食用菌固体培养基杀菌

        用微波能对食用菌袋装培养基进行杀菌试验，以传统的高压湿热灭菌工艺。找出微波功率、微波作用时间以及培养基与微波原距离的变化对其杀菌效果的影响，为微波技术在食用菌生产中的开发应用提供了依据。
关键词 微波：杀菌作用；D10值培养基
食用菌作为一种传统的副食品，在人类三大食物来源（植物食品、动物食品、菌类食品）中占有重要地位。菌类食品具有营养丰富、生物效率高等特点，在河南省，食用菌生产的产值仅次于粮、棉、油、果、菜、位于第6位，成为一个出口创汇的优势产业。随着人民生活水平的提高和食用菌深加工技术的日臻完善，其市场需求量将不断增长。但是，目前食用菌的产量较低，严重较低，严重影响了食用菌的经济效益。针对当前存在的问题，一个主要的原因就是原始培养基的灭菌周期过长。传统的高压蒸汽杀菌，在温度为121℃的条件下，需要保持2h 以上才能达到灭菌效果。采用Whirlpool T120XS 小型家用微波对食用菌生产用培养基进行杀菌试验，结果表明，只需很短的时间就能达到良好的灭菌效果。
1 材料与方法
1.1 试验材料
灭菌设备为机械控制的频率为2450MHz、输出功率为850W的微波灭菌器。培养基采用优化的传统配方，棉籽壳、蔗糖、尿素、硫酸镁、水的比例为20：1：0.2：0.1：40。因各种微生物的生理特性不同，其微波作用效果也不一样。试验微生物为细菌、霉菌、酵母菌、放线菌。细菌菌落总数测定方法可参照GB/T4789.2-2003.
1.2 灭菌试验
将袋装培养基放入微波灭菌器中进行照射，然后取样、制菌悬液、涂平板，进行菌落计数，考察不同处理条件灭菌效果。根据食用菌种类的不同，分别以细菌、霉菌、放线菌和酵母菌的残留数量作为评价指标。然而，在试验中发现，由于细菌的耐热性强，当细菌被杀死时，霉菌、放线菌、酵母菌等其他菌类都已经被杀死了。因此，无论种植那一类食用菌，其灭菌效果都可以培养基内有无细菌生长为主要指标进行评价。试验中，每个杀菌功率条件下各设定5个照射时间（X值），根据各照射时间存活菌数（cfu/ml）的对数值（Y值），求出直线回归方程，并计算其D10值。D10值为杀灭90%微生物所需时间，是表示各种理化因子杀菌速度的重要指标。每组试验重复5次，取其平均值 。
2 试验结果分析
2.1 微波输出功率对杀菌效果的影响
以装量为225g、含湿率为55%的聚乙烯塑料袋装培养基进行杀菌试验，分别在400W、600W、850W的功率下，对固体培养物料用微波照射不同的时间，所得结果如图1。
-
100-
80 -
致 60 - 400W
死 40 - 600W
率 20 - 850W
% 0 ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183;
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
时间 min
图1 不同功率下不同时间的细菌致死率
由图1可知，微波功率为400W和600W时，细菌的致死率起初缓慢上升，2min后，致死率呈急剧上升趋势。在接下来的1min的时间内，细菌的致死率可由原来的20%左右，上升到90%以上。但继续延长微波照射时间，细菌的致死率变化却不明显。这可能是由于此时物料中细菌基数变小，另一方面也可能是由于某些抗性细菌，如枯草芽孢杆菌存在的缘故。若将微波照射延长到一定程度，也可以达到100%的致死率。在850W的功率下，0～1.5mm之内，细菌的致死率一直呈快速上升趋势1.5mm后，上升趋势。此时的致死率可达 95%。微波不仅对细菌的致死作用，而且致死速度快。由图1可知，在400W、600W和850W的功率下，灭菌所需的时间分别为3.5min、3.0mm和1.8mm。
测定微波对细菌杀灭的D10值，实验结果表明，D10值随功率的增大而降低，见表1。在实验过程中，用半导体点式温度计测培养基的温度。在微波功率不变的情况下，控制灭菌时间，发现随着时间 的延长温升不大，而且终温度均不超过100。这是由于食用菌培养基的水料比为1.2：1，含湿率大于50%。水分子是极性分子，所以水的存在对于微波杀菌具有重大意义。
袋的位置到波源的距离cm 原始菌数cfu/ml 照射后的菌数cfu/ml 致死率 %
1 174 0 100.00
11 173 40 76.88
22 238 150 36.98
表1 不同微波功率对细菌杀灭的D10值 表2 培养基袋的位置对微波杀菌效果的影响
微波输出功率 回归方程 相关系数 D10值
850W Y=9.3597－5.8812X -0.9753 1.5
600W Y=13.3089－5.5854X -0.9887 2.5
400W Y=8.6203－2.8909X -0.9689 3.0

由表1可以看出，在物料到微波源的距离一定的情况下，微波的功率对杀菌效果有很大的影响。微波功率越大，则D10值越小，即达到相同杀菌效果所用的时间越短。
2.2 培养基位置对微波杀菌效果的影响
试验采用Whirpool T120XS小型家具微波炉，摘取转盘，将袋装培养基平行波源放置，在850W功率下照射2min。试验结果表明，靠微波源较近一端的杀灭率较之远的一端要高，见表2。
由表2 可知，致死率随着培养基到微波源距离的增大而减小，这是由于微波功率密度在空间分布的不均匀性所致。随着至微波源距离的增大，微波功率密度越来越小，故灭菌的效果随着与微波源距离的增大而越来越差。
2.3 聚乙烯塑料袋对微波杀菌效果的影响
仍以每袋225g、含湿率为55%的固体培养基做杀菌试验，只改变包装材料，其他条件都不变。实验结果见表3。
表3 聚乙烯塑料袋对微波杀菌效果的影响
包装材料 灭菌前细菌数 cfu/ml 灭菌后细菌数 cfu/ml
聚乙烯塑料袋包装 1.76＆#215;104 1
直接杀菌 不用包装 1.76＆#215;104 0
实验结果表明，聚乙塑料袋包装对杀菌效果几乎无影响。这是因为聚乙烯塑料为低耗介质，微波在其中传播的损耗极小，不影响微波对培养基的杀菌结果.
3 结果与讨论
3.1 结论
（1） 微波功率越大，则D10值越小。也就是说，微波功率越大，达到灭菌所需的时间越短，灭菌效果越好。
（2） 距离也是对微波杀菌的一个很重要的影响因素。随着物料与微波功率距离的增大，其功率密度急剧减少，从而杀菌效果也越来越差。
（3） 聚乙烯塑料袋（生产食用菌的培养基包装袋）适合于微波杀菌，并且对微波杀菌的效果没有影响。