各種物理因素對細菌的影響——溫度

（一）溫度

1 、生長(cháng)溫度

細菌的生長(cháng)需要一定的溫度。按需要溫度的高低，可將細菌分為三類(lèi)。又依其對細菌生長(cháng)的影響，分為最適生長(cháng)溫度。最低生長(cháng)溫度和最高生長(cháng)溫度，見(jiàn)表1-11 。

表1-11細菌的生長(cháng)溫度

 

嗜冷菌常存在于深湖、冷泉和海洋中，能分解水沖的有機物質(zhì)。此類(lèi)菌可引起冷藏食品的敗壞。

嗜溫菌是最適生長(cháng)于20-40℃ 的一類(lèi)細菌。由于人體和其他高等動(dòng)物的體溫是在這個(gè)范圍之內，所以病原性細菌都屬于此類(lèi)。

 

嗜熱菌又可分為專(zhuān)性和兼性?xún)煞N。前者的最適生長(cháng)溫度在此55℃ 以上，低于37 ℃ 即不生長(cháng)；后后的最適溫度檔低，為45～55℃ 。雖然細菌的最高生長(cháng)溫度可達85 ℃ ，但在冰島發(fā)現和能在98℃ 某溫泉中生長(cháng)的嗜熱菌。嗜熱菌多為產(chǎn)芽孢菌。由于它們對熱抵抗力強，因而與某些食品，如罐頭食品、乳品相制糖工業(yè)的滅菌保藏很有關(guān)系，常是這些食品敗壞的原因菌。

有些嗜溫菌如變形桿菌和假單胞菌．在普通冰箱溫度時(shí)也能緩慢生長(cháng)。

 

2.加熱殺菌原理

菌體蛋白質(zhì)（包括酶類(lèi)）因加熱而發(fā)生變性或凝固，活性消失、代謝發(fā)生障礙，因而導致死亡。這是加熱殺菌原理中較為普遍承認的學(xué)說(shuō)，其他尚有窒息、中毒等學(xué)說(shuō)，均未得到普遍公認。另外，在干熱空氣滅菌的原理中，至少還有一部分原因是由于氧化作用，因為干燥的細菌在氮氣或真空中加熱時(shí)比在空氣中加熱時(shí)死亡較慢。

濕熱滅菌效果比干熱好的原因是：

 

( 1 ）蛋白質(zhì)在含水多的狀態(tài)下遇熱較易凝固。實(shí)驗證明，在一定范圍內，蛋白質(zhì)含水量與蛋白質(zhì)凝固所需勻溫度成反比。在同一溫度下，含水量愈多愈容易凝固。用濕熱滅菌時(shí)，菌體蛋白質(zhì)吸收水分，因而蛋白質(zhì)的凝固比在干熱殺菌中為易。

 

( 2 ）濕熱傳導較快，穿透性強，可使被滅菌的物品內部溫度迅速上升。因空氣不是傳熱的良導體，干熱靠輻射傳導、穿透性差。

 

( 3 ）濕熱的蒸汽含有潛熱。當被滅菌物體的溫度比蒸汽低時(shí)，蒸汽接觸到物體表面即凝結成水，同時(shí)放出潛熱。每克水在100℃ 以下，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，可放出540卡的熱量。這種潛熱能迅速提高滅菌物體的溫度。

 

3 ．影響加熱殺菌的因素

高溫是最方便的殺菌方法之一，加熱前和加熱中都有許多因素能影響殺菌效果。

 

（1）細菌的種類(lèi)：各種細菌對熱的抵抗力不同，這和它們的生物學(xué)和物理化學(xué)的性質(zhì)各方差異相關(guān)。芽孢比繁殖體耐熱。無(wú)芽孢菌和芽孢菌的繁殖體在溫度60-70℃ 即被殺死，而芽孢則可耐受110 ℃ 的高溫。

 

( 2 ）菌齡：在對數生長(cháng)期生長(cháng)活躍的細菌對熱內抵力較��；老齡菌抵抗力較大；剛長(cháng)成的和很老的芽孢抵抗力也低。

( 3 ）培養基的成分：培養基中含有高濃度蛋白質(zhì)時(shí)，常需較高溫度才能殺死其中的細菌，因為蛋白質(zhì)可在菌體外形成一層薄膜，保護菌體免受外界因索的影響。培養基中脂肪酸的性質(zhì)與芽孢的抗熱力有直接的關(guān)系。分子量大的飽和脂肪酸有利于生成抵抗力強大的芽孢。

 

( 4 ）生長(cháng)溫度：形成芽孢時(shí)的溫度能影響芽孢對熱的抵抗力。例如嗜熱菌生長(cháng)37℃，56 ℃ 和62 ℃ 下形成的芽孢，對熱的抵抗力不同。一般在最適生長(cháng)溫度下產(chǎn)上的芽孢，比在較低或較高溫度下產(chǎn)生的芽孢，對熱的抵抗力較強。

 

( 5 ）加熱的溫度和時(shí)間：殺菌所需的時(shí)間隨溫度而變化。一般而言，溫度越高，殺菌所需時(shí)間越短。二者洽成反比關(guān)系。

 

( 6 ）細菌的濃度：細菌的濃度越高，殺死最后一個(gè)細菌所需的時(shí)間也越長(cháng)。

 

( 7 ）介質(zhì)的性質(zhì)：水分能促進(jìn)加熱時(shí)菌體蛋白質(zhì)的凝固，使細菌死亡。在一定范圍內，培養基中水分越多，殺菌所需的溫度越低。芽孢混懸于非水的介質(zhì)比混懸于水者抵抗力較強。例如加礦物油于培養物中，可使細菌集即于水和油的界面，增加細菌群集的機會(huì )，造成局部菌濃度增加。另外在油類(lèi)中加熱相當于干熱殺菌，使細菌較難被殺滅。

 

在濃糖液中，由于細菌脫水，因而對熱抵抗力增加，但糖在高壓蒸汽滅菌時(shí)，特別在堿性溶液中，可生成毒性產(chǎn)物，加速細菌死亡。

 

介質(zhì)的pH 也能影響細菌對熱的抵抗力。介質(zhì)pH 在7.0時(shí)，細菌的抵抗力最強，高或低于pH7.0時(shí)則抵抗力降低。因此，酸度或堿度越大，殺菌所需的溫度越低。酸比堿更為有效。

 

4．低溫對細菌的影響

 

細菌對低溫一般很不敏感，當達到其最低溫度或以下時(shí)，代謝活動(dòng)逐漸降低，最后處于不繁殖狀態(tài)，但仍能長(cháng)時(shí)間維持生命，死亡速度也顯著(zhù)降低。但也有極少數細菌如淋球菌，腦膜炎球菌和流行性感冒桿菌等對冷特別敏感，在冰箱中比在室溫或暖箱中死亡更快。

 

低溫冷凍使細菌死亡的原因比較復朵，主要是低溫對原生質(zhì)膠體狀態(tài)的影響。水分結晶時(shí)擾亂膠體狀態(tài)。結晶體并有機械的壓碎和穿刺作用。此外，因水分由溶液中釋出，溶質(zhì)濃度增加發(fā)生“熱致死作用”。冷凍和融化的交互作用比連續冷凍對細菌具有更大的破壞力。

 

在迅速冷凍時(shí)水分雖然凍結，但不形成結晶而呈不定形玻璃狀構造這樣便可避免在緩慢冷凍時(shí)水分形成較大的結晶，使原生質(zhì)中膠體（蛋白質(zhì)）的結構受到擾亂，并不致有機械性的壓擠和穿刺作用因而細菌便可少受損害，而能保持活力。