嗜热脂肪地芽孢杆菌生长曲线预测模型应用于预测炼乳腐败变质
炼乳（淡奶）的热处理不能保证该产品的无菌性，因为它无法消除某些细菌的孢子，例如极耐热的嗜热地热芽孢杆菌。主要的因素包括热处理不足，形成孢子的微生物高初始负荷，热处理不足,高初始载荷的孢子形成的微生物或孢的胶粘剂的特点，这会提高他们在工业植物或恶劣环境中遇到食品加工和包装技术耐受性以及牛奶成分的主要因素解释嗜热芽孢菌的出现,如热加工食品中嗜热的孢子形成物（如嗜热脂肪芽孢杆菌）的出现。而炼乳（淡奶）中的嗜热脂肪地热芽孢杆菌发的孢子的构成了奶业的重要质量问题。
本论文研究为模拟温度对嗜热脂肪地芽孢杆菌ATCC 7953生长的影响和预测炼乳腐败提供了一种方法，应用Bioscreen全自动生长曲线分析仪使用胰蛋白胨为液体培养基对硬脂嗜酸杆菌在等温条件下（35-67℃）的生长情况进行了监测，并建立了温度对嗜热脂肪芽孢杆菌生长的影响的预测模型，并在模拟产品的分布和存储的动态温度条件下，在预测炼乳的变质方面进行验证。这种特定于产品的模型可用于开发风险评估方法，可以用于确保炼乳（淡奶）的质量。
使用了Bioscreen全自动生长曲线分析仪研究了温度对嗜热脂肪芽孢杆菌生长速率的影响。所有实验均以嗜热脂肪芽孢杆菌为实验材料，在实验室培养基(TSB)中，在温度35℃、37.5℃、40℃、42.5℃、45℃、50℃、52.5℃、55℃、57℃、59℃温度下，以胰蛋白胨为培养基（TSB）中评估了热脂肪芽孢杆菌的生长动力学行为。具体使用过程如下描述：使用Bioscreen全自动生长曲线分析仪测试连续稀释数点培养物的OD值。首先是将微生物的24小时培养物在TSB培养基中以十进制稀释至约108CFU/ml的浓度，而微生物转移到Bioscreen微孔蜂窝板中获得的初始浓度范围约为10 6-10 2CFU/孔。对于37.5至59°C的温度范围，将微孔蜂窝板中置于Bioscreen C全自动生长曲线分析仪中，使用仪器自带的宽波段滤光片（420-580 nm）测试浊度，分别在37.5至59°C的温度下分别以15分钟和20分钟的间隔进行（OD420-580 nm）测量。为了避免测试的OD值会发生很大变化。在OD420-580 nm测量之前，仪器会自动将微孔蜂窝板在中等振幅下搅拌15s。随后将细菌培养物的五个连续十进制稀释度的检测时间(h)与其初始浓度的自然对数作图，并通过线性回归确定μ最大值。
实验结果：建立的模型能够较好地描述贮藏温度对炼乳（淡奶）中嗜热脂肪芽孢杆菌生长的影响，并对产品因变质而产生的排斥时间提供了较为合理的预测。该模型可作为建立嗜热脂肪芽孢杆菌对炼乳腐败的定量微生物风险评估(QMRA)模型的基础。通过对非等温条件下的预测结果与动态条件下的观察结果进行对比，评价了该模型预测硬脂嗜热菌生长的有效性，结果表明该模型具有良好的预测性能。该模型还用于预测淡奶的变质时间（tts）。当pH值接近5.2时，即硬脂嗜酸菌G.达到最大种群密度(Nmax)8代后，酸凝固导致本品变质。说明该模型能够较好地描述硬脂嗜热菌的生长情况，并为淡炼乳的腐败提供了较为合理的预测。
图1、温度对嗜热脂肪地芽孢杆菌ATCC 7953在胰蛋白胨大豆肉汤中的最大比生长速率(μmax)的影响，符合带有拐点的基数模型（实线）（等式(1)）。点（○）表示μmax的观测值。虚线和不连续线分别描绘了温度对最大比生长速率影响的95%置信度和预测限值。
图2、在最佳生长温度（62°C）下储存期间，源自炼乳（淡奶）中的孢子（■）和pH演变（□）的嗜热脂肪芽孢杆菌ATCC 7953细胞的生长动力学。黑色实线（▬）描绘了Baranyi和Roberts模型对增长数据的拟合。白点（○）表示观察到的牛奶凝结时间。每个点是八个值的平均值。垂直和水平条表示标准偏差。
图3、在周期性变化的温度条件下储存的淡奶中观察到的（点）和预测的（线）嗜热脂肪芽孢杆菌ATCC 7953生长的比较1.不连续的线表示牛奶的pH值(---)和温度变化(------)。
图4、在周期性变化的温度条件下储存的淡奶中观察到的（点）和预测的（线）嗜热脂肪芽孢杆菌ATCC 7953生长的比较2.不连续的线表示牛奶的pH值(---)和温度变化(------)。
图5、在周期性变化的温度（37°C下24小时、42°C下12小时和45°C下24小时）下储存的淡奶中观察到的（点）和预测的（线）嗜热脂肪芽孢杆菌ATCC 7953生长的比较。不连续的线表示牛奶的pH值(---)和温度变化(------)。
总结：本研究的目的是建立一个温度对嗜热脂肪乳杆菌生长影响的预测模型，并在模拟产品分布和储存的动态温度条件下预测淡奶变质方面进行验证。淡奶中的嗜热脂肪地芽孢杆菌孢子是奶业的一个重要质量问题。本研究提供了一种模拟温度对等温条件下（35–67°C）在胰蛋白胨大豆肉汤中的影响的方法。得出的数据用于模拟温度对Topt=61.82°C和μopt=2.068/h。嗜热脂肪地芽孢杆菌的生长在Topt的淡炼乳中进行了评估，以将模型调整为牛奶。通过将预测与动态条件下观察到的生长进行比较，评估了模型在非等温条件下预测嗜热脂肪地芽孢杆菌生长当pH值接近5.2左右时，酸凝固引起的该产品的腐败，在嗜热脂肪地芽孢杆菌八代之后达到最大人口密度（Nmax）的效率，结果表明该模型具有良好的性能。该研究表明该模型能够令人满意地描述嗜热脂肪乳杆菌的生长，并为淡奶变质提供现实的预测。该研究为进一步研究加工和储存条件对单个孢子滞后期变异性的影响将提高模型的精度和可信度，并允许随机应用有效的基于风险的淡奶质量控制。