Zur Kinetik der Temperaturabhangigkeit der Hitzeaktivierung und -inaktivierung von Bakterienendosporen als Folgereaktion J. HERRMANX, hl. AL-KHAYAT und H. SCHLEUSENER Die Hitzeaktivierung und -abtotung der Bakterienendosporen werden durch die Theorie der Reaktionskinetik als Folgereaktion mit der Aktivierungsgeschwindigkeitskonstanten k, der ruhenden Sporen N O und der Abtotungsgeschwindigkeitskonstanten k, der hitzeaktivierten Sporen N' erklart : + NO k!+ N z 2% N -Beriicksichtigt man auch die in einer Sporensuspension schon vorhandenen aktivierten Sporen, so erhalt man bei konstanter Temperatur Abtotungskurven, die sowohl in halblogarithmischer Darstellung eine Gerade als auch die in der Literatur bereits mehrfach beschricbencn konvexen und konkaven Kurven ergeben. Die CroBe des D-Wertes der Abtotung muB aus dem k-Wert der langsamsten Reaktion berechnet werden. Experimentelle Untcrsuchungen mit Endosporen von Bac. subtilis zeigten, daD unter IOO "C bzw. oberhalb 135 "C k, > k, bzw. k, > k, ist. Bei weiterer experimenteller Bestatigung dieser Theorie ergeben sich weitreichende SchluOfolgerungen fur die Berechnung des Sterilisations-bzw. F-Wertes. Einleitung Die bisherigen Forschungen auf dem Gebiet der Keimabtotung durch Hitze fiihrten zu vielen Deutungen des exponentiellen Verlaufs der Abtdtungskurven sowie der davon auftretenden .4bweichungen. Die gerade fur die letzteren vom Standpunkt der biologischen Statistik bzw. Reaktionskinetik abgeleiteten Modellvorstellungen, wie statistische normal-oder logarithmische Verteilung der Hitzeresistenz, hlehrtreffertheorie. Schadigungsvorgange durch Reaktionen 0.. I ., 2.. und 3. Ordnung, haben, \vie auch die folgende, hypothetischen Charakter. Die Modellvorstellung des Vorliegens einer Folgereaktion entstand unter Verwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse, die in den friiheren Hypothesen nicht bzw. nur teilweise beriicksichtigt wurden. Bisher h a t man nicht versucht, aus den direkt experimentell bestimmten k,-und k,-Wertcn die Abtotungskorven zu konstruieren. So wurden k,-Werte u. a. von BUSTA u. a. [z], LEVINSON u. a. [g] und k,-Werte von LICCIARDELLO u . a. [II]. EDWARDS u. a. [3] sowie LEVINSON u. a. [IO] bestimmt. SHULL u. a. [IZ] berechneten experimentelle Abtotungskurven im Sinne einer Folgereaktion. Dabci wurden jedocli die k,-und ka-Werte lediglich durch Rllckrechnung aus der Absterbekurve gewonncn. ohne ihre Ternperaturabhangigkeit zu beachten. Durch eine konsequente Anwendung der Gesetz-maDigkeiten der Folgereaktion auf den Vorgang der Hitzeaktivierung und -abtBtung von Bakterienendosporen kann man eine umfassende Begrllndung von experimentell gewonnenen Abtotungskurven geben, wenn man als Nebenreaktion die Abtotung der zu Beginn des Prozesses aktiviert vorliegenden Keime beriicksichtigt. Zum Verstandnis der angewandten LBsungswege und Rechnungsarten sol1 auch auf die Theorie der Folgereaktion und ihre Differential-und Integralgleichungen eingegangen werden.
' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' -Abb. 3. Abtotungskurven ron Bacillzrs sithfi[is H U x (Erklarung der Kurvcn in Tab. I