Sterilization of Bacterial Culture Media Using Household Microwave Oven

วีระศักดิ์ จงเฟื่องปริญญา; วัชรี จาดไร่ขิง; กอบชัย ภัทรกุลวณิชย์

ผู้แต่ง

วีระศักดิ์ จงเฟื่องปริญญา ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรุงเทพฯ ประเทศไทย
วัชรี จาดไร่ขิง ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรุงเทพฯ ประเทศไทย
กอบชัย ภัทรกุลวณิชย์ ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรุงเทพฯ ประเทศไทย

คำสำคัญ:

เตาไมโครเวฟ, เครื่องนึ่งไอน้ำความดันสูง, การทำให้ปลอดเชื้อ, อาหารเลี้ยงเชื้อ

บทคัดย่อ

กระบวนการฆ่าเชื้อในอาหารเลี้ยงเชื้อโดยทั่วไปใช้เครื่องนึ่งไอน้ำความดันสูงที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียส ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว เป็นเวลา 20 นาที ใช้เวลาทั้งสิ้นประมาณ 2 ชั่วโมง จึงนับว่าเป็นกระบวนการที่สิ้นเปลืองทั้งเวลาและพลังงาน ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับเตรียมอาหารปริมาณน้อย เตาไมโครเวฟเป็นอุปกรณ์ที่มีรายงานว่าสามารถใช้ฆ่าจุลินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้เวลาสั้น งานวิจัยนี้จึงได้ทดสอบการใช้เตาไมโครเวฟครัวเรือนขนาด 1200 วัตต์ในการฆ่าเชื้อเพื่อเตรียมอาหารเลี้ยงเชื้อ Nutrient Broth (NB) และ Nutrient Agar (NA) ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าในการเตรียม NB และ NA หากใช้กำลังไฟฟ้าสูงสุด ต้องใช้เวลาฉายรังสีไมโครเวฟต่อเนื่องเป็นเวลา 180 วินาทีหลังอาหารเลี้ยงเชื้อเดือดจึงสามารถฆ่าเชื้อได้ทั้งหมด เมื่อเพาะเลี้ยง Escherichia coli และ Staphylococcus aureus ใน NB และ NA ที่ฆ่าเชื้อด้วยไมโครเวฟ พบว่า แบคทีเรียทั้งสองชนิดเจริญได้ไม่แตกต่างจากในอาหารที่ฆ่าเชื้อด้วยเครื่องนึ่งไอน้ำความดันสูง ลักษณะทางกายภาพของเชื้อทั้งสองชนิดที่เพาะเลี้ยงใน NB เมื่อดูใต้กล้องจุลทรรศน์ไม่เปลี่ยนแปลง ความสามารถในการใช้น้ำตาลชนิดต่าง ๆ ของเชื้อที่เลี้ยงในอาหารที่ฆ่าเชื้อโดยไมโครเวฟไม่แตกต่างจากกรณีของแบคทีเรียที่เลี้ยงด้วยอาหารที่ฆ่าเชื้อโดยเครื่องนึ่งไอน้ำความดันสูง จากการคำนวณการใช้พลังงานไฟฟ้าและเวลาที่ใช้ พบว่า การฆ่าเชื้อโดยไมโครเวฟใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าและรวดเร็วกว่าการฆ่าเชื้อด้วยเครื่องนึ่งไอน้ำความดันสูง ดังนั้น จึงเหมาะสมที่จะใช้ไมโครเวฟในการฆ่าเชื้ออาหารเลี้ยงเชื้อปริมาณน้อย

References

Jeevitha, G.C., Sowbhagyab, H.B. and Hebbara, H.U., 2016, “Application of Microwave for Microbial Load Reduction in Black Pepper (Piper nigrum L.),” Journal of the Science of Food and Agriculture, 96 (12), pp. 4243-4249.

Assawarachan, R., Nookong, M., Chailungka, N. and Amornlerdpison, D., 2011, “Effects of Microwave Power on the Drying Characteristics, Color and Phenolic Content of Spirogyra sp.,” Journal of Food, Agriculture and Environment, 11 (1), pp. 15-18.

Tyagi, V.K. and Lo, S.-L., 2013, “Microwave Irradiation: A Sustainable Way for Sludge Treatment and Resource Recovery,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 18, pp. 288-305.

Guo, Q., Sun, D.-W., Cheng, J.-H. and Han, Z., 2017, “Microwave Processing Techniques and Their Recent Applications in the Food Industry,” Trends in Food Science and Technology, 67, pp. 236-247.

Chen, M., Fan, D.M., Li, T.F., Yan, B.W., Gao, Y.S., Zhao, J.X. and Zhang, H., 2017, “Synergistic Bactericidal Effects of Basic Amino Acids and Microwave Treatment on Escherichia coil,” LWT-Food Science and Technology, 84, pp. 99-105.

Mishra, T., Kushwah, P., Dholiya, K. and Kothari, V., 2013, “Effect of Low Power Microwave Radiation on Microorganisms and Other Life Forms,” International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 1 (1), pp. 4-11.

Kang, Y. and Kato, S., 2014, “Thermal and Non-thermal Germicidal Effects of Microwave Radiation on Microbial Agents,” Indoor and Built Environment, 23 (8), pp. 1080-1091.

Jankovic, S.M., Milosev, M.Z. and Novakovic, M.L., 2014, “The Effect of Microwave Radiation on Microbial Culture,” American Journal of Hospital Pharmacy, 1 (2), pp. 102-109.

Kim, S.Y., Jo, E.K., Kim, H.J., Bai, K. and Park, J.K., 2008, “The Effects of High-Power Microwaves on the Ultrastructure of Bacillus subtilis,” Letters in Applied Microbiology, 47 (1), pp. 35-40.

Cockrell, A.L., Fitzgerald, L.A., Cusick, K.D., Barlow, D.E., Tsoi, S.D., Soto, C.M., Baldwin, J.W., Dale, J.R., Morris, R.C., Little, B.J. and Biffinger, J.C., 2015, “A Comparison of the Physical and Biochemical Properties of Thermus scotoductus SA-01 Cultured with Microwave Radiation and Conventional Heating,” Applied Environmental Microbiology, 81 (18), pp. 1-36.

Kharkovsky, S. and Hasar, U.C., 2003, “Measurement of Mode Patterns in a High-Power Microwave Cavity,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 52 (6), pp. 1815-1819.

Ojha, S.C., Chankhamhaengdecha, S., Singhakaew, S, Ounjai, P. and Janvilisri, T, 2016, “Inactivation of Clostridium difficile Spores by Microwave Irradiation,” Anaerobe, 38, pp. 14-20.

Banik, S., Bandyyopadhya, S. and Ganguly, S., 2003, “Bioeffects of Microwave – A Brief Review,” Bioresource Technology, 87 (2), pp. 155–159.

Stratakos, A.C., Delgado-Pando, G., Linton, M., Patterson, M.F. and Koidis, A., 2016, “Industrial Scale Microwave Processing of Tomato Juice Using a Novel Continuous Microwave System,” Food Chemistry, 190, pp. 622-628.

Atuonwu, J.C. and Tasson, S.A., 2019, “Energy Issues in Microwave Food Processing: A Review of Developments and the Enabling Potentials of Solid-State Power Delivery,” Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 59 (9), pp. 1392-1407.

Vollmer, M., 2004, “Physics of the Microwave Oven,” Physics Education, 39 (1), pp. 74-81.

Gedikli, S., Tabak, Ö., Tomsuk, Ö. and Çabuk, A., 2008, “Effect of Microwaves on Some Gram Negative and Gram Positive Bacteria,” Journal of Applied Biological Sciences, 2 (1), pp. 67-71.

Cao, J.-X., Wang, F., Li, X., Sun, Y.Y., Wang, Y., Ou, C.-R., Shao, X.-F., Pan, D.-D. and Wang, D.-Y., 2018, “The Influence of Microwave Sterilization on the Ultrastructure, Permeability of Cell Membrane and Expression of Proteins of Bacillus Cereus,” Frontiers in Microbiology, 9, pp. 1-9.

Lueng-On, P., 2016, “Effects of Household and Single Mode Microwaves on Selected Microorganisms and Applications,” Master Thesis, Program in Microbiology and Microbial Technology, Department of Microbiology, Faculty of Science, Chulalongkorn University. (In Thai)

Bhattacharjee, M.K., Sugawara, K. and Ayandeji, O.T., 2009, “Microwave Sterilization of Growth Medium Alleviates Inhibition of Aggregatibacter actinomycetemcomitans by Maillard Reaction Products,” Journal of Microbiological Methods, 78 (2), pp. 227-230.

Kothari, V., Patadia, M. and Trivedi, N., 2011, “Microwave Sterilized Media Supports Better Microbial Growth Than Autoclaved Media,” Research in Biotechnology, 2 (5), pp. 63-72.

Nichols, L., 2020, Controlled Boiling [Online], Available: https://chem. libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Book%3A_Organic_Chemistry_Lab_Techniques_(Nichols)/01%3A_General_Techniques/1.04%3A_Heating_and_Cooling_Methods/1.4B%3A_Controlled_Boiling. [1 February 2021]

International Organization for Standardization (ISO), 2003, Microbiology of Food and Animal Feeding Stuffs - Guidelines on Preparation and Production of Culture Media–Part 2: Practical Guidelines on Performance Testing of Culture Media, ISO/TS 11133-2:2003.