A Quasi-Chemical Kinetics Model for the Growth and Death of Staphylococcus aureus in Intermediate Moisture Bread

ABSTRACT: The "quasi-chemical" kinetics model accounts for all 4 phases of the microbial lifecycle based on a proposed series of chemical rate equations. The model fits continuous growth-death kinetics for Staphylococcus aureus in intermediate moisture bread in various conditions of water activity, pH, and temperature. Growth rates evaluated using the quasi-chemical model are compared with values obtained with the Gompertz model. Kinetics data obtained with the quasi-chemical model are integrated with a probabilistic approach to estimate the boundary between growth and no-growth conditions. Continuous modeling of microbial growth/death kinetics in actual foods advances predictive modeling that conventionally separates growth and death models.     

金黄色葡萄球菌生物被膜生长动力学分析

利用优化的Liu动力学方程对金黄色葡萄球菌生物被膜的附着过程进行拟合得出:培养温度、培养基p H值、细菌接种浓度都对金黄色葡萄球菌生物被膜的粘附过程有影响,大约在60 min时,金黄色葡萄球菌生物被膜达到粘附平衡。在温度为35℃,p H值为7时,附着的微生物量最大,细菌接种浓度越高,附着的微生物量越大。利用Gompertz模型对生物被膜生长、成熟过程进行拟合得出:金黄色葡萄球菌生物被膜生长曲线呈现典型的S型,具有明显的延滞期、指数期和稳定期;生物被膜生长曲线表现出的S型有别于悬浮菌的生长曲线,其指数期相对较短。金黄色葡萄球菌生物被膜粘附过程、生长和成熟过程的模型矫正拟合度R2(Adj)均在0.97之上。表明Liu动力学方程以及Gompertz模型分别适用于描述外界环境与金黄色葡萄球菌生物被膜附着,生长与成熟的关系。     

Growth of Staphylococcus aureus as Related to 17O NMR Water Mobility and Water Activity

¹⁷O NMR data were determined for three solute-BHI (Brain Heart Infusion) mixtures. For each solute, NaCl, raffinose and glycerol, NMR data (linewidths and signal intensity) were determined as well as water activity (a_w), moisture contents, and effects on growth of Staphylococcus aureus in media of various moisture contents. Liquid (highly mobile) water content in all media tested was determined by NMR. This mobile water was important and had a stronger correlation with S. aureus growth rate than did a_w or moisture content, although solute effects limited empirical prediction. NMR linewidth also correlated with lag phase.     

食用防腐剂对金黄色葡萄球菌生长参数的影响

为了明确食用防腐剂对金黄色葡萄球菌生长的影响,以乳酸链球菌素、亚硝酸钠、苯甲酸钠、山梨酸钾、焦亚硫酸钠、丙酸钙为实验对象,确定临界生长质量浓度后,分别研究各防腐剂作用下金黄色葡萄球菌的生长规律,并比较部分防腐剂作用于对数期和稳定期菌体时最大比生长速率(μmax)和迟滞期(Lag)的差异。结果表明:乳酸链球菌素具有较强的杀菌作用,培养前6h内菌数持续降低,由6.09(lg(CFU/mL))降至3.68(lg(CFU/mL)),15h左右才恢复到初始值。其余5种防腐剂均表现为抑菌作用,Baranyi方程分析各生长参数,结果显示μmax值均比无防腐剂的对照值低,其中焦亚硫酸钠作用后的μmax值最低为0.45h-1;Lag值则有升有降,其中山梨酸钾作用后的λ值最大为2.87h。将山梨酸钾和焦亚硫酸钠分别作用于对数期和稳定期菌体,发现作用于对数期菌体的μmax值均较稳定期菌体的低,尤其是焦亚硫酸钠作用时,对数期菌体的μmax值(0.45h-1)约为稳定期的(0.88h-1)一半,差异极显著(P<0.01);而两种防腐剂作用于对数期和稳定期菌体时λ值的差异均不显著。     

食品防腐剂对糕点中金黄色葡萄球菌生长的影响

目的研究食品防腐剂对糕点中金黄色葡萄球菌的生长抑制影响。方法确定各防腐剂临界生长质量浓度后,应用修正Gompertz方程和修正Logistic方程拟合添加了不同类别防腐剂的糕点中金黄色葡萄球菌的抑制生长曲线,确定最适初级模型方程及参数。结果糕点中金黄色葡萄球菌对脱氢乙酸钠、纳他霉素、山梨酸钾均敏感,参考GB 2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》最大使用量,所得临界生长浓度为脱氢乙酸钠1 mg/mL,纳他霉素2.4 mg/mL,山梨酸钾4 mg/mL。2种初级预测模型动力学指标分析结果显示r~2均大于0.98,模型拟合所得最大比生长速率(μmax)依次为山梨酸钾脱氢乙酸钠对照纳他霉素; 3种防腐剂组达到相对最大生长速率所需的时间(x_c)相比对照组均延迟;延滞期(λ)时长依次为山梨酸钾脱氢乙酸钠纳他霉素对照。3种防腐剂组在24 h内菌落数均小于对照组,至稳定期后最大菌落数(Nmax)依次为山梨酸钾纳他霉素对照脱氢乙酸钠。结论脱氢乙酸钠、纳他霉素、山梨酸钾等常见食品防腐剂均在延滞期和对数期期间能有效抑制糕点中金黄色葡萄球菌的生长。     

壳聚糖对金黄色葡萄球菌抑菌活性的研究

研究了壳聚糖对金黄色葡萄球菌抑菌活性,考察了不同壳聚糖浓度、pH值、金属离子、醋酸浓度对壳聚糖抑制金黄色葡萄球菌活性的影响,并以壳聚糖浓度、pH值、醋酸浓度为因素进行正交试验,确定了壳聚糖对金黄色葡萄球菌抑菌活性的最优条件。实验结果表明,壳聚糖对金黄色葡萄球菌的抑制能力随其浓度的升高而增强;壳聚糖溶于浓度为2%的醋酸溶液时,培养基pH控制在6.0时壳聚糖的抑菌活性最强;金属离子在一定程度上降低了壳聚糖的抑菌活性;这3个因素对壳聚糖的抑菌活性的影响程度为壳聚糖浓度pH值醋酸浓度。     

基于OD-TTD法构建金黄色葡萄球菌生长模型的研究

本文应用OD-TTD法测定金黄色葡萄球菌的生长速率和迟滞期,并在此基础上构建其生长模型。以金黄色葡萄球菌CMCC(B)26003为实验菌株,将梯度稀释的菌液于96孔细胞培养板中培养,实时测定各菌液的OD值。根据达到特定OD值所需的时间(times to detection,TTD)与起始菌数(N0)的线性关系和OD达到特定值时的菌数(Nd),计算生长速率(μ)和迟滞期(λ),然后选择合适的模型拟合生长数据。结果得出:TTD=-154.86N0+1202.3,R2=0.9997(OD=0.1),计算出μ为0.0064 log[cfu/(mL·min)],λ为7.8 min。根据Gompertz、Baranyi、Logistic和3-phase linear(3PLM)模型推算TTD值。结果表明3PLM模型推导结果与实测值基本吻合,因此最适合构建生长模型。此外,对比平板法和OD-TTD法,发现生长速率值两者差别不大,但迟滞期值则前者远比后者大。因此,在OD-TTD法基础上采用3PLM模型可以快速简便地构建金黄色葡萄球菌生长模型,但是迟滞期的测定结果仍存在不确定性。     

Acetic, Lactic, and Hydrochloric Acid Effects on Staphylococcus aureus 196E Growth Based on a Predictive Model

Mathematical models were developed with a modified Gompertz function to predict Staphylococcus aureus 196E growth, where pH was altered with either acetic, lactic or hydrochloric acid. S. aureus 196E was inoculated into broth formulated with 0.5, 4.5 or 8.5% sodium chloride, adjusted to pH 5.0, 6.0 or 7.0, and incubated aerobically at 12, 20 or 28°C. Each model adequately predicted log growth, and some interactive relationships between independent variables upon population growth were significant (p<0.05). Predictions of growth showed that acetic was generally more inhibitory than lactic or hydrochloric acids.     

水饺馅料中金黄色葡萄球菌预测模型的建立

本文将金黄色葡萄球菌接种到水饺馅料中,分别在4、10、15、20和25℃下恒温贮藏。采用修正的Gompertz方程描述金黄色葡萄球菌在水饺馅料中不同温度下的生长状况。温度对其最大比生长速率(μmax)和延滞时间(Lag)的影响采用平方根模型(Belehradek)进行描述。结果表明修正的Gompertz方程能较好的描述金黄色葡萄球菌的生长动态,Belehradek方程对其动力学参数的描述呈良好的线性关系。同时采用13℃和18℃下金黄色葡萄球菌生长情况进行验证,证明数学模型的建立是有效的。      

模拟蟹肉中金黄色葡萄球菌生长模型的建立

运用预测食品微生物学的方法研究了不同温度下模拟蟹肉中金黄色葡萄球菌的生长规律,选取了3种模型(Gompertz模型、Logistic模型、Linear模型)进行拟合,建立不同温度下的生长模型。通过标准差和相关系数的比较得出10℃的最适生长模型为Linear模型,15℃、20℃、25℃、30℃的最适生长模型为Gompertz模型,再通过不同温度下最适模型方程得到模拟蟹肉中金黄色葡萄球菌的迟滞期λ、最大生长速率μm以及相对最大细菌浓度(A)。     

大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的最低生长水分活度测定

目的探索大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的最低生长水分活度(water activity,A_w)。方法分别采用定性和定量试验,研究在NaCl、蔗糖、甘油3种水分活度调节剂作用下,水分活度对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌生长规律的影响。结果大肠埃希菌的最低生长水分活度为0.922～0.950,金黄色葡萄球菌的最低生长水分活度为0.864～0.900。根据对生长曲线的分析,随着水分活度下降,大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的总生长量降低,停滞时间延长,比生长速率下降。结论水分活度调节剂会影响细菌的最低生长水分活度,大肠埃希菌对甘油更为耐受,而金黄色葡萄球菌对氯化钠更为耐受。2种菌的比生长速率呈线性下降规律,且在氯化钠和蔗糖的比生长速率下降规律基本一致。     

培养条件对金黄色葡萄球菌生物被膜生长的影响

以常见的食源性病原菌金黄色葡萄球菌为研究对象,采用微孔板检测法对其生物被膜形成过程中的不同影响因素进行了研究。结果表明：在37℃下,采用1．6％胰酶大豆肉汤（TSB）培养时,金黄色葡萄球菌易形成大量生物被膜;添加低浓度的单糖及双糖可以大大提高金黄色葡萄球菌形成生物被膜的能力;添加氯化钠对金黄色葡萄球菌形成生物被膜影响显著。     

金黄色葡萄球菌在广式烧腊制品中生长与控制的研究

选用广式烧腊制品为研究对象,探究了不同因素对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）在广式烧腊制品的生长的影响。 研究了在37 ℃及10 ℃条件下,不同pH以及含盐量对叉烧、烧鹅、烧鸭液体培养基中金黄色葡萄球菌生长的影响,并探讨了不同灭菌 方式对于叉烧、烧鸭以及烧鹅中金黄色葡萄球菌的灭菌效果。 结果显示,在37 ℃条件下,金黄色葡萄球菌在pH 3.0～10.0范围内、含盐 量≤15.0%时生长;在10 ℃条件下,金黄色葡萄球菌在pH 5.0～9.0的范围内、含盐量≤5.0%时生长。 115 ℃、20 min高压灭菌可对叉烧、 烧鹅、烧鸭三类样品中含105 CFU/g、104 CFU/g及103 CFU/g的金黄色葡萄球菌彻底灭菌。     

凉皮中金黄色葡萄球菌生长预测模型的建立

为了研究金黄色葡萄球菌在凉皮中的生长规律,通过测定5℃、10℃、15℃、20℃、25℃下金黄色葡萄球菌在凉皮中的生长数据,采用Baranyi模型、Modified Gompertz和Huang模型拟合金黄色葡萄球菌的生长曲线。比较3种模型的相关系数和参数,将一级模型得到的最大比生长速率(μmax)与迟滞期(λ)建立与温度相关的二级模型。实验表明,Modified Gompertz模型建立的一级模型的偏差因子(B_f)和准确因子(A_f)均在合理范围内。采用Modified Gompertz模型拟合的μmax和λ建立其与温度的平方根模型,拟合得到的R2为0.80和0.88,说明Modified Gompertz模型最适合拟合生长曲线,二级模型经方差分析显示方程显著,表明所建模型能有效预测金黄色葡萄球菌在凉皮中的生长情况。本研究为凉皮中金黄色葡萄球菌的定量风险评估提供理论依据。     

烤鸭中金黄色葡萄球菌生长模型的建立

选用修正的Gompertz（SGompertz）和修正的Logistic（Slogistic）作为一级生长模型,应用Origin 9.0软件分别拟合烤鸭中金黄色葡萄球菌在10、15、25、30、37 ℃的生长数据,并以此获得最大比生长速率（μmax）和迟滞期（λ）。在此基础上,采用平方根模型和二次多项式模型建立二级生长模型。结果表明,SGompertz模型拟合的R2值优于Slogistic模型。以SGompertz模型拟合得到的μmax建立平方根和二次多项式模型R2分别为0.942 3、0.947 1,偏差因子（Bf）分别为1.02和0.93,准确因子（Af）分别为1.18和1.37,表明采用μmax进行拟合时平方根模型的预测效果较好;以SGompertz模型拟合得到的λ建立的平方根和二次多项式模型R2分别为0.953 3、0.987 1,Bf分别为0.99和1.00,Af分别为1.11和1.06,表明采用λ进行拟合时二次多项式模型较好。     

6种食品防腐剂对金黄色葡萄球菌抑菌效果及肠毒素基因表达的影响

目的：探索6 种食品防腐剂--亚硝酸盐、苯甲酸钠、ε-聚赖氨酸、壳聚糖、茶多酚、Nisin对1 株引起食物中毒的金黄色葡萄球菌SA003的抑菌作用,以及对该菌株所含不同肠毒素基因在mRNA水平表达的影响。方法：按照GB 2760-2014《食品添加剂使用标准》限量标准的质量浓度,分别添加6 种不同的防腐剂在金黄色葡萄球菌SA003初始接菌量约为105 CFU/mL的TSB液体培养基中,37 ℃培养24 h后进行菌落计数;同时收集菌体用于RNA提取,将提取的RNA进行反转录后,采用荧光定量聚合酶链式反应方法检测各肠毒素基因在mRNA水平上的相对表达量。结果：在国标最大限量条件下,不同添加剂对金黄色葡萄球菌SA003的抑菌作用强弱顺序分别为：Nisin＞茶多酚＞壳聚糖＞ε-聚赖氨酸＞苯甲酸钠＞亚硝酸盐。6 种防腐剂均能抑制肠毒素sea、sed、seg、sei、selj、selm、selr和selu基因在转录水平上的表达,但作用效果存在差异。结论：在TSB液体培养基中添加一定剂量的防腐剂不仅能抑制金黄色葡萄球菌的生长,还能够显著降低肠毒素基因的表达量。     

金黄色葡萄球菌在酸奶中的生长状况与产毒规律研究

将酸奶发酵剂和不同菌数的金黄色葡萄球菌同时接种到原料乳中,检测酸奶发酵与冷藏过程中酸奶的pH值、乳酸含量、金黄色葡萄球菌菌数以及成品酸奶中金黄色葡萄球菌耐热核酸酶的活性。结果表明,当原料乳中金黄色葡萄球菌初始接种量分别为1.8×10、1.8×102cfu/ml时,在酸奶发酵与冷藏过程中均未检测出金黄色葡萄球菌,成品酸奶中金黄色葡萄球菌耐热核酸酶活性呈阴性;当原料乳中金黄色葡萄球菌的接种量分别为8.5×103、2.7×104、2.7×105、1.8×106cfu/ml时,在酸奶发酵过程中(42℃、4～5h),金黄色葡萄球菌菌数呈明显上升趋势;在冷藏(4℃)过程中,金黄色葡萄球菌菌数呈逐渐下降趋势;对于原料乳中金黄色葡萄球菌初始接种量为8.5×103cfu/ml的样品,在冷藏的第3d就检测不出金黄色葡萄球菌,成品酸奶中耐热核酸酶活性呈阳性。在酸奶发酵与冷藏过程中同时伴随着乳酸含量的升高和pH值的降低。     

发酵食品中金黄色葡萄球菌快速检测方法研究进展

金黄色葡萄球菌的检验在发酵食品检测中具有重要意义。该文介绍了金黄色葡萄球菌的各种快速检测方法的原理、研究进展，并对目前常用的各种快速检测方法在检测限、特异性、检测速度、简便性、检测成本、自动化程度等方面进行了比较。最后对金黄色葡萄球菌快速检测方法的发展方向及其在发酵食品生产企业中的应用进行了展望。