细菌可以通过纯物理性伤害杀死吗？

$ \ begingroup $在有关“怀疑论者堆栈交换”的问题中，我半开玩笑地列出了“钝力创伤”。作为杀死细菌的一种手段。这使我想知道这是否真的只是一个玩笑，还是这样的攻击是否合理。网络漫画xkcd还对物理攻击细胞（尽管不是细菌性细胞）的可能性做了一集。

关于细菌如何从生物过程中死亡（例如，噬菌体感染，抗生素的生物效应等），化学攻击（例如，膜被漂白剂溶解），温度（即烹饪）和辐射有很多资源，但是有没有发现细菌容易受到直接的物理攻击，例如用锤子击打，用刀切开，扔在坚硬的表面上，扭曲直到破裂或被拉成四分之一？

我确实知道，许多通常对动物生命有效的常见武器（剑，斧头，棍棒，突击步枪等）在微观尺度上并不具有完全相同的特性，但这是否意味着要在物理上击败细菌以致死亡。是荒谬的，还是有一种仅凭力就能杀死细菌的方法？

明确地说，我认识到，我们杀死有害细菌的正常方法-烹调食物以防止食物中毒，用抗生素治疗细菌感染，用漂白剂清洁坚硬的表面，在伤口上涂抹酒精等，可能足以使大多数人有效不要费心掏出壁橱里有的那个古老的狂野西部六射手或者挂在墙上的古董剑，如果他们受到熊或狼的袭击，可能会考虑它们，但是那不是题。

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$ \ begingroup $您认为身体创伤的限制是多少？细菌可以通过充分的离心来杀死，这是反向钝伤，因为它们被砸在一个相对较大和相对钝的管底上$ \ endgroup $ –意外

$ \ begingroup $ @Punintended这很重要。钝力创伤实际上不是向量，它是因施加强力而产生的结果状态。 Humpty Dumpty并不在乎您选择哪个参考系-无论哪种方式，他都会坏掉。 $ \ endgroup $ –...

$ \ begingroup $通过Google在Skeptics.SE上发现了类似的问题，是否有可能粉碎细菌？ $ \ endgroup $ – BernhardDöbler

$ \ begingroup $我的（有限的）理解是，即使非常轻柔地进行物理操作，也很难避免杀死某些细菌。另一方面，很难用物理力达到合理的灭菌水平。让我们举一些带有一些（非常容易找到的）参考的例子。

我的猜测是，OP提到的大多数示例（用锤子，刀击打）将通过压力峰值对细菌发挥最大作用-细菌的大小与中等锋利的刀刃宽度相当，因此会有更多＆ ＃34;粉碎＆＃34;比&&&切割＆＃34;即使使用小刀（夏普的科学杂志讨论Chosera 1k（一种非常好的石头）也会将小刀削尖至0.5μm，Wiki上的细菌含量为0.5-5μm）。

我最近在一个项目中进行了合作，该项目最初对结果的解释是错误的，这仅仅是因为在显微镜下将玻璃片放在样品上进行检查导致大约10％的细菌（枯草芽孢杆菌）细胞死亡。将较小的重量放在滑条上会导致施加大约80kPa的额外压力，约有80％的细胞在25分钟内死亡。但是80％的死亡率对减少食物中毒的风险-只要有营养，细菌就会迅速再生。

正如m4rio在对另一个答案的评论中提到的那样，并与高压处理对巴伦西亚和脐橙汁的微生物，物理和化学性质的影响相一致，您需要将压力提高到100 MPa才能达到高功效。甚至可能无法完全干净地工作-例如，链接纸提到在施加600 MPa压力后，细菌在4°C下储存4周后会恢复到可检测的水平。杀死所有（或几乎所有）细菌确实非常困难。

因为很有趣，所以我还将链接到研究，该研究表明高压加工的鳄梨调味酱（4个循环，689 MPa，每个5分钟）足够干净，不会在25°C下损坏30天。

注意：以上两个来源均来自高压产品的商业供应商，因此可能会有偏差。虽然确切的数字可能会有问题，但我认为要点不太可能受到影响。

与营养细胞相比，内生孢子倾向于对HPP具有极强的抵抗力，可以承受超过1000 MPa的处理

通常认为耐热霉菌的子囊孢子（例如比索拉米霉菌，新肉瘤菌和塔拉霉菌）对HPP具有极强的抵抗力

但是，应该指出的是，高压处理似乎已经足够好，可以半普遍地用作合适食品的主要灭菌方法-食品行业高压处理的现状和未来趋势表明，高压处理是一种截至2015年，FDA批准并处理了价值100亿美元的食品。

杀灭细胞的压力先前在上简要讨论过，可以通过施加压力杀死细菌或其他微生物吗？

尽管在实验室中经常用于细胞裂解，但它也不会杀死所有细胞。例如，被微生物污染的悬浮液的灭菌使用超声辐照报告，大约20％至30％的细菌（芽孢杆菌）在超声处理后60分钟得以幸存。

这可能最接近实际的“身体创伤”。 -将小珠子和含有微生物的悬浮液放入圆筒中，然后用力滚动。使用球磨机从蓝细菌中回收生物产品的低能方法讨论了使用该方法从蓝细菌中提取蛋白质的方法。他们没有报告杀死的细胞的绝对数量，只是其随旋转速度，珠子大小等而有很大变化。...我的解释是，在大多数情况下，细胞的存活率可以忽略不计，而大多数细胞可以存活。杀死（并将其内容提取出来以供进一步使用）。

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$ \ begingroup $在微生物学中，“球磨机”细菌细胞裂解的方法称为拍打。 $ \ endgroup $ – acvill

$ \ begingroup $是否在枯草芽孢杆菌上盖上盖玻片会导致任何（可溶性）细胞内酶（例如MDH）释放10％？如果是这样的话，我会感到惊奇，因为根据我的经验，很难分解枯草芽孢杆菌细胞。例如，它们在涡旋和离心分离后仍能幸存下来，并且要通过避免产生热量的任何物理手段将其打开是非常困难的。 – user1136

$ \ begingroup $ @ user1136我主要不是生物学家-我对该项目进行了统计，所以希望我不要弄乱。我的同事所做的是使用SYTOX绿色染色，这种染色会渗入具有受损/透化膜的细胞中，并在那里染色核酸并指示细胞死亡，因此我认为细胞并未完全破裂（这可能是为什么在此主题的先前工作中，所有细胞都被认为是活着的）。欢迎您在doi.org/10.1038/s41467-020-18800-2上检查方法和详细信息，主要是图2。$ \ endgroup $ –马丁·莫德拉克（MartinModrák）

$ \ begingroup $生物化学家或分子生物学家试图从细菌细胞制备物中释放一种酶或蛋白质（也许是在纯化之前）并不十分在乎所有细胞都被破坏了：任何超过70％的细胞破裂都是可以接受的，但这是可以接受的用大肠杆菌或（特别是）枯草芽孢杆菌很难做到。以我的经验，这涉及通过法国媒体的几次通过，或苛刻的超声处理，以使准备工作总是变热，实际上不可能将温度保持在4摄氏度以下。因此，我的怀疑论者$ \ endgroup $ – user1136

$ \ begingroup $可以使用多种物理或机械方法来杀死细菌，但是大多数方法是与其他药剂结合使用的，可能不符合“钝器外伤”的资格。例如，啤酒分销商可能会用刷子刷过小桶线以破坏任何细菌生物膜，然后再用消毒剂冲洗掉。类似的逻辑适用于在洗手或用刷子刷掉牙齿上的生物膜时将手摩擦在一起。我们可能不会将其视为创伤，但可能是细菌。

自从您提到它以来，有些事情可能类似于他们被扭曲直到被炸开。 （更像被压死了）。一种称为法国压力细胞压榨机（或简称为法国压榨机）的设备，用于通过纯机械力裂解细菌细胞。它基本上压紧了高压下的细胞培养物，使它们破裂并释放细胞内容物。当然，这将需要以某种方式将它们全部收集到安全壳中，并使用昂贵的实验室仪器将其放入。

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$ \ begingroup $我对法国媒体的工作方式的理解是，破坏是由于细胞通过阀门时产生的力而不是高压使细胞破碎而引起的。 $ \ endgroup $ –太累了

$ \ begingroup $ @tyersome是的，虽然有些食品安全应用仅依靠压力来杀死细菌，但可能更准确地描述了这种机制。 $ \ endgroup $ – MikeyC

$ \ begingroup $法国压力电池印刷机的想法今天在商业上得到使用。它没有这个名字。称为HPP或高压处理。 Hiperbaric是销售和制造机器的公司。它在容器中使用高达10,000 bar的水压来杀死细菌。只要所加工食品的水分活度处于一定水平，它就有效。 pH值也很重要，因为HPP不能杀死孢子形成细菌的孢子，并且难以发霉。但是，它可以很容易地杀死果汁中的大肠杆菌，沙门氏菌和李斯特菌（我在这些机器上工作）。 $ \ endgroup $ – m4rio

$ \ begingroup $ @ m4rio，因此请注意，它用作液体消耗品的巴氏灭菌法的替代品！ $ \ endgroup $ –蒂姆

$ \ begingroup $ @Tim是。最常见的液体（或果汁）巴氏灭菌包括加热，紫外线或HPP。 HPP是这三种产品中的最新产品，对于因任何原因不喜欢加热产品或对其进行UV加热的公司，无论是他们想要有机产品还是改变果汁的口味，HPP都可以作为替代产品。它是这三个中最昂贵的，但是如果大批量完成，可以提供良好的投资回报率。据我了解，只有大型或大型公司会使用它。如果您正在执行HPP，并且您可以按照FDA的要求将细菌的CFU / ml降低很多，则可以将HPP用作巴氏灭菌法的唯一方法。 $ \ endgroup $ – m4rio

从生化的角度来看，很难打开细菌细胞。例如，分子生物学家可能想破坏表达目的蛋白的大肠杆菌细胞，以纯化蛋白质。

所采用的一些方法是用玻璃珠搅动，用玻璃珠网格化，超声处理和用法属出版社进行高压细胞破碎。

相反，肝细胞或脑细胞可能通过简单的均质作用而破裂（例如在Waring搅拌器中）

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$ \ begingroup $当然可以。虽然您不能以与人类可比的大小晃动钝器，但要杀死它的大小要小几个数量级。您可以使用诸如超声波仪之类的东西，该超声波仪可以以很高的速度摆动一个小的钝物体，从而在液体培养物中产生大量剪切力。通常，这些仪器并不是用来杀死细胞的，但是即使我最温柔地使用它来破碎细胞团块，在显微镜下看一眼也会发现破裂的细胞内部溢出。

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$ \ begingroup $我一直使用超声波发生器来裂解（哺乳动物）细胞。但是，我认为您可能会对超声仪的工作方式感到困惑。并不是由活动尖端本身的力来完成的-尖端的极快运动会在流体中产生非常小的真空气泡，这些气泡几乎立即崩溃，从而在液体中传递强大的剪切力并破坏所产生的一切接触。该原理称为超空化。 $ \ endgroup $ – MattDMo

$ \ begingroup $ @Cell —您写下答案的方式听起来像是直接采取提示的动作—我鼓励您更改措辞，最好添加MattDMo提及的信息类型。通过包含参考文献，您的答案也将得到改善。 $ \ endgroup $ –太累了

$ \ begingroup $冻结会使冰晶在细胞内部形成。这些就像小刀。冻结发生得越慢，这些冰晶就会变得越大。冰晶越大，刺穿细胞壁和其他重要膜对它们造成的损害越大。

这就是为什么如果将水果冷冻在家用冰箱中会融化成糊状的原因；细胞壁已被刺破。这也是低温方面的关键问题，冷冻和解冻过程会损坏细胞。

速冻使用非常快的冷冻至非常低的温度，以防止形成大的冰晶并将损坏降到最低。速冻食品少糊涂。

请注意，正确冷冻后，可用于可靠地杀死某些微生物，但在家中冷冻并不是可靠的消毒剂。

$ \ endgroup $

$ \ begingroup $（+1）。关于您所说内容的确切参考，请参阅《 JR POSTGATE和JR HUNTER撰写的关于冷冻细菌的生存》，该书（至少对我而言）强调了通过纯粹的物理手段杀死细菌并打开细菌细胞的难度。对于微生物学家/酶学家/分子生物学家而言，在不破坏目标蛋白质/生物化学结构的情况下是一个主要问题。 – user1136

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