微波滅菌機(jī)理概述

    微波滅菌具有效率高、速度快、處理后無污染等優(yōu)點(diǎn)，因而日益受到人們的重視。但目前微波滅菌是否存在非熱效應(yīng)還存在爭議，滅菌機(jī)理仍無定論。本研究以枯草芽孢桿菌黑色變種ATCC9732、大腸桿菌BL21及金龜子綠僵菌IMl330189為試驗(yàn)菌株，利用家用微波爐的輻射作用，從以下四個(gè)方面：(1)是否存在微波非熱效應(yīng)； (2)微波對細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)的影響； (3)微波對細(xì)胞通透性的影響；(4)微波對微生物DNA的影響進(jìn)行了微波滅菌機(jī)理研究。為將微波滅菌應(yīng)用于真菌制劑生產(chǎn)線，以及指導(dǎo)微波設(shè)備生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)。現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下：

    (1)微波滅菌效應(yīng)研究

    用直接微波場、銅網(wǎng)屏蔽微波和水浴加熱三種處理方法對枯草芽孢桿菌黑色變種進(jìn)行對比試驗(yàn)研究。結(jié)果表明直接微波處理后枯草芽孢桿菌黑色變種的殘菌對數(shù)值和殺菌D值(殺滅90％的微生物所用的時(shí)間)均低于銅網(wǎng)屏蔽微波和水浴加熱處理；作用不同時(shí)間微波處理的殘菌對數(shù)值下降速度最快。由此可知除微波熱效應(yīng)外，還存在非熱效應(yīng)。

    (2)微波場作用對細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)的影響

    對芽孢、營養(yǎng)細(xì)胞分別進(jìn)行微波、銅網(wǎng)屏蔽微波和水浴加熱處理。處理后，電子顯微鏡觀察顯示：微波處理組，部分芽孢的細(xì)胞壁破裂、內(nèi)含物滲漏，少數(shù)呈現(xiàn)空殼狀；營養(yǎng)細(xì)胞變形、褶皺，部分細(xì)胞呈彎折狀，破壞嚴(yán)重的菌體黏連成塊。銅網(wǎng)屏蔽微波組和水浴加熱處理組，細(xì)胞無明顯形變。結(jié)果表明微波對微生物細(xì)胞壁有破壞作用。

    (3)微波場作用對細(xì)胞通透性的影響

    對枯草芽孢桿菌黑色變種ATCC9732菌液分別進(jìn)行微波處理、銅網(wǎng)屏蔽微波處理、水浴加熱處理后，采用考馬斯亮藍(lán)方法測定可溶性蛋白滲漏情況，檢測細(xì)胞通透性的變化。結(jié)果顯示3種處理均可以在某種程度上改變微生物細(xì)胞壁／I膜的通透性，致使細(xì)胞內(nèi)容物泄漏；3種不同處理方法中，微波處理后細(xì)胞所滲漏出的可溶性蛋白量最多，說明微波處理對微生物通透性的作用最強(qiáng)。

    (4)微波場對微生物核酸的影響

    對試驗(yàn)菌株枯草芽孢桿菌黑色變種、大腸桿菌和金龜子綠僵菌進(jìn)行3種處理：1、微波場輻射試驗(yàn)菌株后提取DNA，跑電泳；2、提取枯草芽孢桿菌黑色變種、大腸桿菌的DNA后進(jìn)行微波場輻射，直接跑電泳；3、微波場輻射金龜子綠僵菌后，提取DNA為模板，進(jìn)行PCR擴(kuò)增跑電泳。結(jié)果顯示采用第l、2種方法處理后，DNA電泳條帶彌散、缺失。采用第3方法處理后，DNA擴(kuò)增后產(chǎn)物條帶變?nèi)?、缺失。結(jié)果表明微波場輻射造成微生物DNA結(jié)構(gòu)損傷，這是微波對微生物致死原因之一；第2種方法處理后結(jié)果表明，此損傷作用與溫度有關(guān)。