各種物理因素對細菌的影響——溫度

（一）溫度

1 、生長溫度

細菌的生長需要一定的溫度。按需要溫度的高低，可將細菌分為三類。又依其對細菌生長的影響，分為最適生長溫度。最低生長溫度和最高生長溫度，見表1-11 。

表1-11細菌的生長溫度

 

嗜冷菌常存在於深湖、冷泉和海洋中，能分解水衝的有機物質。此類菌可引起冷藏食品的敗壞。

嗜溫菌是最適生長於20-40℃ 的一類細菌。由於人體和其他高等動物的體溫是在這個範圍之內，所以病原性細菌都屬於此類。

 

嗜熱菌又可分為專性和兼性兩種。前者的最適生長溫度在此55℃ 以上，低於37 ℃ 即不生長；後後的最適溫度檔低，為45～55℃ 。雖然細菌的最高生長溫度可達85 ℃ ，但在冰島發現和能在98℃ 某溫泉中生長的嗜熱菌。嗜熱菌多為產芽孢菌。由於它們對熱抵抗力強，因而與某些食品，如罐頭食品、乳品相製糖工業的滅菌保藏很有關係，常是這些食品敗壞的原因菌。

有些嗜溫菌如變形杆菌和假單胞菌．在普通冰箱溫度時也能緩慢生長。

 

2.加熱殺菌原理

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

濕熱滅菌效果比幹熱好的原因是：

 

( 1 ）蛋白質在含水多的狀態下遇熱較易凝固。實驗證明，在一定範圍內，蛋白質含水量與蛋白質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，菌體蛋白質吸收水分，因而蛋白質的凝固比在幹熱殺菌中為易。

 

( 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，幹熱靠輻射傳導、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，蒸汽接觸到物體表麵即凝結成水，同時放出潛熱。每克水在100℃ 以下，由氣態變為液態時，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：各種細菌對熱的抵抗力不同，這和它們的生物學和物理化學的性質各方差異相關。芽孢比繁殖體耐熱。無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：在對數生長期生長活躍的細菌對熱內抵力較小；老齡菌抵抗力較大；剛長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時，常需較高溫度才能殺死其中的細菌，因為蛋白質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與芽孢的抗熱力有直接的關係。分子量大的飽和脂肪酸有利於生成抵抗力強大的芽孢。

 

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

 

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

 

( 6 ）細菌的濃度：細菌的濃度越高，殺死最後一個細菌所需的時間也越長。

 

( 7 ）介質的性質：水分能促進加熱時菌體蛋白質的凝固，使細菌死亡。在一定範圍內，培養基中水分越多，殺菌所需的溫度越低。芽孢混懸於非水的介質比混懸於水者抵抗力較強。例如加礦物油於培養物中，可使細菌集即於水和油的界麵，增加細菌群集的機會，造成局部菌濃度增加。另外在油類中加熱相當於幹熱殺菌，使細菌較難被殺滅。

 

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

 

介質的pH 也能影響細菌對熱的抵抗力。介質pH 在7.0時，細菌的抵抗力最強，高或低於pH7.0時則抵抗力降低。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，代謝活動逐漸降低，最後處於不繁殖狀態，但仍能長時間維持生命，死亡速度也顯著降低。但也有極少數細菌如淋球菌，腦膜炎球菌和流行性感冒杆菌等對冷特別敏感，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複朵，主要是低溫對原生質膠體狀態的影響。水分結晶時擾亂膠體狀態。結晶體並有機械的壓碎和穿刺作用。此外，因水分由溶液中釋出，溶質濃度增加發生“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水分形成較大的結晶，使原生質中膠體（蛋白質）的結構受到擾亂，並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。