为什么叫巴氏杀菌法(评论巴氏杀菌法)
《柳叶刀-微生物》(The Lancet Microbe)近日发表评论文章,详细介绍了路易·巴斯德推动社会发展的主要贡献,即对食品和饮品进行热处理,以减少变质并为消费者消除病原菌。在巴斯德在世时,这一处理方式就以巴氏杀菌法而闻名。
评论文章
2022年12月,路易·巴斯德(Louis Pasteur)在法国多勒市(Dole)诞辰200年。在巴斯德推动社会发展的主要贡献中,最重要的就是对食品和饮品进行热处理,以减少变质并为消费者消除病原菌。在巴斯德在世时,这一处理方式就以巴氏杀菌法(pasteurisation)而闻名。[1]
获得化学博士学位后,巴斯德开始研究晶体学——这一领域在当时非常流行。他投入了约十年时间(1847-57)研究有机物质旋转偏振光平面(rotate a plane of polarised light)的能力。现在看来,这项研究的价值并不大,在医学和健康领域没有太大影响。[2]
下一阶段(1857-65),巴斯德转而投身于研究发酵,驳斥了自然发生(spontaneous generation)说——即微生物以及腐败或发酵是自然发生的。之后,巴斯德开始研究醋和葡萄酒,并提出了热处理概念,这种处理方式并非为了彻底灭菌,而是为了减少微生物菌群。[2]
大约此后的一段时间(1865-70),蚕(丝绸生产是法国的一个主要产业)开始受到两种疾病的影响:微粒子病(pébrine)和白僵病(muscardine)。因巴斯德当时声名大噪,法国当局和行业官员便邀请他进行研究并制定解决办法(注:巴斯德当时对蚕一无所知)。最终,他发现微粒子病由一种名为家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)的原虫所致。而白僵病来源于一种名为白僵菌(Beauveria bassiana)的真菌。最重要的是,考虑到微粒子病可以纵向和横向传播,他制定了通过仔细筛选种群来消除害虫的策略。这项研究让巴斯德架起了微生物与疾病之间的桥梁。[1]
在研究蚕的随后几年中(1871-76年),巴斯德又回到了处理啤酒生产的问题上,捍卫了自己关于自然发生和发酵的观点。巴斯德被公认为工业发酵方面的权威,并在此期间受邀进入英国的惠特布雷德啤酒厂和丹麦的嘉士伯啤酒厂研究发酵。这些啤酒厂都将其成功归功于巴斯德对污染微生物的鉴定。[3] 巴斯德在这段职业生涯的最后几年里(1877-95)开发了牲畜疫苗,特别是针对炭疽病(anthrax)、鸡霍乱(fowl cholera)和猪丹毒(swine erysipelas)。这些突破有一些是偶然发现的,还有一些由其同事推进但并未得到巴斯德的感谢。此外,巴斯德还致力于研发人类疫苗,以狗和兔子作为实验模型,完成了狂犬病疫苗研究。这项研究最终大获成功的标志是他为9岁的Joseph Meister接种了疫苗。年幼的Meister被一只可能有狂犬病的“疯狗”严重咬伤了几次,在接种疫苗后活了下来,并在成年后于巴斯德研究所担任巴斯德墓的警卫。不幸的是,因无法阻止纳粹士兵强行撬开巴斯德的坟墓,他在第二次世界大战中自杀身亡。[1,2,4]
巴斯德最伟大的成就可能是以这位著名科学家的名字命名的、由他完善技术的一项工序:巴氏杀菌法。不必将液态产品煮沸到无菌状态,而是在规定的时间内施加足够的热量(即半熟)加热至50-60℃,以减少腐败微生物和潜在病原体。致病微生物的耐热性低于其他大多数细菌。从受过高等教育的人到农民,很多人都意识到了这种效果,所以需要像巴斯德这样的人来为这一知识制定具体的时间-温度标准,以确保一致性。
总有人不愿意接受新技术的出现,巴斯德对此也心知肚明。他经常公开演示推荐的技术或程序。在一次实验中,他加热了一批葡萄酒,将其连同未经加热的红酒送到一艘名为Jean Bart的船上出海。10个月后返回时,加热过的葡萄酒仍保持美味,而未加热的葡萄酒味道变差,“发涩,几乎是酸味”。[5]为了令更多的怀疑者信服,巴斯德亲自监督法国海军护卫舰La Sibylle号携带一整套加热过的葡萄酒环游世界,并“完好无损”地返回[5]。这项成果保护了法国的葡萄酒和啤酒产业。
值得一提的是,1886年德国化学家Franz von Soxhlet成功地将这项技术应用于牛奶。长久以来,经牛奶传播的感染对儿童和婴儿有致命威胁。随后,丹麦当局采用了这项技术,包括工业规模的巴氏杀菌,并展示了其巨大价值。在随后的几十年里,有关巴氏杀菌法的问题和担忧得到了解决,到20世纪20年代末,世界上大多数商业牛奶采纳并接受了巴氏杀菌法处理。[7,8]
19世纪中期,许多国家的婴儿死亡率每年超过200/1000例活产婴儿。巴氏杀菌法挽救了这一局面。进一步发展至今日,欧洲已广泛采用短时间内极高温处理的超巴氏杀菌。因此,即使不经冷藏,保质期也可以延长至6个月或更久。可以毫不犹豫地说,对包括鸡蛋在内的液态食品的热处理仍然是巴斯德留给世界的最重要遗产。Gerald Geison说:“巴氏杀菌法的确是他科学生活的象征;它让我们想起他在建立细菌理论的理论基础方面发挥的作用,以及他为使该理论有益于他人而付出的巨大努力。它还让我们想起他经常重复的一句话:‘没有纯粹科学和应用科学,只有科学和科学的应用‘”。[2]
总而言之,巴斯德是一位伟大的研究者。在没有医学学位的情况下,他在一生中取得了巨大的成就。然而,他始终淡化了同事对研究的帮助,也没有适当或及时地报告研究结果。历史学家最近几年才发现巴斯德的实验室笔记本,对这些笔记本的研究是确定当年情况准确性的关键。这些笔记本是手写的,且大部分都是行行紧密相连。如Geison的传记记载那样,大量的当代研究有助于阐明对巴斯德成就的谬见和误解。他确认了巴斯德的许多成就并非依靠运气或偶然,并以巴斯德的著名格言总结:“机会只偏爱那种有准备的头脑”(chance favors only the prepared mind)。[2]尽管如此,从巴斯德在世时关于他的谬见和崇敬就一直延续着。Geison引用了Auguste Lutard在1887年《Pasteur et la rage》中的一段话:“在法国,一个人可以是无政府主义者、共产主义者或自由主义者,但不能反对巴斯德。因为对巴斯德的评价已经从一个科学问题变成了一个爱国主义问题”。希望了解更多相关知识的读者可以阅读Cavaillon和Legout[3]最近的一篇综述,该文章更完整地厘清了一些关于巴斯德的谬见。
巴斯德的主要研究兴趣概要(按时间顺序排列)[6]:
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1847-57年,晶体学:光学活性和晶体不对称性。
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1857-65年,发酵和自然发生:对醋和酒的研究。
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1865-70年,蚕病:微粒子病和白僵病。
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1871-76年,啤酒生产研究:关于发酵和自然发生的进一步争论。
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1877-95年,传染病的原因及预防:炭疽病、鸡霍乱、猪丹毒和狂犬病。END
Author: Russell Currier
I declare no competing interests. I was President of the American Veterinary Medical History Society (2011–12; 2018–19).
参考文献(上下滑动查看)
1.Dubos R Louis Pasteur: free lance of science. Little, Brown and Company, Boston, MA1950
2.Geison GL The private science of Louis Pasteur. Princeton University Press, Princeton, NJ1995
3.Cavaillon JM Legout S. Louis Pasteur: between myth and reality. Biomolecules. 2022; 12: 596
4.Williams E The forgotten giants behind Louis Pasteur: contributions by the veterinarians Toussaint and Galtier. Vet Herit. 2010; 33: 33-39
5.Vallery-Radot R Devonshire RL The life of Pasteur. Garden City Publishing, Garden City1937
6.Geison GL Louis Pasteur.in: Gillispie CC The Dictionary of Scientific Biography. vol 10. Charles Scribner's Sons, New York, NY1974: 350-416
7.Frederiksen JD The story of milk. Macmillan Company, New York, NY1910
8.Currier RW Widness JA A brief history of milk hygiene and its impact on infant mortality from 1875 to 1925 and implication for today: a review. J Food Prot. 2018; 81: 1713-1722
*翻译仅供参考,一切以英文原文为准。
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