超声协同蒸汽处理对壳鸡蛋表面大肠杆菌的杀菌机理及动力学分析

张雅琪，迟玉杰,，迟 媛

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.东北农业大学工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

作为一种具有综合营养价值的食品，鸡蛋和蛋类食品往往成为食源性微生物的携带者[1]。尽管新鲜鸡蛋无菌或含有少量细菌，并且鸡蛋自身也具备一些物理和化学防护机制[2]。但随着储存时间的延长，其防御能力会逐渐减弱，各种微生物会侵入鸡蛋并迅速繁殖，使新鲜鸡蛋的品质下降，甚至危害消费者的健康[3]。其中大肠杆菌的检出率高达70%，沙门氏菌的检出率仅为5%左右[4-5]。为了防止鸡蛋污染，最好在产蛋后立即进行清洗和消毒。目前常用于清洁壳蛋表面的化学试剂浸泡法和熏蒸法容易出现化学试剂残留问题[6-7]，而大剂量的臭氧气体又对人体有害[8]。

和其他消毒方法相比，热处理能达到完全杀灭蛋壳表面细菌的效果。目前常见的带壳全蛋热杀菌一般采用水浴法或热蒸汽法。水浴法是指将带壳鸡蛋浸泡于一定温度的热水中加热升温，最终杀死致病菌。Geveke等[9]证实，热水浸泡过程能够使带壳鸡蛋的耐热肠炎沙门氏菌失活4.5 个对数值。Himathongkham等[10]将蛋壳鸡蛋浸入肠炎沙门氏菌的培养物中，发现细菌可以穿透蛋壳到达细胞膜，将染菌鸡蛋在沸水中浸泡3 s即可完全杀灭细菌，效果优于其他所有测试方法（主要是化学方法）。但水浴法通常会导致蛋壳破裂，从而造成不必要的损失，因此应用较为有限。蒸汽因为其潜在能量可以在很短的时间内转移到表面，常用于食品工业仪器表面的清洁和消毒，以及化妆品和药品的生产[11]。目前蒸汽处理在减少鸡肉、杏仁和新鲜切果蔬表面细菌数量方面取得了一定的成功[12]。Zion等[13]设计出一款蒸汽热阱，经过几秒钟的短时处理即能实现对人工接种新鲜蛋壳上沙门氏菌的完全灭活。已有研究表明，95 ℃条件下，鸡蛋可以承受长达10 s的蒸汽处理，而此时蛋内部温度仅为40 ℃左右，不会使鸡蛋内部发生大量变性和破坏；而在沸水中处理时长超过3 s时，部分蛋壳会出现裂纹，且长时间的加热会对其功能性质产生很大影响[14]。因此需要严格控制蒸汽处理时间。

超声波空化已被证明能够通过增强细菌的凝聚能力实现杀菌[15-16]。然而，单独使用超声波处理时，很容易导致杀菌不够彻底。因此常将其与其他杀菌手段结合，利用它们之间的协同效应显著提高杀菌效果[17]。此外，还有部分研究表明，在声热复合处理过程中，超声波预处理可以在细胞内造成一定程度的非致死性损伤，导致微生物物理性损伤，从而提高热处理对微生物细胞的杀伤效率，使其对热处理更加敏感[18-19]。因此，通过充分利用超声波辅助热杀菌过程中两者之间的协同作用，可以有效减少食品中微生物污染，并节省成本。

动力学模型是研究微生物杀菌效果的重要工具，可为实际应用提供理论指导。因此，本实验通过建立杀菌动力学模型研究超声协同蒸汽处理对蛋壳表面大肠杆菌的杀菌效果，以期为杀灭蛋壳表面微生物提供方法依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜A级鸡蛋（平均质量45～55 g）好优多超市（产自中国黑龙江省双县农场），购买后24 h内使用；大肠杆菌（Escherichia coli）ATCC 25922 福建赛莫尔科学实验用品城。

平板技术琼脂、结晶紫中性红胆盐琼脂 上海博微生物技科技有限公司；次氯酸钠（NaClO）溶液 汕头市莲塘化工厂有限公司；考马斯亮蓝G-250、碘化丙啶（propidium iodide，PI）北京索莱宝科技有限公司；氯化钠、氢氧化钠等均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

TU-1810紫外-可见分光光度仪 北京普析通用仪器有限责任公司；KQ3200DE型数控超声清洗器 昆山市超声仪器有限公司；CHA-S型气浴振荡恒温培养箱苏州市国飞实验室仪器有限公司；YX180B型高压灭菌锅天津赛得利斯实验分析仪器制造厂；MK-21A高速冷冻离心机 湖南迈克尔实验仪器有限公司；DDB-11A电导率仪 杭州齐威仪器有限公司；F-7100型荧光分光光度计、SU8010型场发射扫描电镜 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 菌悬液制备

参照文献[20]的方法并进行改进。将大肠杆菌菌株在营养琼脂平板划线后，在37 ℃的环境中活化24 h，然后挑取适量的菌株放入100 mL的基础培养基中，置于恒温振荡器中，以37 ℃、200 r/min条件孵育12 h。将含有细菌的培养基以6000 r/min离心5 min，弃去培养基，用无菌生理盐水适当稀释。根据GB 4789.2—2022《食品微生物学检验 菌落总数测定》中平板计数法计算原始细菌数，便于下一步制备不同浓度的细菌悬浮液。

1.3.2 接种

选择产后质量为50～70 g的新鲜鸡蛋，且照蛋检查无细微裂纹、气室偏移以及蛋黄出现阴影等问题。用无菌脱脂棉球蘸体积分数75%乙醇溶液擦拭蛋壳表面，擦拭后将其放在超净工作台上紫外线照射30 min，杀灭蛋壳表面的细菌。检测处理过的鸡蛋表面细菌总数。准备浓度约为108CFU/mL的大肠杆菌悬浮液，将鸡蛋在细菌悬浮液中浸泡1 h，然后取出鸡蛋放在无菌操作平台上干燥备用。

1.3.3 杀菌处理

选择接种并干燥后完整备用的鸡蛋，对其进行分组。分组后参照不同方法对鲜蛋蛋壳进行处理，具体方法见表1。

表1 不同杀菌处理方法Table 1 Different sterilization methods

1.3.4 鸡蛋壳表面残余菌数的检测

用无菌棉球蘸取适量无菌生理盐水，擦拭各组接种鸡蛋的整个表面，将棉球浸泡在100 mL无菌生理盐水中充分混匀，获得处理过的洗脱液。大肠杆菌计数可参考GB 4789.3—2016《食品微生物学检验 大肠菌群计数》中的第二法——大肠菌群平板计数法计数。利用杀菌前后样品大肠杆菌残存率对数值表示超声波协同蒸汽的致死效果，致死率按式（1）计算：

式中：N0和N分别为杀菌前后菌落数/（CFU/mL）。

1.3.5 数学模型的建立

1.3.5.1 线性模型

D值是指在一定的温度条件下，杀灭90%的活菌数或者芽孢数所需要的时间，是表示微生物死亡速率的一种方法。该模型假设微生物对杀菌条件具有相同的抗性，致死动力学可以用线性模型描述，微生物数量下降对数值随时间的变化呈线性变化。线性模型计算如式（2）所示：

式中：N0为杀菌处理前大肠杆菌数量/（CFU/mL）；N为杀菌处理后大肠杆菌数量/（CFU/mL）；t为杀菌时间/s；D为指数递减时间/s。

1.3.5.2 Weibull模型

该模型由Weibull提出，通常用于描述各种凹凸性曲线[21-22]。Weibull模型假设菌体之间的热抗性和耐压性存在差别，其存活曲线符合累积分布函数[23]。Weibull模型计算如式（3）所示：

式中：a为规模参数；b为形状因子；t为杀菌时间/s。

1.3.5.3 Log-Logistic模型

该模型是假设菌体对杀菌强度的抗性不同。本研究在文献[24]的基础上做了简化处理，Log-Logistic模型计算如式（4）所示：

式中：p为最低残存菌数；q、m为曲线方程的参数；t为杀菌时间/s。

1.3.5.4 Modified Gompertz模型

本研究在文献[25]的基础上做了简化处理，Modified Gompertz模型如式（5）所示：

式中：a为曲线下渐近线值；b为（Kdm×e）/a，其中Kdm为曲线指数阶段的线性失活率；c为细菌滞后阶段的时间/s；t为杀菌时间/s。

1.3.5.5 模型评价

采用精确因子（Af）、偏差因子（Bf）、均方根误差（root mean squared error，RMSE）和决定系数（R2）4 个参数评价模型拟合度的优劣[26]。其中，Af和Bf反映模型的性能，Af值越小，Bf值越接近于1，模型的拟合度就越高；R2和RMSE反映模型的可靠度，R2越大，RMSE越小，模型的拟合度越好。Af、Bf、RMSE的计算如式（6）～（8）所示：

式中：n为实测值的个数；p为考察指标数。

1.3.6 扫描电镜观察

将各处理组的洗脱液加入灭菌的10 mL离心管中，以8000 r/min离心3 min，弃去上清液，加入灭菌生理盐水洗涤两次，转移至1.5 mL离心管，得到菌悬液。样品经过固定、干燥、脱水、置换、冷冻干燥后离子溅射镀金，扫描电镜观察菌体结构。未经灭菌的对照样品进行类似处理。

1.3.7 PI摄取量测定

将PI溶于去离子水中，制备成1 mg/mL的溶液，并在4 ℃的黑暗环境中贮存。各处理组洗脱液8000×g、4 ℃离心10 min，弃去上清液，用无菌生理盐水调整菌液浓度至106CFU/mL。实验分为灭菌处理前和灭菌处理后PI染色：对于灭菌处理前的PI染色组，需要将未经处理的菌液分别加入0.5 mL的PI溶液，然后接种鸡蛋，并对其进行相应的处理和洗脱；对于处理后的PI染色组，取10 mL 1.3.4节洗脱液，加入0.5 mL PI溶液。对照组无任何处理直接加入PI溶液。所有染色组都在37 ℃的黑暗环境中孵育15 min。6000×g、4 ℃离心10 min，无菌生理盐水重悬沉淀两次。接着使用荧光分光光度计测定吸光度，激发光波长为495 nm，发射光波长为615 nm，狭缝宽度为10 nm。以吸光度表征PI摄取量。

1.3.8 细胞膜通透性测定

用相同浓度稀释不同处理后的洗脱液，并用电导率仪测定其电导率。利用电导率的变化表征不同处理对蛋壳表面大肠杆菌细胞膜通透性的影响。

1.3.9 细菌细胞内物质损失的测定

参照文献[27]测定灭菌后洗脱液中核酸、可溶性蛋白和还原糖的含量。

还原糖含量测定：取2 mL各处理后的洗脱液，加入乳糖胆盐培养基中，37 ℃恒温培养3 h后，于6000 r/min离心10 min，采用直接滴定法测定不同处理后上清液中的还原糖含量。

可溶性蛋白质量浓度测定：使用Bradford法，取杀菌后的洗脱液2 mL，经－20 ℃冷冻12 h后，加入0.01 mol/L Tris-HCl（pH 8.0）缓冲液。取0.1 mL的处理过的样品加入到10 mL试管中，加入5 mL考马斯亮蓝G-250染料，混合均匀后静置2 min，在595 nm波长处测定吸光度，利用牛血清白蛋白绘制标准曲线，根据标准曲线方程计算相应样品的蛋白质量浓度。

核酸含量测定：将各处理后的洗脱液以6000 r/min离心10 min，然后取适量上清液置于石英比色皿中，直接用紫外分光光度计在260 nm波长处测定其吸光度，以表征核酸泄漏情况。

1.3.10 鸡蛋品质分析

将分组处理后的鸡蛋置于室温贮藏，分别测定其贮藏0 d和7 d的鸡蛋品质。

1.3.10.1 质量损失率

质量损失率与鲜蛋内部的水分散失密切相关。采用质量法进行测定，通过电子天平测定鸡蛋贮藏7 d期间的质量变化，质量损失率计算如式（9）所示：

式中：m1为鸡蛋贮藏前质量/g；m2为鸡蛋贮藏后质量/g。

1.3.10.2 浓蛋白高度

浓蛋白高度被用作鸡蛋整体质量的衡量标准，浓蛋白高度越高，鸡蛋质量越好。将鸡蛋打破倒在蛋品检测台上，在保持蛋黄和浓蛋白完好的情况下，避开系带用精密游标卡尺测量蛋黄周围浓蛋白中心部分的高度，取3 个等距离点的平均值为浓蛋白高度。

1.3.10.3 哈夫单位

哈夫单位按式（10）计算：

式中：H为浓蛋白高度/mm；m为蛋质量/g。

1.3.10.4 蛋黄指数测定

将被检测蛋横向磕破蛋壳，将蛋内容物全部流入玻璃平皿内，用精度0.1 mm的游标卡尺测量蛋黄高度与直径，蛋黄高度与直径之比为蛋黄指数（式（11））。

式中：YI为蛋黄指数；h为蛋黄高度/mm；d为蛋黄直径/mm。

1.3.10.5 蛋白pH值

蛋白pH值的测定需将蛋黄与蛋清分离，用匀浆机将蛋清均质2 min，每隔30 s停一次。然后用pH计测定其pH值。

1.4 数据处理与分析

2 结果与分析

2.1 超声协同蒸汽对蛋壳表面大肠杆菌的影响

由图1可知，相比较蒸汽单独处理，不同功率的超声协同杀菌使大肠杆菌的致死率显著增加；相同超声功率（60 W）处理60 s协同蒸汽处理条件下，比单独蒸汽处理1、2、3 s的致死率分别提高了47%、40%和61%。在同一蒸汽处理条件下，随着超声功率的增加，对蛋壳表面大肠杆菌的杀菌效果也逐渐增强。超声60 W预处理180 s协同蒸汽处理1 s后，细菌存活率仅下降2.63 个对数值，超声120 W预处理180 s协同蒸汽处理1 s后，细菌存活率下降3.11 个对数值，其他条件不变情况下，当超声功率达到150 W时，细菌存活率下降达到3.43 个对数值。同样，在蒸汽处理2 s和3 s的条件下，也可以观察到同样的趋势。由此可见，超声波辅助确实能够提高杀菌效果。可能原因是超声波能够通过强烈的空化效应洗脱不牢固的微生物，同时也能够增加细菌的通透性，从而提高杀菌效果。而由于菌体存在一定的自我防御能力以及抗性，当超声功率逐渐增大和处理时间逐渐延长时，稳定的超声波可以迅速打破细菌细胞内的生理平衡，破坏细菌形态及其完整性，从而有助于后续的杀菌处理。此外，随着蒸汽处理时间的延长，杀菌效果也逐渐增加，同一超声功率（150 W）预处理180 s后，蒸汽处理时间由1 s延长到3 s时，大肠杆菌的存活率同比下降了67%。说明当蒸汽时间持续的时间越长，扩散作用越大，蒸汽的渗透率越高。使用150 W的超声波进行180 s预处理后再进行3 s的蒸汽处理，大肠杆菌总数的对数值从6.26下降到2.04，此时对大肠杆菌的杀菌量能够达到4.22 个对数值，对比单独蒸汽处理的杀菌量提高了49%。弓敏等[28]使用超声波协同次氯酸钠处理蛋液中的典型腐败菌（大肠杆菌、考克氏菌、枯草芽孢杆菌），发现超声（150 W）与次氯酸钠（200 mg/L、180 s）协同处理后大肠杆菌的杀菌率也在4 个对数值附近，与本研究结果接近。综上，超声波和蒸汽相结合会产生协同作用，从而加速微生物的死亡。

图1 超声协同蒸汽对蛋壳表面大肠杆菌的杀菌效果Fig.1 Sterilization effect of ultrasound-assisted steam on E.coli on eggshell surface

2.2 超声协同蒸汽处理杀菌效果动力学分析

由杀菌曲线可知，当处理时间较短时，超声协同蒸汽处理的杀菌曲线前端呈现出线性，但随着时间以及超声功率的增加，杀菌曲线分别逐渐出现向x轴靠拢和偏离的趋势。为了更好地分析超声协同蒸汽处理对鸡蛋壳表面大肠杆菌的的杀菌动力学规律，本实验中采用了线性模型、Weibull、Log-Logistic以及Modified Gompertz 4 种模型对杀菌曲线进行了拟合，拟合效果见表2。通常情况下，决定系数R2一般用来对模型的拟合程度做一个总体评价[29]。分析表2数据可知，当采用线性模型拟合不同处理条件，其部分R2小于0.80，尤其是随着蒸汽作用时间延长后，线性拟合的R2明显降低，甚至出现了0.7196，说明线性拟合的效果较差。分析Weibull模型参数时，可以看出其R2均大于0.96，大部分条件下的R2均在0.99上下浮动。Log-Logistic模型对低强度超声协同体系进行拟合时，其R2相对高强度超声协同体系较低，且该趋势在不同时长蒸汽处理条件下都有体现。利用Modified Gompertz模型对整个超声蒸汽协同体系的杀菌曲线拟合时，其R2保持在0.91～0.99之间。一般认为微生物的残留数量和时间呈线性关系，而通过本研究的模型分析发现超声协同蒸汽处理对蛋壳表面大肠杆菌的杀菌更符合非线性动力学模型，并且通过分析3 种非线性模型的R2，发现Weibull模型更加符合整个杀菌过程。

表2 4 种模型对大肠杆菌致死效果的动力学模型参数Table 2 Kineticmodel parameters of lethal efficiency of four models on E.coli

2.3 模型拟合度评价

为了更好地比较3 种非线性模型在超声协同蒸汽处理过程中的拟合情况，本研究对Af、Bf、R2和RMSE进行了评估。由表3可知，Log-Logistic模型和Modified Gompertz模型的Af分别为1.0804和1.0703，均小于Weibull模型（1.1000）；且Weibull模型的R2为0.9867，大于Log-Logistic模型和Modified Gompertz模型；Weibull模型的Bf等于1.0001，更加接近1，说明模型的实测值和预测值之间的偏差较小。此外，RMSE也是评价模型的典型指标，从表3可知，Weibull模型的RMSE明显小于Log-Logistic模型和Modified Gompertz模型。

表3 数学模型评价参数的比较Table 3 Comparison of mathematical model evaluation parameters

通过将实测数据作为横坐标，模型预测数据作为纵坐标，可以使用线性拟合得到的相关方程和R2比较模型预测值与实测值之间的差异。由图2可知，3 种模型的预测值与实测值之间有很好的相关性。线性相关方程的斜率及截距越接近于0，R2越接近于1，表明模型的拟合效果越好。Weibull模型、Log-Logistic模型以及Modified Gompertz模型拟合得到的方程分别为y＝0.9885x＋0.0336、y＝0.9563x＋0.0704、y＝0.9720x＋0.0602，其对应的R2分别为0.99、0.94、0.96。因此，3 个模型中Weibull模型更好地拟合了壳蛋表面大肠杆菌的失活曲线。

2.4 杀菌机理分析

2.4.1 大肠杆菌微观结构观察

如图3所示，对照组的菌体结构更为完整，呈现出典型的杆状外形，胞体表面光滑，菌体形态完整，边缘线条流畅。而不同的处理条件使得菌体表面出现了不同程度的损伤。次氯酸钠处理组的菌体整体上依然比较完整，部分细胞表面损伤破裂，出现井喷现象。单独超声处理组与对照组组外观基本相似，绝大部分菌体饱满且完整。经过单独蒸汽处理的细菌菌体开始畸变，可以看出细菌出现溶解痕迹，细胞膜破裂，表面有黏附物，说明菌体破坏严重。而经过超声协同蒸汽处理的细菌，菌体外观和表面结构出现显著变化，大部分细胞外部结构发生严重变形，可以明显观察到细菌细胞质渗漏，从而导致细菌死亡。通过扫描电镜观察发现，除对照组外，其余各组的菌体细胞膜受到了各种程度的损伤，这是导致它们失活或死亡的一个重要原因。完整的菌体细胞膜可为细胞内部提供一个稳定的环境，保证了细胞与外界之间的有效物质交换。当细胞膜发生重大破坏时，其通透性会急剧增加，这可能会导致菌体死亡[30]。

图3 处理前后的扫描电镜图Fig.3 SEM before and after treatments

2.4.2 PI摄取量

PI是一种特殊的荧光染料，它能够穿过不完整的细胞膜并与核酸类物质结合，发出可以被检测到的荧光。这种染料在生物学和医学领域都有广泛应用，有助于了解菌体的完整状况[31]。染料在处理前后分别添加到菌悬液中，通过在处理前加入PI染料，能测定比较不同处理过程中细胞膜完整性的变化；处理后PI染料的加入，则能够反映不同处理后细胞膜损伤与修复状况。

从图4可以看出，处理前加入PI，不同条件下染料的摄取量相应发生改变。对比可知，次氯酸钠处理和超声协同蒸汽处理能在一定程度上破坏细菌细胞膜的完整性。这和扫描电镜中观察到的结果一致。此外，经过次氯酸钠、超声处理后，PI荧光染料的摄取量显著降低。说明经过不同的处理，大肠杆菌中的一些细胞开始进行自我修复，从而恢复了一定的活性。而蒸汽处理和超声协同蒸汽处理两组在处理前后其PI的摄取量相差很小，表明膜完整性永久性丧失。推测其主要原因可能是高温热处理使细胞膜被破坏，呈全透性，胞内核酸、蛋白质等基本完全流出，最终导致细菌死亡[32]。

图4 不同处理条件对大肠杆菌细胞PI摄取量的影响Fig.4 Effects of different treatment conditions on PI uptake of E.coli

2.4.3 电导率

细胞膜破裂会导致细胞内的离子（如钾离子、钙离子和钠离子）大量渗出。因此电导率的变化可以在一定程度上反映细菌细胞膜通透性的变化情况。从表4可以看出，超声协同蒸汽处理组在各组别中电导率是最大的，说明超声协同蒸汽处理能够致使大肠杆菌细胞的细胞膜发生改变，从而导致培养液电导率显著变化，这与Tao Yan等[33]研究结论一致，当菌体细胞膜破坏程度越高，电导率越大。

表4 不同处理条件下对大肠杆菌细胞膜通透性的影响Table 4 Effects of different treatment conditions on the membrane permeability of E.coli

2.4.4 细菌细胞内物质的损失

当细菌的细胞膜受到损伤时，大分子质量的还原糖会流出，导致菌液中可溶性还原糖的含量增加。可溶性蛋白质是细胞生长过程中不可或缺的营养物质，其数量变化可以反映菌体蛋白质合成的情况。核酸在紫外线波长260 nm处具有最强的吸收能力，并且吸光度与核酸浓度呈正比。因此，为了进一步研究不同处理对蛋壳表面大肠杆菌菌株菌体的破坏情况，测定并比较了超声协同蒸汽、单独超声、单独蒸汽以及次氯酸钠处理对细菌内物质损失的影响。如表5所示，几种杀菌处理方式均可造成大肠杆菌菌体内容物的渗漏，从而使得其还原糖、可溶性蛋白以及核酸泄漏量都出现增加的现象。超声协同蒸汽处理与单独超声和单独蒸汽处理相比，可溶性蛋白质量浓度约提高了3.28 倍和1.72 倍，还原糖含量约提高了1.97 倍和1.19 倍，而核酸泄漏量提高了1.31 倍和1.07 倍，且单独蒸汽和单独超声两者作用效果相比差异不显著（P＞0.05），而单独次氯酸钠处理和超声协同蒸汽处理效果稍强。由此说明次氯酸钠处理和超声协同蒸汽处理的菌体细胞膜在一定程度上遭到破坏，上清液中核酸与蛋白类物质含量增加，导致细菌活性出现不同程度的丧失。且超声协同蒸汽处理组细胞内物质损失量更高，说明超声协同蒸汽处理对菌体的损伤更为严重。由此可见，超声协同蒸汽处理会极大程度地损伤菌体细胞膜，改变其细胞膜通透性，使菌体中可溶性蛋白及还原糖等物质流失，加速菌体的死亡。

表5 超声协同蒸汽杀菌对细菌细胞内物质损失的影响Table 5 Effect of ultrasound-assisted steam sterilization on material loss in bacterial cells

2.5 品质指标的测定结果

质量损失率是反映鸡蛋品质的一个重要指标，从表6可以看出，与对照组相比，两种处理方法对贮藏7 d鸡蛋质量损失率的上升均有显著的抑制作用，且次氯酸钠处理组和超声协同蒸汽处理组之间质量损失率差异不显著（P＞0.05）。

表6 未经处理和清洗处理鸡蛋品质属性的平均结果Table 6 Average results of quality attributes of untreated and washed eggs

蛋白质量是保障鸡蛋新鲜度的重要物质基础。通常用浓蛋白高度、哈夫单位以及蛋白pH值3 个指标衡量，浓蛋白高度越高、哈夫单位越高，则蛋白品质越好，鸡蛋越新鲜。通过分析蛋白pH值的变化能更深入地了解鸡蛋品质的变化过程。如表6所示，贮藏前期，处理组与对照组相比，浓蛋白高度、哈夫单位和pH值差异均不明显。说明处理并没有使鸡蛋蛋白发生变形。Perry等[34]将鸡蛋浸泡在57 ℃的水中，直到内部温度不低于56 ℃，结果表明，经过热处理后，鸡蛋哈夫单位从大约83显著增加到98，虽然哈夫单位的增加被认为是未经处理鸡蛋的积极品质属性，但热处理鸡蛋的哈夫单位增加是由于蛋白质变性。通过贮藏7 d后的数据可以看出，处理组和对照组的浓蛋白高度和蛋白pH值之间差异显著，说明不同消毒方法对浓蛋白高度和蛋白pH值变化抑制作用明显。贮藏7 d后超声协同蒸汽处理的哈夫单位为80.37，对照组为73.76，二者差异显著。推测原因是蒸汽处理将蛋壳表面的细菌杀死并能在蛋壳表面形成一层极薄的膜，这样既可以防止微生物侵入，也可以防止蛋内水分蒸发和二氧化碳逸出，从而减少蛋的干耗和延缓变质[35]。

蛋黄品质通常以蛋黄指数表示，新鲜鸡蛋的蛋黄指数为0.38～0.49。由表6可知，0 d时对照组和超声协同蒸汽处理组的蛋黄指数分别为0.44±0.01和0.43±0.02，差异无统计学意义（P＞0.05）。类似的，以往的研究也并未发现巴氏杀菌后的蛋黄指数有显著差异[36]。随着贮藏时间的延长，鸡蛋的蛋黄指数逐渐下降。与对照组相比，处理后的实验组蛋黄指数下降速率相对缓慢，说明在一定程度上延长了鲜蛋的保质期。

3 结论

超声波协同蒸汽处理能够有效地杀死蛋壳表面的大肠杆菌。本实验中使用150 W的超声波进行180 s预处理后再进行3 s的蒸汽处理，此时对大肠杆菌的杀菌量能够达到4.22 个对数值，对比单独蒸汽处理的杀菌量提高了49%。通过对超声波协同蒸汽处理对大肠杆菌杀菌的动力学分析，发现Weibull模型的决定系数R2＞0.96，表明该模型能够较好地模拟大肠杆菌失活的动力学过程。经过研究发现，超声波协同蒸汽处理会对大肠杆菌的微观结构造成破坏，导致细胞壁的损伤，致使细胞内容物外溢，从而导致细胞发生不可逆死亡。此外，通过对处理后蛋品质的监测发现，超声波协同蒸汽处理可以使鸡蛋在冷藏条件下保持较短时间内的新鲜品质，并且效果比次氯酸钠浸泡处理更好，说明超声波协同蒸汽处理对鸡蛋具有一定的保鲜作用。综上，超声协同蒸汽处理可能成为一种有效的消毒技术，可用于清洗和消毒蛋制品表面，从而延长其保质期。