食用甘薯淀粉中微生物污染的檢測與處理技術

在現代食品工業中，食用甘薯淀粉的生產工藝日益復雜，加之儲存運輸條件多樣化，使其在產業鏈各環節面臨微生物污染風險。這不僅直接影響產品品質，更可能威脅消費者健康。當前行業檢測技術正朝著“快速響應、精準識別、非侵入式的檢測技術”轉型升級。對此，不僅需要采用先進的檢測技術檢測食品中的微生物，還要采用一些殺菌技術殺死食品中的微生物。電子束輻照作為一種不依賴化學物質的物理殺菌技術，憑借著強大的殺菌能力和對食品營養成分的保護作用，在食品殺菌領域取得了廣泛應用。

1.食用甘薯淀粉的微生物污染問題

食用甘薯淀粉作為一種重要的食品原料，廣泛應用于各類加工食品的生產中。然而，在其加工與儲存過程中，微生物污染問題始終是影響食品安全的關鍵因素，必須采用先進的檢測技術，來提高微生物的檢測精確度和效率。甘薯淀粉中豐富的蛋白質、糖分和水分容易受到各類致病菌、霉菌以及酵母菌的污染。這些微生物會改變甘薯淀粉的物理化學性質，還可能在貯存和消費過程中對人體健康構成威脅。尤其是霉菌及其代謝產物，如黃曲霉毒素，已被證明具有強烈的致癌性，長期食用受污染的食品可能導致慢性中毒，嚴重者甚至引發肝臟等器官的病變。此外，隨著消費者對食品安全認識的不斷提升，甘薯淀粉的微生物污染問題也愈加受到重視。單一的物理或化學處理方式難以完全消除其中的微生物污染。傳統的防腐手段如高溫滅菌、化學防腐劑的使用，雖然在一定程度上有效，但卻可能影響甘薯淀粉的口感、營養成分及其他感官性質。高溫處理易導致淀粉的熱降解，改變其黏度和溶解性，還可能產生不良的風味，而化學防腐劑則面臨著消費者對添加劑的安全顧慮。

2.食用甘薯淀粉微生物的檢測技術

2.1 常規微生物檢測方法

在常規微生物檢測方法中，平板計數法是利用固體培養基上微生物的生長特性，通過接種少量樣本，在適宜的培養溫度下促進微生物的繁殖形成可見的菌落，每個菌落代表著從樣本中分離出來的單一微生物。根據《食品安全國家標準 微生物學檢驗》（GB4789.2-2024）規定，在甘薯淀粉的食品加工過程中，大腸菌群的數量應控制在每克食品中低于100CFU（菌落形成單位），而總細菌數的控制通常要求每克低于10000CFU。通過平板計數法，雖然能夠有效實現對目標微生物的直接計數，但由于其時間周期較長（通常需要48-72小時才能得出結果），在一些需要快速反應的生產環境中，這種方法顯得較為遲緩。此外，常規的微生物檢測方法中還包括培養基選擇法，這種方法通過使用不同的選擇性培養基來篩選特定微生物的生長。例如，使用瓊脂培養基（R2A）對于低溫下生長的細菌進行篩選，或使用沙門氏菌選擇性培養基（如XLD或SS培養基）用于檢測食物中可能含有的沙門氏菌。對于甘薯淀粉類原料，特別是在其存儲和運輸過程中，霉菌和酵母的污染會嚴重影響其產品的質量。通過培養基選擇法，可以有效區分不同類型的微生物，并準確分析其種類和數量。

2.2 新型微生物檢測方法

2.2.1 分子生物學檢測技術

PCR（聚合酶鏈式反應）技術的應用，尤其是實時熒光定量PCR（real-time quantitative PCR，qPCR）技術，為食品微生物的快速檢測提供了可能，對甘薯淀粉樣品進行qPCR分析時，可以通過特定的引物和探針設計，直接識別出目標微生物的基因組信息，如在對大腸桿菌、沙門氏菌等常見污染菌的檢測中，PCR技術能在樣本中捕捉到微量的污染物，靈敏度為0.28-0.67 copies/μL，而且能夠在不依賴于生長條件的情況下快速完成檢測，大大縮短檢測周期。分子生物學方法也能夠通過多重PCR技術一次性檢測多個目標微生物，顯著提高檢測的效率和精度。除了PCR技術，基因芯片技術利用其高通量和多重檢測的優勢，能夠在一個實驗中對多個微生物的基因進行分析，尤其適用于甘薯淀粉這種易受多種微生物污染的食品原料，通過基因芯片技術，研究人員可以在幾小時內同時檢測到樣品中的細菌、霉菌、酵母等多種微生物的特征基因，確保檢測的全面性和準確性。根據研究，基因芯片在甘薯淀粉的微生物檢測中表現出較高的靈敏度，能夠準確識別出霉菌污染的種類，如青霉、曲霉等。

2.2.2 現代微生物快速檢測方法

與傳統方法相比，現代微生物快速檢測技術能夠在顯著縮短時間的同時，提供更高的檢測精度和靈敏度，酶聯免疫吸附試驗（ELISA）和免疫層析技術等免疫學方法，為快速檢測食用甘薯淀粉中的特定微生物提供了全新的方向。ELISA通過特異性抗體與抗原反應，能在極短的時間內獲得目標微生物的存在信息，適用于對細菌（如沙門氏菌、大腸桿菌O157： H7）及霉菌進行定性和定量分析，特別是對于需要高效監控生產環境的食品制造商，ELISA方法的應用可減少傳統培養法所需的48小時甚至更長時間，顯著提升生產效率和響應速度。免疫層析技術的另一個亮點是其便捷性，它能夠在現場快速完成微生物檢測，通常無需復雜的設備和技術人員操作，讓食用甘薯淀粉等食品的微生物監控更為靈活和即時。與免疫學方法并行發展的，還有基于分子識別的快速檢測技術，如核酸探針和聚合酶鏈式反應（PCR）技術，核酸探針法通過靶向特定微生物基因序列，利用分子雜交原理快速識別目標微生物，能夠有效區分不同種類的微生物，且檢測的靈敏度高，可達到單個細胞的水平。在甘薯淀粉的微生物檢測中，針對特定細菌或霉菌的核酸探針，在2小時內就可以完成樣品的檢測，能夠提高檢測效率。此外，實時PCR技術通過熒光探針實時監控DNA擴增過程，具備極高的靈敏度，能夠在幾小時內對食品樣品中的微生物進行定量分析。研究表明，實時PCR在甘薯淀粉中的應用，可以檢測到104cfu/mL的微生物污染，極大提高檢測的準確性和時效性。

食用甘薯淀粉微生物檢測的技術與方法見表1。

3.食用甘薯淀粉微生物污染的處理技術——以電子束輻照技術為例

3.1 電子束輻照技術介紹

電子束輻照技術的原理是基于高能電子束對微生物細胞的穿透作用，電子束通過破壞微生物的DNA或其他關鍵生物大分子，使其失去繁殖能力，達到抑制或殺滅微生物的目的。對于食用甘薯淀粉而言，電子束輻照技術的應用具有顯著的優勢，尤其在處理那些耐熱、耐酸的細菌和真菌時表現出極高的效率，不同于傳統的熱處理或化學消毒方法。電子束輻照能夠在較低的溫度下迅速達到殺菌效果，這對于保留甘薯淀粉的營養成分、色澤和口感有著至關重要的作用。再者，與傳統的滅菌方法相比，電子束輻照技術能顯著減少淀粉中的細菌和霉菌數量，而且在防止微生物復生方面也表現出了獨特優勢。研究表明，適當的電子束輻照能夠打破微生物的細胞膜結構，直接損傷其生物大分子，使其無法恢復生長，而且電子束輻照在防止微生物交叉污染方面也顯示了獨特的潛力，特別是在對存儲過程中可能滋生的霉菌進行處理時。更重要的是，電子束輻照技術在處理過程中幾乎不改變食物的內在營養成分，相比化學殺菌劑而言，它不會引入額外的殘留物質，因此在提高食用甘薯淀粉的食品安全性方面具有較大的前景。

3.2 電子束輻照技術對食用甘薯淀粉微生物的影響

電子束輻照技術基于電子束與物料中的分子相互作用，產生一系列的生物學和化學效應，在這個過程中，電子束穿透物質時，首先會與物料內的水分子發生碰撞，產生高能的電子和自由基，這些自由基，尤其是羥基自由基具有極強的氧化性，可以破壞微生物細胞的細胞壁、膜結構，甚至直接破壞其DNA，導致微生物的死亡或致死性突變。值得注意的是，電子束輻照能夠在較低的溫度下進行，這對于保持食材中營養成分、維生素等熱敏感成分至關重要。對于甘薯淀粉這種食品原料，研究表明，電子束輻照劑量為4-6kGy時，可以有效抑制大腸桿菌O157： H7和霉菌的生長，而不會影響淀粉的原有性質，保持其食用價值。隨著輻照劑量的增加，殺菌效果將顯著提升，但過高的劑量可能會導致食品質量的下降，如口感變差或部分營養成分流失。因此，在實際應用中需要根據目標微生物的種類和食品的特性，精確控制電子束的劑量，以達到最佳的殺菌效果。

3.3 電子束輻照在食用甘薯淀粉微生物污染方面的應用效果

電子束輻照技術在食用甘薯淀粉的殺菌應用中展現了卓越的效果，通過調節電子束的輻照劑量，能夠對不同種類的微生物進行有效殺滅，如在對甘薯淀粉樣品進行殺菌處理時，使用輻照劑量為4-6kGy的電子束能顯著減少大腸桿菌、沙門氏菌及霉菌等病原微生物的數量。研究表明，這一劑量足以使大腸桿菌等細菌的生長被完全抑制，而對于霉菌和酵母類微生物，其抑制效果更加明顯。針對不同的微生物群體，電子束輻照的劑量和處理時間都能根據具體需求進行精確調節，確保達到最優的殺菌效果，輻照過程不會對甘薯淀粉的主要成分造成顯著破壞，因此能夠有效保留其質地和營養成分。特別是在食材處理過程中，甘薯淀粉的維生素C等熱敏感成分能較好地被保護，避免傳統熱處理方法中常見的營養流失問題。另一方面，通過精確控制輻照劑量，可以有效延緩食品中微生物的生長，大幅度延長甘薯淀粉的保質期。例如，當輻照劑量提高至6kGy時，可以有效殺滅大部分微生物，還能抑制微生物在后續儲存中的二次污染，讓甘薯淀粉在儲存期內保持其高質量狀態。

結語

微生物關乎食品安全，這就需要采用一些檢測方法和技術來檢測食品中的微生物，同時也要采用一些殺菌技術來保障食品安全，如電子束輻照技術在殺滅病原微生物、延長保質期和保護食品營養方面已經得到了一定應用。盡管當前該技術在實際應用中還存在一定的挑戰，如設備成本較高、輻照劑量的精準控制等問題，但隨著相關技術的不斷優化和成本的逐步降低，電子束輻照有望成為未來食品殺菌的重要技術之一。

作者簡介

閆闖闖（1994-），男，漢族，江蘇徐州人，大專，助理工程師；研究方向：生物工程。