超声波对几种常见肠道致病菌杀灭效果及其作用机理探讨

　　1 引言

　　食品工业中为了防止食品腐败和延长其保质期，通常的做法是添加防腐剂抑制腐败菌的生长繁殖或通过杀菌处理达到目的。在许可的浓度范围内添加防腐剂一般对人体是无害的，但不添加防腐剂已经成为发展趋势，要达到这一目的，高温杀菌是食品工业最常使用的杀菌方式，但高温处理过程中，温度越高，处理时间越长，食品中的养分损失就越严重，且这种处理方法会严重影响一些产品的风味。因此，一些非热杀菌技术，如脉冲电场杀菌、超滤技术、高压及超声波杀菌等正在成为食品加工的研究热点[1-4]。

　　一定强度的超声波作用于液体时会产生空化现象。液体中的空化核(微小气泡)在声场的作用下会生长、震荡和崩溃。在空化泡崩溃的瞬间，在其微小空间产生高达5000℃以上的高温和109k/s 的温度变化率及108N/s的强大冲击波[5]。这种超声波空化效应所产生的瞬时高温及温度变化和瞬时高压与压力变化，导致微生物菌体细胞壁和细胞膜破坏，胞质溶出，空化效应产生的同时还会激发产生大量的自由基，均可达到细菌致死和病毒失活的效果[6,7]。一般认为，超声波杀菌主要是由于其空化效应产生的高压与高温效应[8]，频率过高不宜产生空化效应[9]，超声波频率越低，在液体中产生空化现象越容易，一般采用20~40kHz的超声波可获得较好的空化效应[10]。温度改变会影响超声波的振幅，从而影响到杀菌的效率[8]。本文通过对几种较低频率的常用超声波清洗机对常见肠道致病菌杀灭效果进行研究，并进一步探讨超声波杀菌机理及其应用于巴氏灭菌过程增强灭菌效果的可行性。

　　2 材料与方法

　　2.1 实验材料与设备

　　(1) 实验材料

　　指示菌株：大肠杆菌078(Escherichia coli 078)、沙门氏菌C-79(Salmonella sp. C-79)和金黄色葡萄球菌C58000(Staphylococcus aureus C58000)由华南农业大学食品学院微生物实验室保存。培养基为营养琼脂：蛋白胨10g，牛肉膏5g，氯化钠5g，水1000ml，琼脂15~20g，pH7.2~7.4，121℃灭菌20min。配制时不加入琼脂则制成营养肉汤。

　　(2) 实验仪器

　　家用28kHz 超声波清洗机(型号：XD-28)、工业用33kHz超声波清洗机(型号：XD-33)、医用38kHz超声波清洗机(型号：XD-38)，3台超声波清洗机的功率密度均为5W·cm^-2，由广东省顺德长兴电子制造有限公司生产和提供。扫描电镜：FEI-XL30环境扫描电子显微镜(Philips)。

　　2.2 实验方法

　　(1) 菌种制备

　　各取大肠杆菌078、沙门氏菌C-79、金黄色葡萄球菌C58000斜面菌苔一环，分别转接至斜面培养基，37℃恒温培养24h得到活化菌种。将活化菌种分别接种于装有约100mL牛肉膏蛋白胨培养基的三角瓶中，37℃振荡培养24h。用移液器(枪头经灭菌)从三角瓶中吸取1000μL菌悬液离心后，倒上清，用1000μL无菌生理盐水洗涤后，再离心，如此反复洗涤三次后，用1000μL生理盐水重悬浮后，梯度稀释制成10^-3稀释度的样品液，使充分混匀后待用。