食用甘薯淀粉中微生物污染的檢測(cè)與處理技術(shù)

在現(xiàn)代食品工業(yè)中，食用甘薯淀粉的生產(chǎn)工藝日益復(fù)雜，加之儲(chǔ)存運(yùn)輸條件多樣化，使其在產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)面臨微生物污染風(fēng)險(xiǎn)。這不僅直接影響產(chǎn)品品質(zhì)，更可能威脅消費(fèi)者健康。當(dāng)前行業(yè)檢測(cè)技術(shù)正朝著“快速響應(yīng)、精準(zhǔn)識(shí)別、非侵入式的檢測(cè)技術(shù)”轉(zhuǎn)型升級(jí)。對(duì)此，不僅需要采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)食品中的微生物，還要采用一些殺菌技術(shù)殺死食品中的微生物。電子束輻照作為一種不依賴化學(xué)物質(zhì)的物理殺菌技術(shù)，憑借著強(qiáng)大的殺菌能力和對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分的保護(hù)作用，在食品殺菌領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。

1.食用甘薯淀粉的微生物污染問(wèn)題

食用甘薯淀粉作為一種重要的食品原料，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)加工食品的生產(chǎn)中。然而，在其加工與儲(chǔ)存過(guò)程中，微生物污染問(wèn)題始終是影響食品安全的關(guān)鍵因素，必須采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，來(lái)提高微生物的檢測(cè)精確度和效率。甘薯淀粉中豐富的蛋白質(zhì)、糖分和水分容易受到各類(lèi)致病菌、霉菌以及酵母菌的污染。這些微生物會(huì)改變甘薯淀粉的物理化學(xué)性質(zhì)，還可能在貯存和消費(fèi)過(guò)程中對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。尤其是霉菌及其代謝產(chǎn)物，如黃曲霉毒素，已被證明具有強(qiáng)烈的致癌性，長(zhǎng)期食用受污染的食品可能導(dǎo)致慢性中毒，嚴(yán)重者甚至引發(fā)肝臟等器官的病變。此外，隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全認(rèn)識(shí)的不斷提升，甘薯淀粉的微生物污染問(wèn)題也愈加受到重視。單一的物理或化學(xué)處理方式難以完全消除其中的微生物污染。傳統(tǒng)的防腐手段如高溫滅菌、化學(xué)防腐劑的使用，雖然在一定程度上有效，但卻可能影響甘薯淀粉的口感、營(yíng)養(yǎng)成分及其他感官性質(zhì)。高溫處理易導(dǎo)致淀粉的熱降解，改變其黏度和溶解性，還可能產(chǎn)生不良的風(fēng)味，而化學(xué)防腐劑則面臨著消費(fèi)者對(duì)添加劑的安全顧慮。

2.食用甘薯淀粉微生物的檢測(cè)技術(shù)

2.1 常規(guī)微生物檢測(cè)方法

在常規(guī)微生物檢測(cè)方法中，平板計(jì)數(shù)法是利用固體培養(yǎng)基上微生物的生長(zhǎng)特性，通過(guò)接種少量樣本，在適宜的培養(yǎng)溫度下促進(jìn)微生物的繁殖形成可見(jiàn)的菌落，每個(gè)菌落代表著從樣本中分離出來(lái)的單一微生物。根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 微生物學(xué)檢驗(yàn)》（GB4789.2-2024）規(guī)定，在甘薯淀粉的食品加工過(guò)程中，大腸菌群的數(shù)量應(yīng)控制在每克食品中低于100CFU（菌落形成單位），而總細(xì)菌數(shù)的控制通常要求每克低于10000CFU。通過(guò)平板計(jì)數(shù)法，雖然能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)微生物的直接計(jì)數(shù)，但由于其時(shí)間周期較長(zhǎng)（通常需要48-72小時(shí)才能得出結(jié)果），在一些需要快速反應(yīng)的生產(chǎn)環(huán)境中，這種方法顯得較為遲緩。此外，常規(guī)的微生物檢測(cè)方法中還包括培養(yǎng)基選擇法，這種方法通過(guò)使用不同的選擇性培養(yǎng)基來(lái)篩選特定微生物的生長(zhǎng)。例如，使用瓊脂培養(yǎng)基（R2A）對(duì)于低溫下生長(zhǎng)的細(xì)菌進(jìn)行篩選，或使用沙門(mén)氏菌選擇性培養(yǎng)基（如XLD或SS培養(yǎng)基）用于檢測(cè)食物中可能含有的沙門(mén)氏菌。對(duì)于甘薯淀粉類(lèi)原料，特別是在其存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中，霉菌和酵母的污染會(huì)嚴(yán)重影響其產(chǎn)品的質(zhì)量。通過(guò)培養(yǎng)基選擇法，可以有效區(qū)分不同類(lèi)型的微生物，并準(zhǔn)確分析其種類(lèi)和數(shù)量。

2.2 新型微生物檢測(cè)方法

2.2.1 分子生物學(xué)檢測(cè)技術(shù)

PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)的應(yīng)用，尤其是實(shí)時(shí)熒光定量PCR（real-time quantitative PCR，qPCR）技術(shù)，為食品微生物的快速檢測(cè)提供了可能，對(duì)甘薯淀粉樣品進(jìn)行qPCR分析時(shí)，可以通過(guò)特定的引物和探針設(shè)計(jì)，直接識(shí)別出目標(biāo)微生物的基因組信息，如在對(duì)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等常見(jiàn)污染菌的檢測(cè)中，PCR技術(shù)能在樣本中捕捉到微量的污染物，靈敏度為0.28-0.67 copies/μL，而且能夠在不依賴于生長(zhǎng)條件的情況下快速完成檢測(cè)，大大縮短檢測(cè)周期。分子生物學(xué)方法也能夠通過(guò)多重PCR技術(shù)一次性檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)微生物，顯著提高檢測(cè)的效率和精度。除了PCR技術(shù)，基因芯片技術(shù)利用其高通量和多重檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，能夠在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中對(duì)多個(gè)微生物的基因進(jìn)行分析，尤其適用于甘薯淀粉這種易受多種微生物污染的食品原料，通過(guò)基因芯片技術(shù)，研究人員可以在幾小時(shí)內(nèi)同時(shí)檢測(cè)到樣品中的細(xì)菌、霉菌、酵母等多種微生物的特征基因，確保檢測(cè)的全面性和準(zhǔn)確性。根據(jù)研究，基因芯片在甘薯淀粉的微生物檢測(cè)中表現(xiàn)出較高的靈敏度，能夠準(zhǔn)確識(shí)別出霉菌污染的種類(lèi)，如青霉、曲霉等。

2.2.2 現(xiàn)代微生物快速檢測(cè)方法

與傳統(tǒng)方法相比，現(xiàn)代微生物快速檢測(cè)技術(shù)能夠在顯著縮短時(shí)間的同時(shí)，提供更高的檢測(cè)精度和靈敏度，酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）和免疫層析技術(shù)等免疫學(xué)方法，為快速檢測(cè)食用甘薯淀粉中的特定微生物提供了全新的方向。ELISA通過(guò)特異性抗體與抗原反應(yīng)，能在極短的時(shí)間內(nèi)獲得目標(biāo)微生物的存在信息，適用于對(duì)細(xì)菌（如沙門(mén)氏菌、大腸桿菌O157： H7）及霉菌進(jìn)行定性和定量分析，特別是對(duì)于需要高效監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境的食品制造商，ELISA方法的應(yīng)用可減少傳統(tǒng)培養(yǎng)法所需的48小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，顯著提升生產(chǎn)效率和響應(yīng)速度。免疫層析技術(shù)的另一個(gè)亮點(diǎn)是其便捷性，它能夠在現(xiàn)場(chǎng)快速完成微生物檢測(cè)，通常無(wú)需復(fù)雜的設(shè)備和技術(shù)人員操作，讓食用甘薯淀粉等食品的微生物監(jiān)控更為靈活和即時(shí)。與免疫學(xué)方法并行發(fā)展的，還有基于分子識(shí)別的快速檢測(cè)技術(shù)，如核酸探針和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)，核酸探針?lè)ㄍㄟ^(guò)靶向特定微生物基因序列，利用分子雜交原理快速識(shí)別目標(biāo)微生物，能夠有效區(qū)分不同種類(lèi)的微生物，且檢測(cè)的靈敏度高，可達(dá)到單個(gè)細(xì)胞的水平。在甘薯淀粉的微生物檢測(cè)中，針對(duì)特定細(xì)菌或霉菌的核酸探針，在2小時(shí)內(nèi)就可以完成樣品的檢測(cè)，能夠提高檢測(cè)效率。此外，實(shí)時(shí)PCR技術(shù)通過(guò)熒光探針實(shí)時(shí)監(jiān)控DNA擴(kuò)增過(guò)程，具備極高的靈敏度，能夠在幾小時(shí)內(nèi)對(duì)食品樣品中的微生物進(jìn)行定量分析。研究表明，實(shí)時(shí)PCR在甘薯淀粉中的應(yīng)用，可以檢測(cè)到104cfu/mL的微生物污染，極大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

食用甘薯淀粉微生物檢測(cè)的技術(shù)與方法見(jiàn)表1。

3.食用甘薯淀粉微生物污染的處理技術(shù)——以電子束輻照技術(shù)為例

3.1 電子束輻照技術(shù)介紹

電子束輻照技術(shù)的原理是基于高能電子束對(duì)微生物細(xì)胞的穿透作用，電子束通過(guò)破壞微生物的DNA或其他關(guān)鍵生物大分子，使其失去繁殖能力，達(dá)到抑制或殺滅微生物的目的。對(duì)于食用甘薯淀粉而言，電子束輻照技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)，尤其在處理那些耐熱、耐酸的細(xì)菌和真菌時(shí)表現(xiàn)出極高的效率，不同于傳統(tǒng)的熱處理或化學(xué)消毒方法。電子束輻照能夠在較低的溫度下迅速達(dá)到殺菌效果，這對(duì)于保留甘薯淀粉的營(yíng)養(yǎng)成分、色澤和口感有著至關(guān)重要的作用。再者，與傳統(tǒng)的滅菌方法相比，電子束輻照技術(shù)能顯著減少淀粉中的細(xì)菌和霉菌數(shù)量，而且在防止微生物復(fù)生方面也表現(xiàn)出了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。研究表明，適當(dāng)?shù)碾娮邮椪漳軌虼蚱莆⑸锏募?xì)胞膜結(jié)構(gòu)，直接損傷其生物大分子，使其無(wú)法恢復(fù)生長(zhǎng)，而且電子束輻照在防止微生物交叉污染方面也顯示了獨(dú)特的潛力，特別是在對(duì)存儲(chǔ)過(guò)程中可能滋生的霉菌進(jìn)行處理時(shí)。更重要的是，電子束輻照技術(shù)在處理過(guò)程中幾乎不改變食物的內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)成分，相比化學(xué)殺菌劑而言，它不會(huì)引入額外的殘留物質(zhì)，因此在提高食用甘薯淀粉的食品安全性方面具有較大的前景。

3.2 電子束輻照技術(shù)對(duì)食用甘薯淀粉微生物的影響

電子束輻照技術(shù)基于電子束與物料中的分子相互作用，產(chǎn)生一系列的生物學(xué)和化學(xué)效應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中，電子束穿透物質(zhì)時(shí)，首先會(huì)與物料內(nèi)的水分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生高能的電子和自由基，這些自由基，尤其是羥基自由基具有極強(qiáng)的氧化性，可以破壞微生物細(xì)胞的細(xì)胞壁、膜結(jié)構(gòu)，甚至直接破壞其DNA，導(dǎo)致微生物的死亡或致死性突變。值得注意的是，電子束輻照能夠在較低的溫度下進(jìn)行，這對(duì)于保持食材中營(yíng)養(yǎng)成分、維生素等熱敏感成分至關(guān)重要。對(duì)于甘薯淀粉這種食品原料，研究表明，電子束輻照劑量為4-6kGy時(shí)，可以有效抑制大腸桿菌O157： H7和霉菌的生長(zhǎng)，而不會(huì)影響淀粉的原有性質(zhì)，保持其食用價(jià)值。隨著輻照劑量的增加，殺菌效果將顯著提升，但過(guò)高的劑量可能會(huì)導(dǎo)致食品質(zhì)量的下降，如口感變差或部分營(yíng)養(yǎng)成分流失。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)目標(biāo)微生物的種類(lèi)和食品的特性，精確控制電子束的劑量，以達(dá)到最佳的殺菌效果。

3.3 電子束輻照在食用甘薯淀粉微生物污染方面的應(yīng)用效果

電子束輻照技術(shù)在食用甘薯淀粉的殺菌應(yīng)用中展現(xiàn)了卓越的效果，通過(guò)調(diào)節(jié)電子束的輻照劑量，能夠?qū)Σ煌N類(lèi)的微生物進(jìn)行有效殺滅，如在對(duì)甘薯淀粉樣品進(jìn)行殺菌處理時(shí)，使用輻照劑量為4-6kGy的電子束能顯著減少大腸桿菌、沙門(mén)氏菌及霉菌等病原微生物的數(shù)量。研究表明，這一劑量足以使大腸桿菌等細(xì)菌的生長(zhǎng)被完全抑制，而對(duì)于霉菌和酵母類(lèi)微生物，其抑制效果更加明顯。針對(duì)不同的微生物群體，電子束輻照的劑量和處理時(shí)間都能根據(jù)具體需求進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，確保達(dá)到最優(yōu)的殺菌效果，輻照過(guò)程不會(huì)對(duì)甘薯淀粉的主要成分造成顯著破壞，因此能夠有效保留其質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)成分。特別是在食材處理過(guò)程中，甘薯淀粉的維生素C等熱敏感成分能較好地被保護(hù)，避免傳統(tǒng)熱處理方法中常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)流失問(wèn)題。另一方面，通過(guò)精確控制輻照劑量，可以有效延緩食品中微生物的生長(zhǎng)，大幅度延長(zhǎng)甘薯淀粉的保質(zhì)期。例如，當(dāng)輻照劑量提高至6kGy時(shí)，可以有效殺滅大部分微生物，還能抑制微生物在后續(xù)儲(chǔ)存中的二次污染，讓甘薯淀粉在儲(chǔ)存期內(nèi)保持其高質(zhì)量狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

微生物關(guān)乎食品安全，這就需要采用一些檢測(cè)方法和技術(shù)來(lái)檢測(cè)食品中的微生物，同時(shí)也要采用一些殺菌技術(shù)來(lái)保障食品安全，如電子束輻照技術(shù)在殺滅病原微生物、延長(zhǎng)保質(zhì)期和保護(hù)食品營(yíng)養(yǎng)方面已經(jīng)得到了一定應(yīng)用。盡管當(dāng)前該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的挑戰(zhàn)，如設(shè)備成本較高、輻照劑量的精準(zhǔn)控制等問(wèn)題，但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷優(yōu)化和成本的逐步降低，電子束輻照有望成為未來(lái)食品殺菌的重要技術(shù)之一。

作者簡(jiǎn)介

閆闖闖（1994-），男，漢族，江蘇徐州人，大專，助理工程師；研究方向：生物工程。