High hydrostatic pressure inactivation of Bacillus subtilis var. niger. spores [Elektronische Ressource] : the influence of the pressure build-up rate on the inactivation / vorgelegt von Anca Cristina Urzica

Tilo Linz

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• Publié par: ruprecht-karls-universitat_heidelberg
• Publié le: 01 janvier 2004
• Nombre de lectures: 24
• Langue: Deutsch

Extrait

INAUGURAL - DISSERTATION
zur
Erlangung der Doktorwürde
der
Naturwissenschaftlich-Mathematischen Gesamtfakultät
der
Ruprecht – Karls – Universität
Heidelberg







vorgelegt von
Apothekerin Anca Cristina Urzica
aus Botosani
Tag der mündlichen Prüfung: 6.05.2004




High hydrostatic pressure inactivation of Bacillus
subtilis var. niger. spores: the influence of the
pressure build-up rate on the inactivation










Gutachter : Prof. Dr. Horst Ludwig
Prof. Dr. Nils Metzler - Nolte

Danksagung
Zuerst möchte ich Herrn Prof. Dr. Horst Ludwig danken für die interessante Themenstellung,
wertvolle Unterstützung und die hilfreiche Betreuung während dieser Arbeit. Seine Fähigkeit
allen Problemen mit Ruhe und Gelassenheit zu begegnen hat ein äußerst angenehmes und
unkompliziertes Arbeitsklima entstehen lassen.

Mein Dank geht auch an Prof. Dr. N. Metzler-Nolte für die Übernahme des Koreferates.

Weiterhin möchte ich mich bei allen ehemaligen und aktuellen Mitgliedern des Arbeitskeises
bedanken, die mich vom ersten Tag an freundschaftlich aufnahmen. Herausgreifen möchte ich
dabei:
Frau Claudia Hölters für die Einarbeitung und die ersten Schritte auf dem Weg zu dieser
Promotion.

Herrn Karl Heinz Löbel und Herrn Eddy Schinko für die Einführung in die deutsche
Lebensart und ihre Freunschaft.

Herrn Ingmar Köser für die Betreuung während der Einarbeitungphase in pharmazeutischer
Analytik.

Herrn Dr. Karl Georg Werner für den nahezu unermütlichen Einsatz und Reparaturen an der
Hochduckanlage, für zahllose hilfreiche Tips zum Umgang mit der Anlage.

Frau Dr. Elke Sternberger für die nette Labormitarbeit.

Frau Dr. Irene Sorokine-Durm für ihre immer heitere und freundliche Art und aufmunternden
Worte an ergebnislosen Tagen.

Und ganz besonders
Frau Alexandra Schmerder für eine beispielhaft harmonische Zusammenarbeit, ihre
freundliche und bescheidene Art und für viel gemeinsam genossenen Kaffee.
und Herrn Mattias Schmuck für seine ständig gute Laune und seine regelmäßigen Putzanfälle
die wir immer sehr begrüßt haben.

Außerdem bedanke ich mich bei meiner Familie, meinem Lebensgefährten sowie Prof. Dr.
Ecaterina Merica ohne deren Unterstützung mir dieses Studium gar nicht möglich gewesen
wäre.
Schließlich war es eine große Gelegenheit, in Deutschland zu studieren. Ich habe eine
wertvolle Zeit und eine Erfahrung gehabt, die ich nie vergessen würde.
CONTENT
Abstract.................................................................................................................................................................. 1
Zusammenfassung................................................................................................................................................. 2
Part I General considerations .............................................................................................................................. 3
Part II Literature review...................................................................................................................................... 5
Chapter 1 Minimal processing methods.............................................................................................................. 5
1.1. Introduction.................................................................................................................................................. 5
1.2. Novel thermal processes .............................................................................................................................. 6
1.2.1.Electroheat technologies ........................................................................................................................ 7
1.2.2. Sonication.............................................................................................................................................. 8
1.3. Non-thermal processes................................................................................................................................. 9
1.3.1. Ionizing radiation ...................................................................................................... 9
1.3.2. High intensity pulsed electric fields .................................................................................................... 12
1.3.3. High intensity pulsed light .................................................................................................................. 13
Chapter 2 High hydrostatic pressure ................................................................................................................ 15
2.1. Introduction................................................................................................................................................ 15
2.2. Physical and chemical aspects of high hydrostatic pressure ...................................................................... 16
2.2.1. Dimension and nomenclature.............................................................................................................. 16
2.2.2. Generation of high hydrostatic pressure.............................................................................................. 16
2.2.3. Mechanism of high hydrostatic pressure............................................................................................. 17
2.2.4. Pressure and temperature as thermodynamic variables....................................................................... 18
2.3. Effects of high hydrostatic pressure on protein systems ............................................................................ 20
2.3.1.Mechanism of denaturation.................................................................................................................. 22
2.3.2. Thermodynamics of denaturation........................................................................................................ 23
2.4. Effects of high hydrostatic pressure on enzymes and enzymatic reactions............................................ 25
2.5. Effects of high hydrostatic pressure on microorganisms ........................................................................... 26
2.5.1. Inactivation mechanism ...................................................................................................................... 26
2.5.2. Critical parameters for microbial inactivation by high hydrostatic pressure....................................... 27
2.5.3. Inactivation kinetics ............................................................................................................................ 30
2.6. High pressure pulsed application..................... 31
2.7. High pressure processing in food industry................................................................................................. 32
2.8. High pressure biotechnology in medicine and pharmaceutical science ..................................................... 33


Chapter 3 Bacterial spores ................................................................................................................................. 35
3.1. Introduction................................................................................................................................................ 35
3.2. Endospore formation and structure ............................................................................................................ 35
3.3 Activation, germination and outgrowth processes ...................................................................................... 37
Part III Process ................................................................................................................................................... 39
Chapter 4 Material and Method....................................................................................................................... 39
4.1. Microorganism and growth media ............................................................................................................. 39
4.2. Preparation of Bacillus subtilis spore suspension ..................................................................................... 39
4. 3 High hydrostatic pressure treatment........................................................................................................... 40
4.3.1. High pressure equipment 40
4.3.2. Sample preparations and high pressure treatment ............................................................................... 41
4.4. Determination of viable spore counts......................................................................................................... 43
4.5.Data analysis .............................................................................................................................................. 44
4.6. Chemicals................................................................................................................................................... 46
Chapter 5 Results.......