基于细胞膜脂质的脉冲电场致死鼠伤寒沙门氏菌的机理研究

作     者：欧贇 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾新安

授予年度：2017年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：脉冲电场 鼠伤寒沙门氏菌 细胞膜脂质 细胞膜流动性 基因表达 

摘      要：脉冲电场作为一种新型的食品非热杀菌技术,虽然针对其在食品杀菌领域的应用开展了大量研究,但有关脉冲电场对微生物细胞膜的作用机制及微生物细胞膜环境应激行为对脉冲电场杀菌效果影响机理仍然不甚明了。因此,本论文以鼠伤寒沙门氏菌为研究对象,采用培养温度(10℃、20℃、30℃、37℃和45℃)修饰细胞膜磷脂,研究沙门氏菌的磷脂特性及其细胞膜流动性,探讨脉冲电场杀菌效率与微生物细胞膜结构、性质的关系。另外,本论文通过研究脉冲电场对沙门氏菌的磷脂特性及氧化损伤的影响,为脉冲电场致死微生物的机制研究提供依据。1.基于不同培养温度下不同生长周期的沙门氏菌对脉冲电场的耐受性研究。结果表明,稳定期沙门氏菌比对数期沙门氏菌对脉冲电场的耐受性大,随着培养温度升高,稳定期沙门氏菌对脉冲电场处理耐受性增大。另外,采用三种数学模型(线性、Weibull和Log-logistic模型)拟合脉冲电场对沙门氏菌的灭活曲线,发现Weibull模型在三种模型中表现出最好的拟合度。2.采用气相色谱法结合荧光偏振法,测定培养温度对稳定期沙门氏菌细胞的脂肪酸组成及其膜流动性的影响,并利用差示扫描量热法测定不同培养温度下沙门氏菌磷脂的相转变温度。结果发现,随着培养温度的升高,沙门氏菌不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值降低,细胞膜流动性降低,磷脂的相转变温度增大,表明细胞膜流动性是决定稳定期沙门氏菌对脉冲电场耐受性的主导因素。3.利用荧光定量PCR的方法测定不同培养温度下稳定期沙门氏菌脂肪酸合成酶基因及σ因子的表达水平,从基因层面上阐述脉冲电场对沙门氏菌的灭活机制。结果表明,在相对较低的培养温度下沙门氏菌通过调控脂肪酸合成酶基因的表达水平(cfa基因相对表达水平下调,fabA基因相对表达水平上调,fabD基因相对表达水平下调),修饰其脂肪酸组成,使细胞膜流动性增加,导致沙门氏菌对脉冲电场更敏感。此外,虽然培养温度会修饰沙门氏菌的σ因子(rpoS、rpoE及rpoH)的相对表达量,但是这些基因的调控作用对脉冲电场杀菌效率没有直接影响。4.以脉冲电场处理前后的沙门氏菌对研究对象,研究发现脉冲电场会降低沙门氏菌的细胞膜流动性,主要表现为脉冲电场处理后的沙门氏菌通过调控脂肪酸合成酶基因的表达(cfa下调,fabA下调,fabD上调),修饰脂肪酸组成(UFA合成减少,SFA合成增多);基于磷脂的拉曼光谱表明,经脉冲电场处理后,I1139/I1082增大,I2874/I2962增大,表明沙门氏菌需要降低其细胞膜流动性来应激脉冲电场的压力环境。另外,经脉冲电场处理的沙门氏菌的MDA含量增多,表明脉冲电场引起细胞膜氧化损伤;cyoA、cyoB和cyoC基因表达水平表现为极显著上调,表明细胞膜是脉冲电场的主要作用位点,并推测与脉冲电场引起的氧化损伤的缓解作用有关。