超高压是一种新型的非热杀菌技术,近几年在生物和食品工程领域备受关注。一定范围的压力可致死部分微生物,但对革兰氏阳性菌和芽孢菌作用较弱,使该技术在应用方面存在一定的局限性。因此,如何提高超高压的杀菌效果具有重要意义。本文探讨了多技术协同作用的可行性和机理,以提升超高压技术的可靠性和应用范围。黄泥螺是我国重要的贝类水产品,含有丰富的蛋白质和人体必需氨基酸,深受消费者的喜爱。然而,黄泥螺含有大量的微生物,传统的腌制方法和人们生食习惯存在较大的安全隐患,这是黄泥螺加工中的一个重要问题,也是本研究中较理想的实验材料。本文研究超高压对黄泥螺中微生物的灭活作用,同时分析超高压结合微酸性电解水对耐高压菌—蜡样杆菌芽孢的作用。本研究采用单次脉冲超高压和多次脉冲超高压模式处理,并结合不同有效氯浓度的微酸性电解水的方法。具体研究内容分为以下六个部分:(1)研究了单次和多次脉冲超高压对黄泥螺冷藏期间微生物的影响。结果表明,增加压力可以显著降低黄泥螺微生物数量,不同处理产硫化氢的细菌均未检测到;多次脉冲超高压处理在前20 d总菌生长缓慢,嗜冷菌在0和10 d均未检测到,总的肠杆菌和产硫化氢的细菌未检测到。改良Gompertz模型表明,单次脉冲超高压500 MPa/20 min时总菌预测生长时间为25 d,总菌的生长滞后期为9.55 d,而多次脉冲超高压(200 MPa/20 min+500 MPa/20 min)处理可以延长总菌预测生长时间至38 d,生长滞后期至14.26 d。(2)分析了多次脉冲高压(200 MPa/20 min+500 MPa/5 min)结合不同温度(30℃和60℃,即HPP30和HPP60)对黄泥螺冷藏期间物理特性(pH值和电导率)和微生物多样性影响。结果表明,HPP30和HPP60处理使总菌落数减少3 log CFU/g,在冷藏期间HPP30组总菌落数显著高于HPP60组;不同处理可以在一定程度上提高pH值和电导率,且冷藏期间电导率显著上升。三组样品中微生物的多样性先增加后减少,至20 d时,杆菌属是优势菌,蜡样芽孢杆菌是后期黄泥螺可培养微生物中的优势菌种。基于超高压对革兰氏阳性菌以及芽孢的作用较弱,我们采用超高压结合微酸性电解水的方法处理蜡样杆菌芽孢。(3)探索了超高压结合微酸性电解水(24、35、44和55 mg/L)协同灭活蜡样杆菌芽孢的作用。结果显示仅单次脉冲超高压或者微酸性电解水对蜡样杆菌芽孢的作用小于1.0 log CFU/mL。单次脉冲超高压结合微酸性电解水对灭活蜡样杆菌芽孢具有显著协同效应(P<0.05),最佳条件是300 MPa HPP+44 mg/L SAEW,芽孢降低3.27 log CFU/mL;多次脉冲超高压结合微酸性电解水的最佳条件是200 MPa HPP+44mg/L SAEW+500 MPa HPP,芽孢降低3.99 log CFU/mL。(4)分析超高压与微酸性电解水协同作用对蜡样杆菌芽孢结构的影响。研究结果表明,与超高压处理组对比,超高压结合微酸性电解水使蜡样杆菌芽孢的孢外壁不完整,内部出现不规则的凸起和变形。超高压结合微酸性电解水处理组蜡样杆菌芽孢中吡啶二羧酸的释放高于单独超高压处理组。膜的通透性结果表明,超高压结合微酸性电解水致死蜡样杆菌芽孢的过程中不仅有萌发的作用,而且芽孢内膜也有受损。(5)采用label-free蛋白质组学的方法研究多次脉冲超高压结合微酸性电解水对蜡样杆菌芽孢的灭活机制。与对照组相比,多次脉冲超高压结合微酸性电解水和多次脉冲超高压组分别有93和83个蛋白发生显著变化(fold-changes≥±2且P<0.05),两处理组对比有21个蛋白发生显著变化。多次脉冲超高压处理之后用于芽孢萌发的皮层溶解酶上调了3.15倍。多次脉冲超高压结合微酸性电解水主要是通过代谢、降解、信号传导和生物合成通路调控的。氨基酸的合成和群体感应是微酸性电解水在多次脉冲超高压下的主要通路,群体感应通路中磷酸化水平的降低是影响通路的决定性因素。(6)验证了多次脉冲超高压结合微酸性电解水和传统热加工在黄泥螺加工中对微生物、物理品质及游离氨基酸的影响。多次脉冲超高压结合微酸性电解水使黄泥螺的总菌和嗜冷菌低于检测限,对水分含量没有影响,可以显著提高黄泥螺的硬度,对微观结构影响较小,总游离氨基酸为13.115 mg/g dw,且必需游离氨基酸没有显著变化;而传统热加工组水分含量、电导率和汁液流失率均显著降低,组织严重收缩,总游离氨基酸仅为6.013 mg/g dw。研究结果为多次脉冲超高压结合微酸性电解水在黄泥螺深加工和类似水产品加工中提供技术支撑。研究结果表明,超高压结合微酸性电解水栅栏技术可以改善超高压在灭活蜡样杆菌芽孢中的不足,同时在黄泥螺加工产业方面取得了新的突破,这提升了超高压技术在生物和食品工程领域的应用。