微波灭菌机理研究

微波灭菌具有效率高、速度快、处理后无污染等优点,因而日益受到人们的重视。但目前微波灭菌是否存在非热效应还存在争议,灭菌机理仍无定论。本研究以枯草芽孢杆菌黑色变种(Bacillus subtilis var.niger)ATCC9732、大肠杆菌(Escherichia coli)BL21及金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)IMI330189为试验菌株,利用家用微波炉的辐射作用,从以下四个方面:(1)是否存在微波非热效应;(2)微波对细胞表面结构的影响;(3)微波对细胞通透性的影响;(4)微波对微生物DNA的影响进行了微波灭菌机理研究。为将微波灭菌应用于真菌制剂生产线,以及指导微波设备生产提供了科学依据和相关技术参数。现将结果报告如下: (1)微波灭菌效应研究 用直接微波场、铜网屏蔽微波和水浴加热三种处理方法对枯草芽孢杆菌黑色变种进行对比试验研究。结果表明直接微波处理后枯草芽孢杆菌黑色变种的残菌对数值和杀菌D值(杀灭90%的微生物所用的时间)均低于铜网屏蔽微波和水浴加热处理;作用不同时间微波处理的残菌对数值下降速度最快。由此可知除微波热效应外,还存在非热效应。 (2)微波场作用对细胞表面结构的影响 对芽孢、营养细胞分别进行微波、铜网屏蔽微波和水浴加热处理。处理后,电子显微镜观察显示:微波处理组,部分芽孢的细胞壁破裂、内含物渗漏,少数呈现空壳状;营养细胞变形、褶皱,部分细胞呈弯折状,破坏严重的菌体黏连成块。铜网屏蔽微波组和水浴加热处理组,细胞无明显形变。结果表明微波对微生物细胞壁有破坏作用。 (3)微波场作用对细胞通透性的影响 对枯草芽孢杆菌黑色变种(B. subtilis var.niger)ATCC9732菌液分别进行微波处理、铜网屏蔽微波处理、水浴加热处理后,采用考马斯亮蓝方法测定可溶性蛋白渗漏情况,检测细胞通透性的变化。结果显示3种处理均可以在某种程度上改变微生物细胞壁/膜的通透性,致使细胞内容物泄漏;3种不同处理方法中,微波处理后细胞所渗漏出的可溶性蛋白量最多,说明微波处理对微生物通透性的作用最强。 (4)微波场对微生物核酸的影响 对试验菌株枯草芽孢杆菌黑色变种(B. subtilis var.niger)、大肠杆菌(E. coli)和金龟子绿僵菌(M. anisopliae)进行3种处理:1、微波场辐射试验菌株后提取DNA,跑电泳;2、提取枯草芽孢杆菌黑色变种、大肠杆菌的DNA后进行微波场辐射,直接跑电泳;3、微波场辐射金龟子绿僵菌后,提取DNA为模板,进行PCR扩增跑电泳。结果显示采用第1、2种方法处理后,DNA电泳条带弥散、缺失。采用第3方法处理后,DNA扩增后产物条带变弱、缺失。结果表明微波场辐射造成微生物DNA结构损伤,这是微波对微生物致死原因之一;第2种方法处理后结果表明,此损伤作用与温度有关。