Mohácsiné Farkas Csilla
Baktériumok hőpusztulásának tanulmányozása DSC-mikrokalorimetriával
Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, 1998.
Kutatási
témám keretében élelmiszeripari szempontból is jelentős szerepet játszó
vegetatív baktériumsejtek és baktériumspórák hőpusztulását .tanulmányoztam
DSC-mikrokalorimetria segítségével.
Tesztmikroorgnizmusként a következő baktériumtörzsek
szolgáltak: Listeria monocytogenes 4ab No. 10 (OHKI, Budapest),
Escherichia coli Nr. 9270 (University of Reading, U.K.), Lactobacillus
plantarum MIMNGY B 01149, Lactobacillus bulgaricus NCFB 1489
(Katolikus Egyetem, Porto, Porugália), Bacillus subtilis luxAB (University
of Nottingham, U.K.).
A Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem Hűtő- és Állatitermék
Technológiai Tanszékén található SETARAM Micro-DSC II. és III. készülékekkel
5-től 100 °C-ig terjedő hőmérséklettartományban, 0.1-1.2 °C/min felfűtési
sebességgel, különböző összetételű (foszfát, trisz, NaCl, glükóz) és pH-jú
pufferoldatokban hőkezelve készítettem el a kb. 1011
sejt/cm3 töménységű baktériumszuszpenziók
termogramjait. Referencia mintaként azonos mennyiségű sejtmentes puffer
szolgált. A hőkezelést követően a mintatartókat azonnal lehűtve a kiindulási
hőmérsékletre, az elsővel azonos módon programozott, újbóli hőkezelésnek
vetettem alá, a termogramokon megjelenő folyamatok reverzibilitásának megállapítása
céljából. A mikrokalorimetriás mérésekkel párhuzamosan élőcsíraszámolásos
hőpusztulási kísérleteket is végeztem. Összefüggést kerestem az élőcsíraszámolással
követhető hőpusztulás és a DSC-ermogramok között. Vizsgáltam továbbá az
előzetes szubletális hősokk és az ionizáló sugárzás DSC-termogramban kifejeződő
hatásait.
Lactobacillus bulgaricus teljes sejtjeinek
és tisztítatlan riboszóma-frakciójának mikrokalorimetriás vizsgálatát a
Portoi Katolikus Egyetem Schimadzu DSC-50 készülékén végezhettem el.
A vizsgálatok eredményei és az azokból levonható következtetések
az alábbiakban foglalhatók össze:
-
A DSC alkalmasnak bizonyult teljes sejtek programozott felmelegítése közbeni
exoterm energiatermeléssel járó folyamatok és denaturációs endoterm átalakulások
kimutatására és vizsgálatára.
-
A 20 °C és 40 °C közötti tartománytól 90-94 °C-ig számos endoterm átalakulás
tapasztalható, melyek közül reverzibilis folyamatnak bizonyult a 20-40
°C környezetében lejátszódó átalakulás, a membránlipidek olvadása, valamint
a 90 °C körüli átalakulás, a DNS "olvadása".
-
Miután a DSC jelek a felfűtési sebességtől függőnek bizonyultak, matematikai
modellt dolgoztam ki a mért csúcsok 0 °C/min-re extrapolált értékének meghatározására,
mely lehetővé tette a változások valós hőmérsékletének megállapítását.
-
4. A DSC-mérésekkel azonos körülmények között végzett élőcsíraszám-vizsgálatokkal
meghatároztam az 50 %-os hőpusztulás hőmérsékletét. Ezek az értékek a vizsgált
törzseknél egybeestek a termogramok 0 °C/perc felfűtési sebességre extrapolált
első, jelentősebb endoterm csúcs hőmérsékletével.
-
Lactobacillus bulgaricus riboszómafrakciójának DSC-vizsgálata alapján
a teljes sejtek termogramján jelentkező, életfontosságú átalakulást jelző
fő csúcs riboszóma-denaturációnak valószínűsíthető.
-
Foszfát-pufferben hőkezelve a hőpusztulás szempontjából lényeges csúcshőmérsékletek
alacsonyabb hőmérsékletek felé tolódtak a Trisz-pufferben végzett mérésekhez
képest.
-
A DNS "olvadása" semleges pH-tartományban reverzibilis, hőmérséklete jóval
meghaladja a hőpusztulás hőmérséklettartományát.
-
A pH-csökkentés hőérzékenyítő hatása az endoterm csúcsok kisebb hőmérsékletekre
való eltolódásában és a termogramok finom szerkezetének eltolódásában is
megnyilvánult, savanyú közegben a DNS-olvadás is irreverzibilisnek bizonyult.
-
9.38 % NaCl-tartalmú (0.94 av-jú) közegben
az ionerősség-növekedés Lb. plantarum esetén hőérzékenyítő hatású
volt, ami a termogramokon is megnyilvánult. Azonos av-jú,
glükóz-tartalmú közeg használata rezisztencia növekedést és a NaCl-éval
ellentétes irányú termogram változást eredményezett.
-
A besugárzás a baktériumspórák megnövekedett hőérzékenységével összefüggésben
a DSC-termogramok hő okozta átalakulási folyamatainak kisebb hőmérsékletekre
tolódását okozta.