嗜熱脂肪地芽孢桿菌生長曲線預測模型應用于預測煉乳腐敗變質
煉乳（淡奶）的熱處理不能保證該產品的無菌性，因為它無法消除某些細菌的孢子，例如極耐熱的嗜熱地熱芽孢桿菌。主要的因素包括熱處理不足，形成孢子的微生物高初始負荷，熱處理不足,高初始載荷的孢子形成的微生物或孢的膠粘劑的特點，這會提高他們在工業植物或惡劣環境中遇到食品加工和包裝技術耐受性以及牛奶成分的主要因素解釋嗜熱芽孢菌的出現,如熱加工食品中嗜熱的孢子形成物（如嗜熱脂肪芽孢桿菌）的出現。而煉乳（淡奶）中的嗜熱脂肪地熱芽孢桿菌發的孢子的構成了奶業的重要質量問題。
本論文研究為模擬溫度對嗜熱脂肪地芽孢桿菌ATCC 7953生長的影響和預測煉乳腐敗提供了一種方法，應用Bioscreen全自動生長曲線分析儀使用胰蛋白胨為液體培養基對硬脂嗜酸桿菌在等溫條件下（35-67℃）的生長情況進行了監測，并建立了溫度對嗜熱脂肪芽孢桿菌生長的影響的預測模型，并在模擬產品的分布和存儲的動態溫度條件下，在預測煉乳的變質方面進行驗證。這種特定于產品的模型可用于開發風險評估方法，可以用于確保煉乳（淡奶）的質量。
使用了Bioscreen全自動生長曲線分析儀研究了溫度對嗜熱脂肪芽孢桿菌生長速率的影響。所有實驗均以嗜熱脂肪芽孢桿菌為實驗材料，在實驗室培養基(TSB)中，在溫度35℃、37.5℃、40℃、42.5℃、45℃、50℃、52.5℃、55℃、57℃、59℃溫度下，以胰蛋白胨為培養基（TSB）中評估了熱脂肪芽孢桿菌的生長動力學行為。具體使用過程如下描述：使用Bioscreen全自動生長曲線分析儀測試連續稀釋數點培養物的OD值。首先是將微生物的24小時培養物在TSB培養基中以十進制稀釋至約108CFU/ml的濃度，而微生物轉移到Bioscreen微孔蜂窩板中獲得的初始濃度范圍約為10 6-10 2CFU/孔。對于37.5至59°C的溫度范圍，將微孔蜂窩板中置于Bioscreen C全自動生長曲線分析儀中，使用儀器自帶的寬波段濾光片（420-580 nm）測試濁度，分別在37.5至59°C的溫度下分別以15分鐘和20分鐘的間隔進行（OD420-580 nm）測量。為了避免測試的OD值會發生很大變化。在OD420-580 nm測量之前，儀器會自動將微孔蜂窩板在中等振幅下攪拌15s。隨后將細菌培養物的五個連續十進制稀釋度的檢測時間(h)與其初始濃度的自然對數作圖，并通過線性回歸確定μ最大值。
實驗結果：建立的模型能夠較好地描述貯藏溫度對煉乳（淡奶）中嗜熱脂肪芽孢桿菌生長的影響，并對產品因變質而產生的排斥時間提供了較為合理的預測。該模型可作為建立嗜熱脂肪芽孢桿菌對煉乳腐敗的定量微生物風險評估(QMRA)模型的基礎。通過對非等溫條件下的預測結果與動態條件下的觀察結果進行對比，評價了該模型預測硬脂嗜熱菌生長的有效性，結果表明該模型具有良好的預測性能。該模型還用于預測淡奶的變質時間（tts）。當pH值接近5.2時，即硬脂嗜酸菌G.達到最大種群密度(Nmax)8代后，酸凝固導致本品變質。說明該模型能夠較好地描述硬脂嗜熱菌的生長情況，并為淡煉乳的腐敗提供了較為合理的預測。
圖1、溫度對嗜熱脂肪地芽孢桿菌ATCC 7953在胰蛋白胨大豆肉湯中的最大比生長速率(μmax)的影響，符合帶有拐點的基數模型（實線）（等式(1)）。點（○）表示μmax的觀測值。虛線和不連續線分別描繪了溫度對最大比生長速率影響的95%置信度和預測限值。
圖2、在最佳生長溫度（62°C）下儲存期間，源自煉乳（淡奶）中的孢子（■）和pH演變（□）的嗜熱脂肪芽孢桿菌ATCC 7953細胞的生長動力學。黑色實線（?）描繪了Baranyi和Roberts模型對增長數據的擬合。白點（○）表示觀察到的牛奶凝結時間。每個點是八個值的平均值。垂直和水平條表示標準偏差。
圖3、在周期性變化的溫度條件下儲存的淡奶中觀察到的（點）和預測的（線）嗜熱脂肪芽孢桿菌ATCC 7953生長的比較1.不連續的線表示牛奶的pH值(---)和溫度變化(------)。
圖4、在周期性變化的溫度條件下儲存的淡奶中觀察到的（點）和預測的（線）嗜熱脂肪芽孢桿菌ATCC 7953生長的比較2.不連續的線表示牛奶的pH值(---)和溫度變化(------)。
圖5、在周期性變化的溫度（37°C下24小時、42°C下12小時和45°C下24小時）下儲存的淡奶中觀察到的（點）和預測的（線）嗜熱脂肪芽孢桿菌ATCC 7953生長的比較。不連續的線表示牛奶的pH值(---)和溫度變化(------)。
總結：本研究的目的是建立一個溫度對嗜熱脂肪乳桿菌生長影響的預測模型，并在模擬產品分布和儲存的動態溫度條件下預測淡奶變質方面進行驗證。淡奶中的嗜熱脂肪地芽孢桿菌孢子是奶業的一個重要質量問題。本研究提供了一種模擬溫度對等溫條件下（35–67°C）在胰蛋白胨大豆肉湯中的影響的方法。得出的數據用于模擬溫度對Topt=61.82°C和μopt=2.068/h。嗜熱脂肪地芽孢桿菌的生長在Topt的淡煉乳中進行了評估，以將模型調整為牛奶。通過將預測與動態條件下觀察到的生長進行比較，評估了模型在非等溫條件下預測嗜熱脂肪地芽孢桿菌生長當pH值接近5.2左右時，酸凝固引起的該產品的腐敗，在嗜熱脂肪地芽孢桿菌八代之后達到最大人口密度（Nmax）的效率，結果表明該模型具有良好的性能。該研究表明該模型能夠令人滿意地描述嗜熱脂肪乳桿菌的生長，并為淡奶變質提供現實的預測。該研究為進一步研究加工和儲存條件對單個孢子滯后期變異性的影響將提高模型的精度和可信度，并允許隨機應用有效的基于風險的淡奶質量控制。
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