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Escherichia coli inactivation mechanism by pressurized CO2

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Abstract:

The effects of pressurized CO2 on the survival of Escherichia coli and the mechanism of cell inactivation were studied. Bacterial cultures were inoculated in nutrient broth and incubated at 30 °C for 18 h. Exposure of the cells to CO2 under pressures ranging from 2.5 to 25 MPa and at temperatures between 8 and 40 °C was performed in a double-walled reactor with a 1 L capacity. The effect of the treatment on the cells was evaluated by plating and by transmission and scanning electron microscopy observation. Vapour CO2 generated a bacteriostatic effect. In liquid or supercritical state, CO2 provided a bactericidal effect. The bactericidal effect increased with pressure and temperature. The mechanism of cell inactivation by liquid CO2 involved two stages. First, cell stress caused by the CO2 penetration provoked cell wall collapse and cellular content precipitation. Second, the cell death caused by supercritical extraction of intracellular substances and cell envelope perforation resulted in leaking of intracellular constituents. In supercritical conditions, the cell inactivation process had one single phase: cellular death.Key words: Escherichia coli, CO2 under pressure, inactivation mechanism, bactericidal effect.

L'impact du CO2 pressurisé sur la survie de Escherichia coli et le mécanisme de l'inactivation cellulaire ont été étudiés. Des cultures bactériennes étaient inoculées dans un bouillon de culture et incubées à 30 °C pendant 18 heures. Les cellules ont été exposées au CO2 sous des pressions oscillant entre 2,5 et 25 MPa et à des températures entre 8 et 40 °C, dans un réacteur à double paroi d'une capacité de 1 L. L'impact du traitement sur les cellules a été évalué par ensemencement et par observation sous microscope à transmission et à balayage électronique. Du CO2 vaporeux a provoqué un effet bactériostatique. À l'état liquide ou supercritique, le CO2 a entraîné un effet bactéricide. L'effet bactéricide a augmenté avec la pression et la température. Le mécanisme d'inactivation cellulaire par le CO2 liquide comportait deux stades. Premièrement, le stress cellulaire causé par la pénétration du CO2 a provoqué l'effondrement de la paroi cellulaire et la précipitation du contenu cellulaire; deuxièmement, la mort cellulaire provoquée par l'extraction supercritique de substances intracellulaires et la perforation de l'enveloppe cellulaire causant la fuite des matières intracellulaires. Dans les conditions supercritiques, le processus d'inactivation cellulaire n'avait qu'une seule phase, celle de la mort cellulaire.Mots clés : Escherichia coli, CO2 sous pression, mécanisme d'inactivation, effet bactéricide.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2006

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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nrc/cjm/2006/00000052/00000012/art00011
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