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

Abstract

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.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