【技术实现步骤摘要】
本申请涉及脉冲电场杀菌，尤其涉及一种实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法。
技术介绍
1、高压脉冲电场(pulsed electric field，pef)杀菌技术是一种新型非热杀菌技术，通过施加几十千伏高电压脉冲实现杀菌。高压脉冲电场杀菌技术应用于液体杀菌时，具有速度快、效率高、能耗低的优点，且营养成分保留程度高，表现出一定钝酶能力，能够有效延长产品货架期，具有良好的市场应用前景。
2、目前普遍认为其杀菌机理为电穿孔效应，即当高压脉冲电场作用于液体物料时，液体中细菌细胞膜上的跨膜电压会随之发生改变，促使细胞膜蛋白质通道和孔洞打开，磷脂双分子层由疏水性膜孔转化为亲水性膜孔，小分子物质涌入细胞中，使细胞膨胀，产生可逆穿孔。若跨膜电压超过穿孔阈值，可逆穿孔转化为不可逆穿孔，微生物细胞的细胞膜结构被破坏，基本功能丧失，裂解死亡，实现杀菌需要。
3、快速测定细胞的电穿孔阈值，对脉冲电场杀菌技术的推广应用具有重要意义。在实际生产中，若知悉目标产品中主要的待杀灭细菌的电穿孔阈值，求得跨膜电压的最大公约数，便可合理安排脉冲电源的输出参数，降低研究成本、能源消耗，实现科学化、精准化生产。
4、在对电穿孔阈值的探究中，由于细胞膜形成的微孔尺寸极小，普通的光学显微镜根本无法观测到，而电子显微镜所需配备的金属物质会对细胞膜结构造成破坏，同样无法观察微孔的形成过程。研究者们试图采用分子动力学仿真对电穿孔过程进行研究，但该研究未有效结合实验数据，无法给出明确阈值。其他如膜穿孔标记法，通过荧光物质标记观察细胞膜的穿孔变化，以
5、综上，当前细胞电穿孔阈值研究局限于实验室中细胞膜穿孔的观察上，不适合于脉冲电场杀菌技术的大规模杀菌应用，需要开发一种节能、快速、高效的细胞电穿孔阈值测定方法。
技术实现思路
1、本申请的实施例提供一种实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，可快速测定目标细菌的电穿孔阈值，为脉冲电场杀菌技术应用提供参考标准，实现精准、快速的杀菌参数设定。
2、为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，包括以下步骤：s1、将目标细菌配置为标准细菌悬液；s2、将标准细菌悬液通入脉冲电场静态杀菌处理器中；s3、调节外施脉冲电压值，得到不同外施脉冲电压下的细菌存活菌落数；s4、将外施脉冲电压值、细菌存活菌落数、电场静态杀菌处理器电极间距输入电穿孔阈值分析软件中，生成不同脉冲电场强度的杀菌动力学曲线；s5、将目标细菌的电学参数和几何结构输入电穿孔阈值分析软件中，建立目标细菌的仿真模型，并确定杀菌动力学曲线杀菌效果从无到有的质变点，得到此时的电场强度值；s6、将所述电场强度值输入目标细菌的仿真模型中，提取细胞电势分布曲线，得到跨膜电压；所述跨膜电压即为目标细菌的电穿孔阈值。
3、进一步地，所述标准细菌悬液的浓度为105～108cfu/ml；配置溶液为去离子水；溶液的电导率低于100μs/cm。
4、进一步地，所述电学参数包括细胞外液、细胞膜、细胞质的电导率和相对介电常数；所述几何结构包括形状、长径、短径和细胞膜厚度。
5、进一步地，所述脉冲电场静态杀菌处理器为平板型电极结构；所述脉冲电场静态杀菌处理器的电极间距设置为3～10mm。
6、进一步地，所述脉冲电场静态杀菌处理器包括绝缘壳体和设置在所述绝缘壳体内的高压电极和地电极；所述高压电极和地电极平行设置，且两者之间形成处理腔；所述处理腔的侧壁上设有进液口；所述进液口处设有密封装置；所述高压电极和地电极的中部均设有接线棒；所述绝缘壳体上设有通孔；所述接线棒穿过所述通孔后伸出所述绝缘壳体外。
7、进一步地，所述绝缘壳体采用聚四氟乙烯、有机玻璃或绝缘陶瓷制成；所述高压电极和接地电极均采用食品级金属材料制成。
8、进一步地，所述高压电极的接线棒和地电极的接线棒上均设有螺纹孔；所述螺纹孔用于连接脉冲电源的高压输出线和接地线。
9、进一步地，所述处理腔的左右边界均为外凹的椭球形结构。
10、进一步地，所述脉冲电源的电压、频率和脉冲宽度可调；所述脉冲电源的电压为0～40kv；所述脉冲电源的频率为0～600hz；所述脉冲电源的脉宽为0～10μs；所述脉冲电源的脉冲波形为矩形脉冲波。
11、本申请相比现有技术具有以下有益效果：
12、1、本申请实施例只需要得到目标细菌的杀菌动力学曲线，便可通过细胞的有限元仿真分析得到细胞的穿孔阈值，效果可追踪，相比单纯分子动力学仿真分析或荧光标记等方法，本申请实施例能够快速测定目标细菌的电穿孔阈值，具有成本低廉，操作简单的优点。
13、2、本申请实施例将宏观的杀菌效果和微观的细胞电穿孔结合起来，把微观问题转化为宏观问题，解决了穿孔阈值微观研究难度过大的问题，为电穿孔机制研究提供了新方法。
14、3、本申请实施例可以迅速建立起不同细胞的穿孔阈值数据库，生产中只要选取目标产品中典型细菌穿孔阈值的最大公约数，便可实现杀菌目标，节省了试验成本，建立了生产的参考标准，相较于现有技术需要大量的试验才能确定对某一产品中多种细菌的最佳杀灭参数，耗时耗力，研究成本高的特点，本申请实施例有利于脉冲电场杀菌技术的市场推广与应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述标准细菌悬液的浓度为105～108CFU/mL；配置溶液为去离子水；溶液的电导率低于100μS/cm。
3.根据权利要求2所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述电学参数包括细胞外液、细胞膜、细胞质的电导率和相对介电常数；所述几何结构包括形状、长径、短径和细胞膜厚度。
4.根据权利要求3所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述脉冲电场静态杀菌处理器为平板型电极结构；所述脉冲电场静态杀菌处理器的电极间距设置为3～10mm。
5.根据权利要求4所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述脉冲电场静态杀菌处理器包括绝缘壳体和设置在所述绝缘壳体内的高压电极和地电极；所述高压电极和地电极平行设置，且两者之间形成处理腔；所述处理腔的侧壁上设有进液口；所述进液口处设有密封装置；所述高压电极和地电极的中部均设有接线棒；所述绝缘壳体上设有通孔；所述接线棒穿过所述通孔
6.根据权利要求5所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述绝缘壳体采用聚四氟乙烯、有机玻璃或绝缘陶瓷制成；所述高压电极和接地电极均采用食品级金属材料制成。
7.根据权利要求6所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述高压电极的接线棒和地电极的接线棒上均设有螺纹孔；所述螺纹孔用于连接脉冲电源的高压输出线和接地线。
8.根据权利要求7所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述处理腔的左右边界均为外凹的椭球形结构。
9.根据权利要求8所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述脉冲电源的电压、频率和脉冲宽度可调；所述脉冲电源的电压为0～40kV；所述脉冲电源的频率为0～600Hz；所述脉冲电源的脉宽为0～10μs；所述脉冲电源的脉冲波形为矩形脉冲波。
...【技术特征摘要】
1.一种实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述标准细菌悬液的浓度为105～108cfu/ml；配置溶液为去离子水；溶液的电导率低于100μs/cm。
3.根据权利要求2所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述电学参数包括细胞外液、细胞膜、细胞质的电导率和相对介电常数；所述几何结构包括形状、长径、短径和细胞膜厚度。
4.根据权利要求3所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述脉冲电场静态杀菌处理器为平板型电极结构；所述脉冲电场静态杀菌处理器的电极间距设置为3～10mm。
5.根据权利要求4所述的实验快速测定细菌电穿孔阈值的方法，其特征在于，所述脉冲电场静态杀菌处理器包括绝缘壳体和设置在所述绝缘壳体内的高压电极和地电极；所述高压电极和地电极平行设置，且两者之间形成处理腔；所述处理腔的侧壁上设有进液口；所述进...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。