化损伤给细胞带来的损害。4.通过电泳、荧光光谱和圆二色谱分析,可以看出CIN能够与E coli发生沟槽结合,并在DNA上小沟槽处与其通过氢键来连接。此外,原子力显微镜观测图指出CIN还会导致DNA二级结构受到轻微的损伤,并引起DNA分子的聚集,从而干扰其正常的生命活动。5.采用活菌计数法对不同浓度CIN处理、不同场强PEF处理以及二者协同处理后的E coli细胞进行活菌计数。结果指出CIN和PEF都具有显著的杀菌作用,同时使用能够发挥协同效果,并随着PEF的场强增大或CIN的处理浓度提高而增强。在满足一定的杀菌效果前提下,通过少量加入CIN,能够降低PEF的场强,有助于减少设备的能量输入。本文基于细胞膜和DNA深入阐述了CIN对E coli杀菌机理,并以此为基础结合PEF技术将二者进行协同效果分析,为食品工业的杀菌处理提供了一种高效、绿色环保且节能的灭菌手段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩写列表
• 第一章 绪论
•   1.1 大肠杆菌概述
•     1.1.1 大肠杆菌的生物学特性
•     1.1.2 大肠杆菌的危害性
•     1.1.3 大肠杆菌对外界环境耐受性的研究
•   1.2 肉桂醛概述
•     1.2.1 肉桂醛简介
•     1.2.2 肉桂醛的应用
•     1.2.3 肉桂醛杀菌机理的研究进展
•   1.3 脉冲电场概述
•     1.3.1 脉冲电场技术简介
•     1.3.2 脉冲电场灭菌因素的研究进展
•     1.3.3 脉冲电场灭菌机理
•   1.4 立题背景
•   1.5 研究内容及技术路线图
•     1.5.1 技术路线图
•     1.5.2 研究内容
• 第二章 肉桂醛对大肠杆菌细胞膜结构及流动性影响研究
•   2.1 引言
•   2.2 实验材料与试剂
•     2.2.1 实验材料
•     2.2.2 实验试剂
•     2.2.3 实验仪器
•   2.3 实验方法
•     2.3.1 大肠杆菌生长曲线的测定
•     2.3.2 大肠杆菌细胞膜脂肪酸成分的测定
•     2.3.3 大肠杆菌细胞膜完整性的测定
•   2.4 结果与讨论
•     2.4.1 不同浓度肉桂醛处理下的大肠杆菌生长曲线
•     2.4.2 肉桂醛对大肠杆菌脂肪酸成分的影响
•     2.4.3 肉桂醛对大肠杆菌细胞膜完整性的影响
•     2.4.4 大肠杆菌细胞形态的变化
•   2.5 本章小结
• 第三章 肉桂醛对大肠杆菌细胞膜氧化损伤与抗氧化基因调控的研究
•   3.1 引言
•   3.2 实验材料与试剂
•     3.2.1 实验材料
•     3.2.2 实验试剂
•     3.2.3 实验仪器
•   3.3 实验方法
•     3.3.1 大肠杆菌细胞氧化指标的测定
•     3.3.2 大肠杆菌细胞RNA的提取
•     3.3.3 大肠杆菌细胞RNA的逆转录
•     3.3.4 荧光定量PCR检测
•   3.4 结果与讨论
•     3.4.1 肉桂醛对大肠杆菌细胞膜氧化损伤
•     3.4.2 不同浓度肉桂醛处理下的大肠杆菌提取RNA质检及溶解曲线
•     3.4.3 肉桂醛处理下大肠杆菌的抵抗性与抗氧化基因表达的联系
•   3.5 本章小结
• 第四章 肉桂醛对大肠杆菌DNA结构影响的研究
•   4.1 引言
•   4.2 实验材料与试剂
•     4.2.1 实验材料
•     4.2.2 实验试剂
•     4.2.3 实验仪器
•   4.3 实验方法
•     4.3.1 样品DNA的制备
•     4.3.2 样品DNA电泳
•     4.3.3 肉桂醛与大肠杆菌DNA结合方式测定
•     4.3.4 软件模拟肉桂醛与大肠杆菌DNA的作用形式
•     4.3.5 大肠杆菌DNA形态的测定
•   4.4 结果与讨论
•     4.4.1 肉桂醛与大肠杆菌DNA作用形式的判定
•     4.4.2 肉桂醛与大肠杆菌DNA的分子对接模拟
•     4.4.3 肉桂醛对大肠杆菌DNA的形态影响
•   4.5 本章小结
• 第五章 肉桂醛协同脉冲电场对大肠杆菌致死效果的研究
•   5.1 引言
•   5.2 实验材料与试剂
•     5.2.1 实验材料
•     5.2.2 实验试剂
•     5.2.3 实验仪器
•   5.3 实验方法
•     5.3.1 大肠杆菌实验样品的制备
•     5.3.2 脉冲电场设备调整
•     5.3.3 活菌计数
•     5.3.4 肉桂醛、脉冲电场以及协同作用的灭菌效果测定
•     5.3.5 肉桂醛与脉冲电场协同作用灭活曲线的拟合
•   5.4 结果与讨论
•     5.4.1 肉桂醛、脉冲电场以及协同灭菌效果
•     5.4.2 肉桂醛与脉冲电场协同灭菌效果的动力学模型分析
•     5.4.3 肉桂醛与脉冲电场协同灭菌的机理分析
•   5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何天夫

导师: 曾新安

关键词: 大肠杆菌,肉桂醛,脉冲电场,协同作用

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业

单位: 华南理工大学

基金: 国家自然科学基金(21576099)资助项目

分类号: TS201.3

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.001409

总页数: 96

文件大小: 4543K

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