知乎日报:100℃ 开水能不能杀死微生物?为什么?

  我觉得这个知乎日报" href="/classic/rhWLDecIpL.html">问题我还是比较有资格来回答的吧

  微生物专业硕士毕业,研究方向嗜热微生物~~

  转载注明出处吧……虽然我这样的懒货写的东西应该不会有人转载……Orz

  先写答案好了:哪怕温度高或低了很多,微生物们也是可以耐受一段时间的。如果 100 度的开水煮沸持续一段时间,多数微生物都会死;如果只是冲一下,大部分都不会死。

  分开讲吧,毕竟微生物的概念太大了。

  几个概念:微生物,嗜热菌 / 常温菌,病毒 / 噬菌体,灭菌 / 消毒

  一般来讲,100℃的沸水持续 20-30 分钟,足够杀死绝大多数病毒和没有芽孢的常温 / 低温细菌。

  拆开讲。

  1、微生物 Microorgansim(s):广义上指所有肉眼看不到的生物。包括:细菌 Bacterium(Bacteria)、古菌 Archaeon(Archaea)、真菌 Fungus(Fungi)、原生生物 protist(s)、病毒 Virus(es)、朊病毒(prion virus)等(英文复数什么的最烦人了!)。细菌不解释,特指真细菌。古菌:比细菌古老的……好吧这么解释也可以,二者结构、成分、生活环境都不太一样。真菌:霉,蘑菇,虫草……不细讲。原生生物:都是真核的,相对细菌古菌这俩是原核。原生生物包括蓝藻(这个是原核,感谢 @mol ma 和 @谢朝阳 的提醒)等(类植物),草履虫这类单细胞动物,还有水熊、、据说是太空中能耐辐射……Orz。病毒跟大家理解的差不多,蛋白质包着核酸,没有细胞活不下去的主,抗逆性比较差。朊病毒:关键词:疯牛病。只有蛋白,目前发现的最原始的生命体。

  2、病毒的结构很简单,蛋白质包裹核酸。这俩在高温(90℃足够核酸解开双链,就用这个温度做标准吧)下都是不稳定的,会发生结构的改变。尤其是蛋白质,一旦受热将会发生不可逆的变性,这样子病毒就挂了。随着蛋白结构不同(比如更多的二硫键和折叠造成更高的热稳定性),核苷酸比例不同(C 和 G 是三个氢键,比 A 和 T 之间两个氢键结构要稳定,所以 C 和 G 的比例越高,核酸双链热稳定越高),热稳定性是不一样的。这也是下面要讲的嗜热菌耐热机理的一部分。

  为什么说绝大多数呢?这会涉及到另外一个奇怪的东西:嗜热菌 Thermophilic bacteria。

  3、嗜热菌是比较奇怪(这里感谢 @Mingxu Fang 指出,不是所有嗜热菌都是古菌,这里疏忽了 嘿嘿)——嗜热菌本身是一大类细菌的总成,并没有“嗜热菌属”这个属——多数生活在海底 / 火山口这种高压 / 高温的地方。大多数的嗜热菌至少的生存环境都是七十多度,才能叫嗜热。比较猛一点的 100 多度,比如激烈火球菌Pyrococcus furiosus。还有的最适生长温度是 121 摄氏度(文献就不找了,我很确定这个温度,因为写在毕业论文里的),也就是实验室正常的灭菌锅里才是它最适合生长的地方!

  上面提到了部分耐热机理。其实还有很多啦什么低流动性的细胞膜,更稳定的细胞壁,更稳定的酶等等。

  好了,为什么提前说嗜热菌呢?因为病毒中有一类叫噬菌体,也就是针对细菌的病毒,这类病毒一般特异性极高,只针对某一种,甚至某一菌株进行侵染。所以噬菌体的生存环境跟这类细菌的环境一致。虽然到我毕业也没听说 121 度下有噬菌体,不过七十多度环境下能生存的噬菌体还是蛮多的,所以严格来说,100 度的开水涮一下并不能保证杀死这类病毒。

  嗜热菌说完了。

  4、芽孢 Spore(英文中和孢子都是一样的拼法,但是完全两个东西)。芽孢杆菌属Bacillus sp.

  为什么要说没有芽孢呢?因为芽孢是比较逆天的东西,含水量极低,有极强的抗逆性,大多数芽孢在 100 度的沸水中煮半个小时以上是不会有问题的,个别比较变态的煮两个小时还好好的。有从(没记错的话)两亿年前琥珀中的蜜蜂的肠道中分离出来的芽孢进行培养,结果果然养出细菌了。。。

  “生命力强:无湿状态可耐低温-60℃、耐高温 +280℃,耐强酸、耐强碱、抗菌消毒、耐高氧(嗜氧繁殖)、耐低氧(厌氧繁殖)。”——芽孢杆菌

  所以,100 度的开水想烫死芽孢是不可能的,想煮死也得个把小时最低。当然不论实验室的湿热高压灭菌、火烧还是持续的干热灭菌,都是可以杀死芽孢的。

  我是比较懒的,在实验室想获得某个芽孢杆菌的芽孢的时候,就是先拿菌株摇起一天一夜,然后整个摇瓶丢进 90℃水浴十分钟,然后拿去低速三千转左右离心,保存上清液就可以了,简直不能更爱。像再偷懒点连甘油或者二甲亚砜都不用加。因为芽孢含水量极低,冷冻几乎不会产生冰晶,何况甘油和二甲亚砜也不会穿过厚厚的皮层进到芽孢里面。这算是我做过最好养活的东西了~~

  万幸的是,大多数产芽孢的细菌对人没什么害处。说一句,破伤风杆菌是产芽孢的,好在破伤风杆菌是厌氧的,所以不会跑到你的碗里,顺着吃下去得破伤风。

但是,前段时间搞得大家人心惶惶的炭疽杆菌,是产芽孢的!也就是说如果恐 * 怖 * 分 * 子把炭疽杆菌做成芽孢再分散出去,是很危险的事情。

这张图来自度娘搜索。炭疽芽孢杆菌会首尾相连而芽孢生成于细胞中段,所以会形成这种串珠样的结构。芽孢无法用革兰氏法进行染色,所以图中白色圈圈就是它的芽孢。

  当然好在这东西也不是自然界常见的致病菌。

  6.8 更几张图:

  这是我论文里做的实验图片,拿来贴一下倒也没什么。分的芽孢杆菌的革兰氏染色图,左边是菌体,右边圈圈圈的 就是传说中的芽孢,在 1000 倍显微镜下观察的。

  其实我是比较喜欢养芽孢杆菌的,因为这玩意生命力比较强,55 度是最适生长温度,不小心调错了温度 70 几照样活,实在活不下去了还可以变成芽孢,-80 度冻三年还活蹦乱跳,拿出来分分钟养活,实在太爱了。

  5、下面说说灭菌和消毒。

  5.1 灭菌:杀灭所有菌体(也可以叫微生物)和休眠体(比如芽孢)。既然要杀灭芽孢,那么就要高温高压。实验室常用的就是高压灭菌锅(其实就是比较大的高压锅啦)~。常规的设定是 121℃,20-30 分钟。对于不能耐高温的培养基成分比如葡萄糖,就用 115℃30-40 分钟好啦~

  对于金属小东西比如接种环,直接放在酒精灯上烧红就好了。

  不能高压的东西,或者在后面实验中不能带水的东西,就用干热灭菌,丢在烘箱里一般 160℃4 个小时一样解决问题。(实验室线路太老,不敢开到 180 度……)

  5.2 消毒:杀灭生命体就可以了。也就是一般的病毒和细菌本身,芽孢留着就留着好了……毕竟做手术的时候我们不能拿一个烙铁给皮肤灭菌不是……

  消毒比较简单,医用酒精,84 消毒液,龙胆紫、紫外照射什么都可以。食品工业用的巴氏消毒就是其中之一,没记错是 115 度持续十几二十秒来杀灭细菌。好像还有一种是 42 度吧?持续 10 分钟左右。毕竟不是学食品的,食品消毒不太了解,有错请指出。(巴氏消毒具体要看食物和要灭掉的细菌(一般是肉毒梭菌)而定。最常见的牛奶一般是 15 秒 75 度左右。115 度快赶上 commercial sterilization 了。你说的那个应该是超高温灭菌 ultra high temperature(uht)。超市里那种保质期六个月的常温奶就是这种技术。感谢 @Liao Wen 的指出)

  100%的纯酒精不能杀死细菌!

  100%的纯酒精不能杀死细菌!

  100%的纯酒精不能杀死细菌!

  重要的事情要说三遍,所以同理高纯度的伏特加似乎在战场上的消毒效果应该不太好。

  6、带一句真菌。比一般细菌的抗逆性要好一些,但是比芽孢差的很远。虽然如此,用开水烫一烫是肯定杀不死的。而且这货的孢子简直醉了……当年一个师兄做真菌的,他的实验服出现在哪,哪的培养基必然长霉,紫外线照想杀掉简直天方夜谭了……

  7、原生生物。这个抗逆性得分种类。大多数原生生物是单细胞的,细胞壁成分跟细菌差的比较多,但是抗逆性么跟一般细菌差不多。不过说到水熊什么的,好像除了一把火烧掉基本没什么办法能搞死了。

  总结:所以针对题主的问题,答案就是:100 度的开水,可以杀死 / 灭活一部分细菌 / 病毒 / 微生物。但是至少要煮沸持续 20 分钟左右才行。在饭馆里烫一烫也就是冲冲灰,抱个心理安慰而已。

  人比较懒,要是赞同的多,可以上点图。有不少是自己做实验拍的呢~

  8、生长曲线。

  实际上对于温度,细菌 / 微生物都是有一定的温度耐受性,所谓最适生长温度指的是最适合它生长的温度(好像完全是废话)……另外高于或低于这个温度下,其实都会缓慢生长,是有一个范围的。

  所以要做一条曲线,在某个特定温度下培养,每过一段时间取样测菌体量,这就是生长曲线,就是菌体数量对时间的区线。就像下面这个样子:

  也是自己试验的图,比较标准的四个阶段。1、延迟期,图里是 0-4.5h,菌种接进去要适应一下下嘛~2、对数期,4.5-14h 之间,细菌以一生二,二生四,四生万物的节奏以对数生长的方式一路生长直到下一个阶段。3、平台期,这个时候新生的菌体量≈死掉的菌体量,所以基本维持在一个平台的状态。4、衰落期,因为毒素的积累,营养物质的缺乏,菌体开始死的比较多了……图上是 25h 往后面。

  哎哎说好的温度呢?

  其实就是这样子。在一个温度测好了生长曲线,再换一个温度继续测……所以我当时从 35 度到 75 度,以 5 度为间隔,两个小时取一个样……做这玩意两天两夜没合眼%>_

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