各种物理因素对细菌的影响——温度

（一）温度

1 、生长温度

细菌的生长需要一定的温度。按需要温度的高低，可将细菌分为三类。又依其对细菌生长的影响，分为最适生长温度。最低生长温度和最高生长温度，见表1-11 。

表1-11细菌的生长温度

 

嗜冷菌常存在于深湖、冷泉和海洋中，能分解水冲的有机物质。此类菌可引起冷藏食品的败坏。

嗜温菌是最适生长于20-40℃ 的一类细菌。由于人体和其他高等动物的体温是在这个范围之内，所以病原性细菌都属于此类。

 

嗜热菌又可分为专性和兼性两种。前者的最适生长温度在此55℃ 以上，低于37 ℃ 即不生长；后后的最适温度档低，为45～55℃ 。虽然细菌的最高生长温度可达85 ℃ ，但在冰岛发现和能在98℃ 某温泉中生长的嗜热菌。嗜热菌多为产芽孢菌。由于它们对热抵抗力强，因而与某些食品，如罐头食品、乳品相制糖工业的灭菌保藏很有关系，常是这些食品败坏的原因菌。

有些嗜温菌如变形杆菌和假单胞菌．在普通冰箱温度时也能缓慢生长。

 

2.加热杀菌原理

菌体蛋白质（包括酶类）因加热而发生变性或凝固，活性消失、代谢发生障碍，因而导致死亡。这是加热杀菌原理中较为普遍承认的学说，其他尚有窒息、中毒等学说，均未得到普遍公认。另外，在干热空气灭菌的原理中，至少还有一部分原因是由于氧化作用，因为干燥的细菌在氮气或真空中加热时比在空气中加热时死亡较慢。

湿热灭菌效果比干热好的原因是：

 

( 1 ）蛋白质在含水多的状态下遇热较易凝固。实验证明，在一定范围内，蛋白质含水量与蛋白质凝固所需匀温度成反比。在同一温度下，含水量愈多愈容易凝固。用湿热灭菌时，菌体蛋白质吸收水分，因而蛋白质的凝固比在干热杀菌中为易。

 

( 2 ）湿热传导较快，穿透性强，可使被灭菌的物品内部温度迅速上升。因空气不是传热的良导体，干热靠辐射传导、穿透性差。

 

( 3 ）湿热的蒸汽含有潜热。当被灭菌物体的温度比蒸汽低时，蒸汽接触到物体表面即凝结成水，同时放出潜热。每克水在100℃ 以下，由气态变为液态时，可放出540卡的热量。这种潜热能迅速提高灭菌物体的温度。

 

3 ．影响加热杀菌的因素

高温是最方便的杀菌方法之一，加热前和加热中都有许多因素能影响杀菌效果。

 

（1）细菌的种类：各种细菌对热的抵抗力不同，这和它们的生物学和物理化学的性质各方差异相关。芽孢比繁殖体耐热。无芽孢菌和芽孢菌的繁殖体在温度60-70℃ 即被杀死，而芽孢则可耐受110 ℃ 的高温。

 

( 2 ）菌龄：在对数生长期生长活跃的细菌对热内抵力较小；老龄菌抵抗力较大；刚长成的和很老的芽孢抵抗力也低。

( 3 ）培养基的成分：培养基中含有高浓度蛋白质时，常需较高温度才能杀死其中的细菌，因为蛋白质可在菌体外形成一层薄膜，保护菌体免受外界因索的影响。培养基中脂肪酸的性质与芽孢的抗热力有直接的关系。分子量大的饱和脂肪酸有利于生成抵抗力强大的芽孢。

 

( 4 ）生长温度：形成芽孢时的温度能影响芽孢对热的抵抗力。例如嗜热菌生长37℃，56 ℃ 和62 ℃ 下形成的芽孢，对热的抵抗力不同。一般在最适生长温度下产上的芽孢，比在较低或较高温度下产生的芽孢，对热的抵抗力较强。

 

( 5 ）加热的温度和时间：杀菌所需的时间随温度而变化。一般而言，温度越高，杀菌所需时间越短。二者洽成反比关系。

 

( 6 ）细菌的浓度：细菌的浓度越高，杀死最后一个细菌所需的时间也越长。

 

( 7 ）介质的性质：水分能促进加热时菌体蛋白质的凝固，使细菌死亡。在一定范围内，培养基中水分越多，杀菌所需的温度越低。芽孢混悬于非水的介质比混悬于水者抵抗力较强。例如加矿物油于培养物中，可使细菌集即于水和油的界面，增加细菌群集的机会，造成局部菌浓度增加。另外在油类中加热相当于干热杀菌，使细菌较难被杀灭。

 

在浓糖液中，由于细菌脱水，因而对热抵抗力增加，但糖在高压蒸汽灭菌时，特别在碱性溶液中，可生成毒性产物，加速细菌死亡。

 

介质的pH 也能影响细菌对热的抵抗力。介质pH 在7.0时，细菌的抵抗力最强，高或低于pH7.0时则抵抗力降低。因此，酸度或碱度越大，杀菌所需的温度越低。酸比碱更为有效。

 

4．低温对细菌的影响

 

细菌对低温一般很不敏感，当达到其最低温度或以下时，代谢活动逐渐降低，最后处于不繁殖状态，但仍能长时间维持生命，死亡速度也显著降低。但也有极少数细菌如淋球菌，脑膜炎球菌和流行性感冒杆菌等对冷特别敏感，在冰箱中比在室温或暖箱中死亡更快。

 

低温冷冻使细菌死亡的原因比较复朵，主要是低温对原生质胶体状态的影响。水分结晶时扰乱胶体状态。结晶体并有机械的压碎和穿刺作用。此外，因水分由溶液中释出，溶质浓度增加发生“热致死作用”。冷冻和融化的交互作用比连续冷冻对细菌具有更大的破坏力。

 

在迅速冷冻时水分虽然冻结，但不形成结晶而呈不定形玻璃状构造这样便可避免在缓慢冷冻时水分形成较大的结晶，使原生质中胶体（蛋白质）的结构受到扰乱，并不致有机械性的压挤和穿刺作用因而细菌便可少受损害，而能保持活力。