Wpływ ditlenku węgla w stanie nadkrytycznym na kiełkowanie i inaktywację przetrwalników Alicyclobacillus acidoterrestris

• Autorzy: Porebska I. , Sokolowska B. , Laniewska-Trokenheim L.

Warianty tytułu

EN

Effect of supercritical carbon dioxide on inactivation and germination of alicyclobacillus acidoterrestris spores

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przetrwalniki termofilnych kwasolubnych bakterii Alicyclobacillus acidoterrestris są oporne na działanie czynników zewnętrznych i mogą się rozwijać w sokach w czasie przechowywania. Wytwarzają związki o dezynfekcyjnym zapachu, m. in. gwajakol i prowadzą do zepsucia soków. Zwiększenie stopnia kiełkowania przetrwalników w procesie utrwalania żywności może przyczynić się do ich skutecznej inaktywacji. Celem pracy była charakterystyka przebiegu procesu kiełkowania i stopnia inaktywacji przetrwalników Alicyclobacillus acidoterrestris zainicjowanego przez ditlenek węgla w stanie nadkrytycznym (SCCD). Przetrwalniki zawieszone w soku jabłkowym oraz w buforach o pH 4,0 i pH 7,0 poddawano działaniu SCCD o ciśnieniu 10 ÷ 60 MPa, w temp. 50 ÷ 75 ºC, w ciągu 20 ÷ 40 min. Po 40 min działania SCCD o ciśnieniu 60 MPa w temp. 75 ºC liczba skiełkowanych przetrwalników w soku jabłkowym wynosiła 3,9 log, z czego 3,4 log było inaktywowanych. W tych samych warunkach procesu, ale w buforze o pH 4,0 uzyskano niższy stopień kiełkowania (3,2 log) i inaktywacji (2,7 log). W buforze o pH 7,0 stwierdzono stopień wykiełkowania rzędu 2,5 log i inaktywację przetrwalników o 1,1 log. Stwierdzono istotną korelację pomiędzy wynikami szacowania stopnia kiełkowania uzyskanymi metodą płytkową i metodą pomiaru zmniejszania gęstości optycznej. Temperatura stosowanego SCCD okazała się czynnikiem istotnie wpływającym na stopień kiełkowania i inaktywację przetrwalników A. acidoterrestris. Wraz z obniżaniem pH zaobserwowano niewielkie zwiększenie stopnia kiełkowania i znaczne zwiększenie inaktywacji przetrwalników A. acidoterrestris poddanych działaniu SCCD, a zawartość składników odżywczych w soku jabłkowym dodatkowo zwiększała stopień wykiełkowania.

EN

The spores of thermophilic, acidophilic bacterium Alicyclobacillus acidoterrestris are resistant to external factors and can develop in juices during storage. They produce compounds that smell like disinfectants, i.a., guaiacol, and lead to the spoilage of juices. The increasing of the degree of spore germination during the process of food preservation can contribute to their effective inactivation. The objective of the research study was to characterise the course of the germination process and the inactivation degree of Alicyclobacillus acidoterrestris spores initiated by supercritical carbon dioxide (SCCD). The spores suspended in apple juice and in buffers of pH 4.0 and pH 7.0 were treated with SCCD at a pressure of 10-60 MPa, at temperatures of 50 ÷ 75 ºC, for 20 ÷ 40 min. After 40 min SCCD treatment at 60 MPa and at 75 ºC, the count of spore germination in apple juice was 3.9 log, of which 3.4 log were inactivated. In the pH 4.0 buffer and under the same process conditions, a lower degree of germination (3.2 log) and inactivation (2.7log) was achieved. In the pH 7.0 buffer, the germination of 2.5 log was reported and the spore inactivation of 1.1 log. A significant correlation was found between the results of germination degree estimation that were obtained using a plate method and a method of measuring the decrease in optical density. The temperature of the SCCD applied turned out to be a factor to significantly impact the degree of germination and the inactivation of A. acidoterrestris spores. Along with the decrease in pH, a slight increase in the degree of spore germination was observed and a significant increase in the inactivation of the A. acidoterrestris spores treated with SCCD; the content of nutrients in apple juice further increased the degree of germination.

Słowa kluczowe

PL

Alicyclobacillus acidoterrestris; bakterie; produkty owocowe; sok jablkowy; soki owocowe; przetrwalniki; utrwalanie zywnosci; kielkowanie; inaktywacja; dwutlenek wegla

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2016
• Tom: 23
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.167-179,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Porebska I.

• Zakład Technologii Przetworów Owocowych i Warzywnych, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego, ul. Rakowiecka 36, 02-532 Warszawa
• Laboratorium Biomateriałów, Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk, ul. Sokołowska 29, 01-142 Warszawa

autor

Sokolowska B.

• Zakład Technologii Przetworów Owocowych i Warzywnych, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego, ul. Rakowiecka 36, 02-532 Warszawa
• Laboratorium Biomateriałów, Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk, ul. Sokołowska 29, 01-142 Warszawa

autor

Laniewska-Trokenheim L.

• Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Żywności, Wydz. Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Pl. Cieszyński 1, 10-726 Olsztyn

Bibliografia

• [1] Bae Y. Y., Lee H. J., Kim S. A., Rhee M. S.: Inactivation of Alicyclobacillus acidoterrestris spores in apple juice by supercritical carbon dioxide. Int. J. Food Microbiol., 2009, 136, 95 - 100.
• [2] Bevilacqua A., Cibelli F., Corbo M. R., Sinigaglia M.: Effects of high pressure homogenization on the survival of Alicyclobacillus acidoterrestris spores in a laboratory medium. Lett. Appl. Microbiol., 2007, 45 (4), 382 - 386.
• [3] Casas J., Valverde M. T., Marin-Iniesta F., Calvo L.: Inactivation of Alicyclobacillus acidoterrestris spores by high pressure CO₂ in apple cream. Int. J. Food Microbiol., 2012, 156 (1), 18 - 24.
• [4] Ferrentino G., Bruno M., Ferrari G., Poletto M., Balaban M. O.: Microbial inactivation and shelf life of apple juice treated with high pressure carbon dioxide. J. Biol. Engineer., 2009, DOI: 10.1186/1754-1611-3-3.
• [5] Furukawa S., Watanabe T., Tai T., Hirata J., Narisawa N., Kawarai T., Ogihara H., Yamasaki M.: Effect of high pressure gaseous carbon dioxide on the germination of bacterial spores. Int. J. Food Microbiol., 2004, 91, 209 - 213.
• [6] Garcia-Gonzalez L., Geeraerd A. H., Spilimbergo S., Elst K., van Ginneken L., Debevere J., van Impe J. F., Devlieghere F.: High pressure carbon dioxide inactivation of microorganisms in foods: The past, the present and the future. Int. J. Food Microbiol., 2007, 117, 1-28.
• [7] Jung W. Y., Choi Y. M., Rhee M. S.: Potential use of supercritical carbon dioxide to decontaminate Escherichia coli O157: H7, Listeria monocytogenes, and Salmonella typhimurium in alfalfa sprouted seeds. Int. J. Food Microbiol., 2009, 136, 66 - 70.
• [8] Kato S., Masayama A., Yoshimura T., Hemmi H., Tsunoda H., Kihara T., Moriyama R.: Physiological role of carbon dioxide in spore germination of Clostridium perfringens S40. J. Biosci. Bioeng., 2009, 108 (6), 477 - 483.
• [9] Marszałek K., Mitek M.: Wpływ utrwalania mikrofalowego w przepływie na zmiany antocyjanów, witaminy C i barwy puree truskawkowego. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol., 2011, 566, 135 - 142.
• [10] Nasiłowska J., Sokołowska B.: Zastosowanie pulsacyjnego pola elektrycznego do utrwalania soków owocowych i warzywnych. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 2014, 4, 21 - 23.
• [11] Nguyen Thi Minh H., Dantigny P., Perrrier-Cornet J. M., Gervais P.: Germination and inactivation of Bacillus subtilis spores induced by moderate hydrostatic pressure. Biotechnol. Bioeng., 2010, 107, 876 - 883.
• [12] Oey I., Lille M., Van Loey A., Hendrickx M.: Effect of high-pressure processing on colour, texture and flavour of fruit and vegetable-based food products: A review. Trends Food Sci. Technol., 2008, 19, 320 - 328.
• [13] Paidhungat M., Setlow B., Daniels W. B., Hoover D., Papafragkou E., Setlow P.: Mechanisms of induction of germination of Bacillus subtilis spores by high pressure. Appl. Environ. Microbiol., 2002, 68, 3172 - 3175.
• [14] Pandey R., Beek A. T., Vischer N. O., Smelt J. P., Brul S., Manders E. M.: Live cell imaging of germination and outgrowth of individual Bacillus subtilis spores; the effect of heat stress quantitatively analyzed with SporeTracker. PLoS One, 2013, 8 (3), 1 - 10.
• [15] Porębska I., Niezgoda J., Rutkowska M., Sokołowska B.: Wpływ wysokiego ciśnienia hydrostatycznego na dynamikę kiełkowania przetrwalników Alicyclobacillus acidoterrestris w soku jabłkowym. Post. Nauki Technol. Przem. Rolno - Spoż., 2013, 63 (3), 5 - 18.
• [16] Porębska I., Rutkowska M., Sokołowska B.: Decrease in optical density as a results of germination of Alicyclobacillus acidoterrestris spores under high hydrostatic pressure. High Pressure Res., 2015, 35 (1), 89 - 97.
• [17] Sirsee U., Hsieh F., Huff H. E.: Microbial safety of supercritical carbon dioxide processes. J. Food Process Pres., 1998, 22 (5), 387 - 403.
• [18] Skąpska S., Sokołowska B., Fonberg-Broczek M., Niezgoda J., Chotkiewicz M., Dekowska A.: Zastosowanie pasteryzacji wysokociśnieniowej do inaktywacji Alicyclobacillus acidoterrestris w soku jabłkowym. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2012, 82 (3), 187 - 196.
• [19] Sokołowska B., Niezgoda J., Bytońska M., Łaniewska-Trokenheim Ł.: Ciepłooporność przetrwalników Alicyclobacillus acidoterrestris. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 2008, 12, 22 - 27.
• [20] Sokołowska B., Niezgoda J., Chotkiewicz M.: Wpływ nizyny i lizozymu na wzrost szczepów Alicylobacillus acidoterrestris oraz możliwość zastosowania tych związków jako biokonserwantów w soku jabłkowym. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2012, 83 (4), 44 - 54.
• [21] Sokołowska B., Skąpska S., Fonberg-Broczek M., Niezgoda J., Chotkiewicz M., Dekowska A., Rzoska S. J.: Factors influencing the inactivation of Alicyclobacillus acidoterrestris spores exposed to high hydrostatic pressure in apple juice. High Pressure Res., 2013, 33 (1), 73 - 82.
• [22] Sokołowska B., Skąpska S., Fonberg-Broczek M., Niezgoda J., Porębska I., Dekowska A., Rzoska S. J.: Germination and inactivation of Alicyclobacillus acidoterrestris spores induced by moderate hydrostatic pressure. Pol. J. Microbiol., 2015, 64 (4), 351 - 359.
• [23] Spilimbergo S., Komes D., Vojvodic A., Levaj B., Ferrentino G.: High pressure carbon dioxide pasteurization of fresh-cut carrot. J. Supercrit. Fluid., 2013, 79, 92 - 100.
• [24] Rawson A., Tiwari B. K., Brunton N., Brennan C., Cullen P. J., O’Donnell C. P.: Application of supercritical carbon dioxide to fruit and vegetables: Extraction, processing, and preservation. Food Rev. J., 2012, 28 (3), 253 - 276.
• [25] Rendueles E., Omer M. K., Alvseike O., Alonso-Calleja C., Capita R., Pietro M..: Microbiological food safety assessment of high hydrostatic pressure processing: A review. LWT-Food Sci. Technol., 2011, 44, 1251 - 1260.
• [26] Tajchakavit S., Ramaswamy H.S., Fustier P.: Enhanced destruction of spoilage microorganisms in apple juice during continuous flow microwave heating. Food Res. Int., 1998, 31 (10), 713 - 722.
• [27] Terano H., Takahashi K., Sakakibara Y.: Characterization of spore germination of a thermoacidophilic spore-forming bacterium, Alicyclobacillus acidoterrestris. Biosci. Biotechnol. Biochem., 2005, 69, 1217 - 1220.
• [28] Vercammen A., Vivijs B., Lurquin I., Michiels C. W.: Germination and inactivation of Bacillus coagulans and Alicyclobacillus acidoterrestris spores by high hydrostatic pressure treatment in buffer and tomato sauce. Int. J. Food Microbiol., 2009, 136, 95 - 100.
• [29] Watanabe T., Furukawa S., Hirata J., Koyama T., Ogihara H., Yamasaki M.: Inactivation of Geobacillus stearothermophilus spores by high-pressure carbon dioxide treatment. Appl. Environ. Microbiol., 2003, 69, 7124 - 7129.