高強(qiáng)脈沖電場(chǎng)對(duì)食源性大腸桿菌基因性狀影響的研究.pdf

1、摘要高強(qiáng)脈沖電場(chǎng)，是一種充分利用瞬間高強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)的殺菌的新手段，其電場(chǎng)的交變性為其發(fā)展為殺菌技術(shù)提供了有利條件，其產(chǎn)生的電磁場(chǎng)是微生物致死的主要因素。而在當(dāng)今社會(huì)，電磁輻射己成為一種嚴(yán)重的環(huán)境污染因素，尤其是脈沖電磁場(chǎng)，由于其本身的特點(diǎn)，對(duì)生物機(jī)體將產(chǎn)生比連續(xù)波更為明顯的影響。然而，脈沖電磁場(chǎng)對(duì)生物機(jī)體有害或有利的機(jī)理尚不很清楚。為此，本文依據(jù)以食品中常見(jiàn)微生物一一大腸桿菌為模型，就脈沖電場(chǎng)的生物學(xué)效應(yīng)可能的作用機(jī)制，從其生物應(yīng)激性的

2、宏觀態(tài)、微觀態(tài)和之間的關(guān)聯(lián)等方面做一概述。使人們正確認(rèn)識(shí)脈沖電場(chǎng)對(duì)生物物機(jī)體的雙重作用，在相關(guān)的食品生產(chǎn)加工中，預(yù)防有害作用，利用其有利因素。首先對(duì)食源性大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株ATCC2592進(jìn)行脈沖電場(chǎng)處理，研究在同一脈沖頻率IO0Hz和脈寬40ps條件下，不同電場(chǎng)強(qiáng)度的滅菌效果，結(jié)果表明:PEF對(duì)大腸桿菌的滅菌效果隨強(qiáng)度增大而增強(qiáng):當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度較小(lokvcm)時(shí)，處理后大腸桿菌活菌數(shù)降低0.1938個(gè)對(duì)數(shù)值當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)升至25kvcm時(shí)，活菌

3、數(shù)己降低3.8928個(gè)對(duì)數(shù)值，達(dá)到國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，且高于巴氏滅菌效果。紫外吸收法檢測(cè)PEF處理對(duì)大腸桿菌細(xì)胞膜通透性的影響，結(jié)果顯示凡是經(jīng)過(guò)PEF處理后的大腸桿菌菌液在260nm和280lun處的吸光度值均較未處理的菌液高，且其值隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而逐漸提高，這表明細(xì)胞外蛋白質(zhì)和核酸增加，細(xì)胞膜通透性增加。在對(duì)細(xì)菌處理后的宏觀態(tài)研究分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其應(yīng)激性的微觀態(tài)進(jìn)行研究。對(duì)大腸桿菌全序列基因影響的PFGE限制性大片段(2okb3

4、0kb)分析的研究顯示:未經(jīng)處理的菌株和巴氏殺菌處理的菌株呈現(xiàn)基本一致的條帶分布，與其他4株經(jīng)過(guò)PEF處理(電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)習(xí)skV兒m)的菌株呈現(xiàn)出基本相同的條帶。說(shuō)明PFE對(duì)基因大片段未有影響，而條帶頻率的不同表現(xiàn)出這類電磁殺菌存在著潛在的應(yīng)激性基因變異的安全隱患。采用E犯C一PcR指紋圖譜對(duì)PEF處理后的標(biāo)準(zhǔn)大腸桿菌的染色體基因性狀(230b卜20kb)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，電場(chǎng)強(qiáng)度為10kvcm的電場(chǎng)處理后的菌液與未經(jīng)電場(chǎng)處理的菌液指紋圖

5、譜幾乎一致在中強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度(15kVcm)時(shí)，PEF能使大腸桿菌的染色體DNA鏈斷裂與損傷，在指紋圖譜上表現(xiàn)為DNA條帶大片斷的減少及小片斷增加。而PEF處理對(duì)細(xì)菌質(zhì)粒上遺傳物質(zhì)(923飾的片段在20kb的質(zhì)粒上)的研究表明:Abstr即tPulsedeleclricfield(PEF)techoologyisoneofthenew，minimalprOCessllgtechnologiesfield(uPto，whichinvolve

6、stheapplicationofshortPulses(夕s)ofhighintensltyelectric20kvcm)toliquidfl，odspl即edbetween幻刃oelectrodes.TbeteC儷queistoinactivate而crorg印”sms.AsakindofelectricfieldswhosePrOJecthas卜籠nestablishedbymanycountiestodetemineifther

7、e，vereadversehealthefl免ctsthatcouldresultwhichneedtobeaddressed，thePEFhasbeenexPressedwithgro朝ng~.However，theunderlyingmechanismoflnactivationof而cp。。rganlsmisstillnot徹lyunderstood.In而sPaper，E.coli、vastreatedbyPEF，themech

8、anismofPEFbiologicalefects，tll‘macroscopicaland而“?！?。smicexPresslonofthesosresponsewerethendisSertatedThatmayhelPpeo川etealizethediPlex一sidede月免ctofPEF，的dthenPEFcanlnactivateE.coliefectivelywhentheelectricfields廿engthwasmo

9、rethan10kVcmfor266ms.ftwasindicatedthatthesurvlvabilitiesofKco“remarkablydec比ased杭ththeelectricfieldstrength.T七esmallestsurvivab1lityOfEcoliwhichwas0.1938一logreduction、vasdeten刀inedatlokVcmwhenthestrength而seat25kVcm，比esm

10、allestsurvivabilityofEcoli、vas38928一IOgreduc6on.UVSpectroPhotonletry、，a‘useddeterminethepenneationofcenmenlb.盯eandtheresuitindicatedthattheabsorbabilitywithdetection、，avelenglhat260n切and28OlunwasmcreasedwhenthestrainsexP

11、0suretoPEEIt、，asshownt】lattheProteinandnucleicacidinthelquid、vasincreasedwhenPEFtrea1mentstrength、vasenhanced.Intactbacterialgeno而cDNAwasisolatedinagar0sebl0cksandcleavedwithXbaI.A且erseParallonofthe丘aglllents勿Pulsedfield

12、gelelectroPhoresis(PFGE)，cleavagepatternS0fthegenomicDNAwer.comParedamongthebacteriaexP0s附todiferentstrengthofPEF、，erenotdivldedintodi月籠rentgenomictyPesbasedontheirs1mi1aritiesin山cXbalcleavagepatemERIC一PCRmethodwasestabl

13、1shedtoanaIysisThec幻觸ctofPEFonthegenomlccharacteristic.Thestminstreaded初thhighPEFwhoses杠℃ngthishigherthanlskvcm，didnotPresent130ObP別叮plicOns，butPresentajmPliconsabout2000飾，1600bPandlZobPA刀ditwassbownlh時(shí)thereexiststheinfl