果汁中的嗜酸耐热菌
李静媛
(国家食品质量监督检验中心, 北京, 100027)
摘 要 嗜酸耐热菌可污染浓缩果汁和果汁饮料, 本文对该菌的来源、生长特点、危害、耐热性进行了分析, 阐述了嗜酸耐热菌的分离计数方法, 并提出了防止其污染的措施。关键词 果汁, 嗜酸耐热菌, 特点, 分离和计数, 控制
目前, 我国的果汁生产行业发展迅速, 浓缩苹果汁大量出口。随着生活水平的提高, 体现天然、营养的纯果汁及果汁饮料受到人们青睐。果汁中的一种新型污染菌) ) ) 脂环嗜酸耐热菌在国外屡有报道, 该菌污染苹果汁, 橙汁等浓缩果汁及果汁饮料, 产生不良风味, 使企业蒙受经济损失。由于国际市场对浓缩果汁的质量要求越来越高, 耐热菌的指标亦有严格规定, 致使我国果汁出口受到影响。因此, 了解这一菌属的特点, 建立相应的检测方法, 有效的控制其含量成为当务之急。
在苹果汁中的耐热性是D 90e 为15min, 果汁
若污染此菌, 以目前杀菌条件, 难以消除。1981年, 人们从花园、树木和沼泽的土壤中分离到相似的菌株[3]。1992年, 脂环酸杆菌属(Alic yc lobacillus) 作为新的菌属被提出, 酸土脂环酸杆菌(Alic ycloba cillus acidoter 2restris) 是其中一种, 为果汁污染的主要嗜酸耐热菌。据Deinhard 等人研究, 由基因序列上分类, 认为脂环芽孢杆菌属的基因序列与一般芽孢杆菌属有显著区别, 且细菌细胞膜中含有独特的X 2脂环脂肪酸, 这种脂环酸结构增加了细菌的抗热性。此后, 该菌在果汁中的污染情况得到相继报道, Churey 等人1994年从腐败的苹果汁中发现嗜酸耐热芽孢菌, 经鉴定为酸土脂环芽孢杆菌, Splittstoesser 等人从腐败的无菌包橙汁中发现2株嗜酸耐热芽孢菌, 革兰氏阳性, 芽孢耐热性是D 90e 为16~23min, D 95e 为214~218min [4]。嗜酸耐热菌的芽孢可在橙汁中萌发、生长, 也可在30e 的苹果汁、葡萄汁中生长良好。腐败的果汁具有难以接受的不良味道, 经研究证实这种物质是嗜酸耐热菌的代谢产物邻甲氧基苯酚等[5]。随着人们对该菌的认识, 逐步对它的生理生化特征, 检验方法[6]和果汁产品的控制[7]等方面进行了研究。
1 嗜酸耐热菌的来源
脂环嗜酸耐热菌是耐热芽孢菌, 可经受巴氏灭菌, 能在pH 值低于410的环境中存活。果汁为酸性产品, 加热灭菌可杀死不耐热的微生物, 还可抑制果胶酯酶的活性。普遍认为, 造成果汁腐败的微生物有耐热霉菌孢子, 酵母菌和耐热乳酸菌。一般细菌, 在果汁的加热和杀菌中被杀死, 某些耐热芽孢, 如芽孢杆菌属(Ba cillus) 及梭状芽孢杆菌属(Clostr idium) 的耐热芽孢, 可存在于巴氏杀菌后的果汁中, 但大部分细菌芽孢在果汁的正常酸度下已不能生长繁殖。因此在正常的果汁中可分离到芽孢杆菌, 但不会造成产品腐败[1~2]。1984年德国Cerny 等人从腐败的苹果汁中分离出一种芽孢杆菌, 此菌种耐酸耐热, pH 315~410下萌芽生长良好, 芽孢
作者:学士, 高级工程师。收稿时间:2002-12-16
2 嗜酸耐热菌的特征
2. 1 分类及命名
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根据嗜酸耐热菌的细胞中存在独特的X 2脂环脂肪酸及DNA 序列的特点, 将其命名为脂环酸杆菌属(Alic yc lobacillus) [8]。目前发现3个种:酸热脂环酸杆菌(Alic y 2clobacillus acidocaldar ius) ) ) ) 嗜酸嗜温; 酸土脂环酸杆菌(Alic yclobacillus acidoter 2restris ) ) ) 嗜酸, 分离于土壤; 环庚基脂环酸杆菌(Alic yc lobacillus c yc lohepta nicus ) ) ) ) 细胞膜含有X 2环庚基。
导致果汁产品腐败的嗜酸耐热菌主要是酸土脂环酸杆菌。
2. 2 生理生化特征
其细胞大小为长219~413L m, 宽016~018L m, 革兰氏阳性, 好气生长。芽孢椭圆型, 端生或次端生。芽孢萌发时, 有时会使营养细胞膨大。生长温度12~80e , 最适生长温度为42~53e 。生长pH 值215~610, 最适生长pH 值为315~510。
嗜酸耐热菌可利用如下碳源:甘油, 赤藓醇, L 2阿拉伯糖, 核糖, D 2木糖, 半乳糖, 葡萄糖, 果糖, 甘露糖, 鼠李糖, 甘露糖醇, 七叶苷, 纤维二糖。
3 嗜酸耐热菌的危害
嗜酸耐热菌污染浓缩果汁及果汁饮料, 给厂家造成重大损失。细菌芽孢在产品中的萌发生长需要一个过程, 污染初期不容易被发现, 产品并不出现明显的涨包或酸败, 随着污染加重, 产品会产生药水般的味道并伴有液体浑浊, 有时会出现沉淀, 使果汁的风味受到严重影响。这种不良的物质是菌体产生的邻甲氧基苯酚和具有臭味的2, 62二溴苯酚等。
嗜酸耐热细菌芽孢在苹果汁、橙汁中萌发生长, 当菌体数量达到105~106cfu/mL 时, 产生明显的不爽味道。苹果汁、橙汁和果汁饮料在污染菌数是102
cfu/mL 的情况下, 25~44e 放置3~6d, 污染菌体数量达到105~107cfu/mL, 果汁产品明显酸败, 同时邻甲氧基苯酚检出。同样污染菌数的果汁产
品, 4e 放置6~21d, 菌体增殖不明显, 邻甲氧基苯酚未检出。低污染量果汁贮存在顶隙含氧的容器中, 45e 培养24h 即可出现不良风味。嗜酸耐热菌也可污染番茄汁、白葡萄汁、菠萝汁等果汁产品。
嗜酸耐热菌芽孢可污染果汁生产中的半成品和生产材料, 包括浓缩果汁和饮料加工用水等, 在低污染量时难以检出, 一但遇到合适的生长环境就会迅速发芽生长。因此嗜酸耐热菌在生产过程中的潜在危害性也是不可忽视的。
4 嗜酸耐热菌在果汁中的耐热性
嗜酸耐热菌有较强的耐热性, 从腐败的无菌包橙汁中发现的嗜酸耐热芽孢菌, 芽孢耐热性D 90e 为16~23min, D 95e 为214~218min, 嗜酸耐热菌在不同的果汁产品中的抗热性也有所涉及(如表1所示) 。这些数据表明芽孢可经受果汁的巴氏灭菌而存活。
表1 嗜酸耐热菌在不同果汁产品中抗热性
产品名称菌种号pH 值SS (Brix) 温度/e D 值/mi n 苹果汁
VF
315
1114
855690
2395
21885
57葡萄汁WAC [**************]4橙汁饮料-[1**********]橙 汁
Z
319
-[1**********]980
3719橙 汁标准菌315111785
6516911119浓缩果汁标准菌[1**********]8浓缩果汁
标准菌
215
5815
91
2411
S S, 可溶性固形物; -, 未报道。
标准菌, NCIMB13137GD3B DSM3922ATCC49025。D 值, 杀死90%的芽孢所需要的时间。
与一般芽孢杆菌不同, 培养基中的阳离子(Ca 2+、Mg 2+、Ba 2+、Mn 2+、Sr 2+) 对芽孢抗热性无影响[9, 10]。有机酸的不同(苹果酸、柠檬酸、酒石酸) 对芽孢抗热性也没有显著作用。研究表明, pH 值影响芽孢的抗热性[11], 尤其在88~91e 温度范围内。当pH 值增加约016, D 值增加近一倍, 即pH 值
85
311时, D 91e 为3113min 。pH 值317时,
D 91e 为5413min 。温度达97e 时, D 值近似, 即pH 值311时, D 97e 为719min 。pH 值317时, D 97e 为818min 。可溶性固形物的含量也会影响芽孢的抗热性, 同样在温度低时, D 值随可溶性固形物的含量增加而升高, 当温度接近97e , 影响不明显。
嗜酸耐热菌的细胞中含有脂环脂肪酸, 这种独特的结构能有效地保护细胞。
5 对果汁中嗜酸耐热菌的分离和计数
(1) 国家食品质量监督检验中心采用K 氏培养基[6]在浓缩苹果汁和橙汁饮料中可分别检出嗜酸耐热菌。浓缩苹果汁样品外观正常, 实际污染菌落数为40cfu/mL 。橙汁饮料中分离出一株嗜酸耐热菌, 在K 氏培养基上菌落光滑清晰, 显微镜观察为单个或成链状杆菌, 芽孢偏端生。革兰氏染色阳性, 接触酶反应阳性。该菌可在pH 317的条件下生长并产生芽孢, 对果汁产品有潜在危害性, 有关该菌株的特点还需要进一步研究。
(2)在实际工作中, 磁性过滤器操作方便, 便于滤膜取放。样品稀释过滤过程中, 可能会有菌体吸附在容器内壁上, 因此, 采用20mL 稀释液冲洗容器内壁并过滤。滤膜法适用于低污染样品的检测, 若滤膜上菌落数过多会影响计数的准确。
(3)样品未明显腐败, 采用平皿法检测时, 增加取样量到4mL, 并相应提高培养基用量到约20mL 。接种量4mL 与1mL 检出结果相比, 检出率明显提高, 可增加检测灵敏度。
生产过程中, 需要对原料、半成品及成品的质量进行监控。当嗜酸耐热菌在样品中只有极低含量时, 按常规法检出会很困难。建议先将样品接入到合适的培养基中40~50e , 2~3d 增菌培养, 再转入K 氏琼脂培养基中检出。
(4) 嗜酸耐热菌在不同的果汁产品中生长速度不同, 若培养3d 菌体不生长, 相应延86
长培养时间1~2d 。如果菌体在K 氏培养基上生长但不产芽孢, 需转接产孢培养基中培养观察细菌产生芽孢的情况, 以便作出正确判断。
进一步的菌种鉴定可用API 50CH 系统检测, 也可采用气相色谱2质谱联用(CS 2MS) 对菌种代谢产物(邻甲氧基苯酚等) 进行分析。
(5) K 氏培养基采用pH 317~410尤为重要, 如pH 控制不当(pH>510) 会引起存在于果汁中的非嗜酸耐热芽孢杆菌生长, 影响检验结果的准确。
6 嗜酸耐热菌的控制
(1) 根据嗜酸耐热菌的生长特点进行果汁产品质量控制。嗜酸耐热菌经80e 热处理可诱导芽孢产生, 在适应的pH 值及温度条件下芽孢可在果汁中迅速萌发。浓缩果汁中的芽孢虽然不繁殖, 也有潜在的危害性, 一旦遇到适应的环境, 芽孢就会萌发[12~14]。嗜酸耐热菌是好氧菌, 果汁中的氧会加快腐败的进程。在生产过程中, 应控制好pH 值及温度等工艺条件, 减少果汁中氧的含量, 成品果汁尽量采取低温贮存, 使嗜酸耐热菌无可乘之机, 有效地控制污染。
(2) 根据嗜酸耐热菌的来源进行果汁产品质量控制。嗜酸耐热菌分离于土壤, 在很多水果的表面都会存在这种微生物。1995年Mclntyre 等在果汁生产车间的饮料用水中发现了嗜酸耐热菌, 我国的研究人员也曾在生产果汁的设备及管道中检出耐热菌。因此在原料上要加强控制。采取初检、验收、清洗等手段, 选择新鲜无损伤的原料, 减少这种有害菌进入生产车间的机会。难以清洗的贮罐和管路盲区是耐热菌繁殖的温床, 定期对设备管道进行彻底地清洗消毒是很重要的。(3) 快速检测技术的研究和应用。在生产过程中, 对原材料、半成品、成品进行检测, 及时了解嗜酸耐热菌的污染情况。嗜酸耐热菌常以比较低的污染数量存在于半成品和生
产材料中, 常规的检验方法难以检出, 除了采用酸性的培养基, 合适的接种条件以外, 样品的富集增菌过程是需要的。嗜酸耐热菌的RT 2PCR(反转录聚合酶链式反应) 快速检验技术已有研究[15]
, 这种检测方法可在24h 内获得检验结果, 较传统检验方法快速准确, 有良好发展前景。
(4) 通过对嗜酸耐热菌的研究, 修订巴氏灭菌的条件。嗜酸耐热菌在果汁中具有较强抗热性, 进一步研究它在不同果汁产品中的生长情况, 芽孢生长萌发的特点及在果汁中的抗热性, 修定巴氏灭菌的工艺条件。
(5) HACCP(危害分析和关键控制点) 质量控制体系在果汁生产中的应用
[16~18]
。嗜
酸耐热菌低污染量难以检出, 发现成品腐败时, 给厂家造成的经济损失已无法挽回。HACCP 质量控制体系克服了传统质量控制的缺陷, 在问题出现之前就积极防范。该体系综合运用食品加工工艺学, 微生物学等科学的原理和方法, 对果汁产品的原料、加工方式及最终产品的全过程存在的危害点进行分析, 确定影响产品质量的关键控制点, 建立有效地监控措施, 使产品危害性减少到最低限度, 保证最终产品的质量。同时HACCP 的日常运行费用要比依靠大量抽样检验的方式少的多, 即它能以较低的成本换取较高的安全性。
目前, 嗜酸耐热菌的课题研究逐步为人们所关注。据统计, 我国水果生产总量居世界首位, 浓缩苹果汁大量出口美国、日本和欧洲。同时作为最大、发展最快的消费市场, 果汁发展的前景非常广阔, 果汁生产行业蓬勃发展, 但总体的质量水平还有待提高。国外对浓缩果汁中的嗜酸耐热菌等指标有严格的规定, 如果生产企业品质控制不当, 会给产品出口带来困难。随着人们食品安全意识的增加, 对果汁的质量要求也会有所提高, 在国外
嗜酸耐热菌使果汁腐败的事件屡有报道, 给生产厂家造成严重损失。将嗜酸耐热菌的特点, 检测方法及防治的措施介绍给大家, 希望对生产企业提高果汁产品质量有所帮助。有不当之处, 共同商榷。
参
考
文
献
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Thermoacidophilic Bacterium in Juice Products
Li Jingyuan
(National Center for F ood Quality Supervision &Testing, Beijing, 100027)
ABSTRACT Thermoacidophilic bacterium can contaminate fruit juices and its juice concentrates. This article gives a review on thermoacidophilic bacterium source, its growth characteristics, haz 2
ard and thermostability. It also introduces the isolation and counting methods. And it proposes a series of measures for preventing contamination.
Key words fruit juice, thermoacidophilic bacterium, isolation and counting method, control 政治、法规、标准
日本为保健食品防病功能确定量化指标
最近, 日本为保健食品防病功能确定了量化指标, 引领了一种饮食文化的新趋势。
为了给保健食品防病确定量化标准, 日本成立了预防医学协会。该协会计划通过科学实验测定厚生劳动省目前认可的330种保健食品的具体效果, 并为它们贴上/生物标签0, 给人们一个准确的概念。标有用量多少, 食用后血液成分等各项指标变化的标签必须准确无误, 令食用保健食品像吃药一样有据可依, 这样防病效果会更加精确。
此外, 日本正在开发检测食品的各种生物芯片。预计, 一次可测量20~30个指标的生物芯片将在2003年夏天问世。日预防医学会理事长原因康原说, 今后在开发食品科学评价技术方面还会加大力度。
美国将为保健食品生产制订严格标准
美国食品和药物管理局近日公布了一份保健食品管理新条例草案, 首次提出要为保健食品的生产和标签制订严格的标准。这一草案预计将在2004年生效, 它有可能对海外保健食品进入美国市场造成一定影响。
美国食品和药物管理局称, 制订新管理条例的目的是为了确保食品增补剂和营养食品中不含污染或不应有的掺杂物, 确保此类产品的标签能准确反映其所含营养成分, 从而让消费者买得放心。
在保健食品的生产方面, 新条例对工厂的设计和建造、生产设备、质量控制、产品检测、如何处理消费者投诉、生产档案保存等都将有一系列规定。另外, 根据新条例, 保健食品中包含的成分超出或少于标签上所注明的剂量; 含有标签上没有的成分或者细菌、杀虫剂、重金属等有害污染物, 都将被视为/掺假0。美国食品和药物管理局将有权把这类产品清除出市场, 甚至对厂商采取惩罚措施。但美国食品和药物管理局也强调说, 保健食品的安全性、其对健康效果究竟如何, 并不在新条例管理范围之内。
据美国食品和药物管理局提供的材料, 1993年以来, 这家机构共接到7000多起有关保健食品效果与宣传不符的报告, 其中有不少据认为与标签不当或成分掺假有关。对一些私营实验室进行的抽查分析也显示, 美国市场上有相当数量的保健食品中所含成分与标签不符。中草药, 含钙、维生素和氨基酸等成分的产品, 在美国都被归为食品增补剂(或称保健食品) 。
美国曾在1994年制订了相对宽松灵活的保健食品管理法规。近10年来, 保健食品市场在美国迅速扩大, 目前其规模约为190亿美元, 美国国内的生产商达到上千家。与此同时, 保健食品所引发的争议也不断在美国发生。
美国食品和药物管理局目前正在就新条例征求社会各界的意见。如果新条例在2004年生效, 它将对美国国内生产商和国外进口商一视同仁。据悉, 美国国内的一些保健食品生产商已开始准备应对新条例的生效。
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