微波爐無法消滅的嗜熱微生物：意想不到的益處揭秘！
發布時間：2024-08-26 瀏覽次數：655
微波爐已經成為現代廚房不可或缺的一部分，它通過電磁波加熱食物，導致水分子振動并產生熱量。這種熱量可以殺死一些細菌、病毒和寄生蟲。然而一項最新研究發現，微波爐中存在多種微生物，以變形菌門、厚壁菌門、放線菌門和擬桿菌門為主，這表明，并不是所有微生物都能被微波輻射、高溫和干燥所消滅，其中一些“頑固者”具備高耐受性。
嗜熱微生物：極端環境中的生存者
極端環境一直是細菌生存研究的熱點。這些環境可以是極端的物理環境，如溫度、壓力和輻射；也可以是極端的地球化學環境，如干燥、鹽度、pH值和氧化還原電位。能夠在極端環境中生存的微生物被稱為“極端微生物”，其中嗜熱微生物由于其具有耐干燥、輻射、壓力和pH值以及高溫的能力而被廣泛研究。
嗜熱微生物的分類
嗜熱微生物分為三類：1. 中度嗜熱——在45℃的溫度下存活：2. 極端嗜熱——能在70℃至80℃之間生存：3. 超嗜熱微生物——在80℃生長的微生物。尤為引人注目的是，在海底地熱區域，科學家們發現了焦核屬細菌，其耐受最低溫度可達82℃，最適生長溫度為105℃，而其最高生長溫度甚至可達110℃。這些超級嗜熱菌幾乎全都是在溫度介于80-115℃的極端環境中分離出來的。
嗜熱微生物的應用
嗜熱菌在現代生物技術中具有出巨大的應用潛力。因為它們可以作為酶和其他生物材料的巨大來源，在人類和獸醫的生物技術和醫學中都有應用。例如用于淀粉水解的α-淀粉酶，用于紙張漂白的木聚糖酶，以及用于食品加工、烘焙、釀造和洗衣洗滌劑的蛋白酶都在嗜熱菌中被發現。織物加工也可以受益于極端微生物酶：一種熱穩定和堿穩定的蛋白酶被用來改善羊毛的性能和提高染料的滲透性。
一直被廣泛應用的PCR技術中的DNA聚合酶（Taq酶）最初是在美國黃石國家公園的熱泉中發現的細菌T. thermophilus中分離到的，該細菌能夠在極端條件下生存，因此其產生的Taq酶具有很高的熱穩定性。此外，嗜熱微生物的相關酶在食品、化學和制藥工業均有廣泛應用（圖1）。通過了解這些頑強的微生物，我們不僅看到了生命的韌性，也洞悉了它們在科技和工業中的潛力。
圖1 嗜熱微生物應用[2]
面臨挑戰
嗜熱菌在實驗室和工業環境中如何大規模穩定培養極端微生物是一個挑戰，許多研究正在改進培養嗜熱和超嗜熱物種的方法。同時將來自嗜熱菌、超嗜熱菌和嗜冷菌的基因在中溫宿主（如大腸桿菌）中表達，利用宿主細胞蛋白的熱沉淀純化嗜熱菌等方案來解決。為了建立使嗜極微生物茁壯成長的條件，研究人員研究了連續發酵生物過程和各種培養基。然而能夠承受極端微生物培養所需的極端溫度、pH和鹽度的材料制成的生物反應器的生產是一項重大挑戰。
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來源：微生物安全與健康網
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