Отношение микроорганизмов к высоким температурам

Повышение температуры среды по сравнению с оптимальной оказывает на микроорганизм более неблагоприятное воздействие, чем ее понижение. Отношение различных микроорганизмов к температурам, превышающим максимальную для их развития, характеризует их термоустойчивость, которая у разных микроорганизмов неодинакова. Температуры, превышающие максимальную, вызывают явление «теплового шока». При непродолжительном таком воздействии клетки микроорганизмов могут реактивироваться, а при длительном - наступает их гибель.

Механизм губительного действия температур еще недостаточно ясен. С одной стороны, известно, что нагревание вызывает денатурацию белков. Гибель микроорганизма при этом неизбежна, так как невозможно восстановить свойства белков цитоплазмы, ЦПМ, рибосом и других структур клетки; активность ферментов, которые тоже являются белками, также необратимо теряется. С другой стороны, установлено, что на температуру денатурации белка очень сильно влияет содержание в нем воды. Чем меньше в нем воды, тем более высокие температуры необходимы для его свертывания. Поэтому молодые вегетативные клетки, богатые свободной водой, погибают при нагревании быстрее, чем старые, частично обезвоженные. Высокая термоустойчивость спор бактерий обусловлена малым содержанием в них свободной воды, так как большая часть воды в спорах находится в связанном состоянии. Предохраняет споры и многослойная труднопроницаемая оболочка. Кроме того, в спорах содержится дипиколиновая кислота, которая образует кальциевые соли, способствующие повышению устойчивости к неблагоприятным условиям внешней среды, в том числе к повышенной температуре.

Высокую устойчивость термофилов связывают с тем, что белки и ферменты их клеток более устойчивы к температуре по сравнению с мезофилами, благодаря чему скорость синтеза различных клеточных структур превышает скорость их разрушения под действием высоких температур.

Термоустойчивость одних и тех же микроорганизмов может изменяться в зависимости от химического состава обрабатываемой среды, ее рН, aw,присутствия защитных веществ. Например, жиры, белки предохраняют микроорганизмы от воздействия тепла.

На губительном действии высоких температур основаны многие приемы уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах, например, кипячение, варка, бланширование, обжарка, а также стерилизация и пастеризация (см. главу 3).

Отношение микроорганизмов к низким температурам

К низкой температуре микроорганизмы более устойчивы. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибель самих клеток чаще всего не наступает, а они переходят в состоянии анабиоза («скрытой жизни»). В таком состоянии многие микроорганизмы, и особенно их споры, остаются жизнеспособными длительное время.

При повышении температуры споры прорастают в вегетативные клетки и начинают активно размножаться.

Низкие температуры вызывают гибель микроорганизмов тогда, когда замерзает среда, в которой они обитают, или происходят резкие скачки температуры, например, при многократно повторяющемся замораживании и оттаивании. Причиной гибели микроорганизмов при низкой температуре является нарушение обмена веществ клетки в результате инактивирования ферментов, когда значительно замедляются внутриклеточные химические превращения веществ. Кроме того, в результате вымораживания воды, происходит повышение осмотического давления среды, а, следовательно, снижение активности воды в ней, что тоже ведет к нарушению обмена веществ.

Низкие температуры используют для сохранения скоропортящихся продуктов. Их хранят либо в охлажденном состоянии - при температуре от 10⁰С до -2⁰С, либо в замороженном виде - при температуре от - 12⁰С до -30⁰С. Гнилостные и вызывающие пищевые отравления бактерии являются мезофилами, поэтому не размножаются при 4-5⁰С, а патогенные не растут даже при 10⁰С.

Некоторые микроорганизмы временно выдерживают очень низкие температуры. Кишечная палочка и брюшно-тифозная палочка в течение нескольких дней не погибают при температурах от -172⁰С до -190⁰С. Споры бактерий сохраняют способность к прорастанию даже после 10-ти часового пребывания при -252⁰С (температура жидкого водорода). Некоторые мицелиальные грибы и дрожжи сохраняют жизнеспособность после воздействия температуры -190⁰С (температура жидкого воздуха) в течение нескольких дней, а споры мицелиальных грибов - в течение нескольких месяцев. В трупах мамонтов, пролежавших десятки тысяч лет в мерзлой почве, обнаружены жизнеспособные бактерии и их споры.

При охлаждении продуктов их натуральные свойства сохраняются лучше, чем при замораживании, но на них возможно постепенное развитие психрофильных микроорганизмов и порча продуктов, поэтому сроки их хранения в охлажденном виде непродолжительны. Холодильные камеры необходимо регулярно дезинфицировать и поддерживать в них определенную температуру и относительную влажность воздуха.

При замораживании погибает значительная часть микроорганизмов, обсеменяющих продукт, и при последующем хранении замороженных продуктов постепенно погибают и все остальные. Особенно губительно медленное замораживание. Замороженные продукты остаются доброкачественными более длительное время, чем охлажденные. В замороженном виде хранят плод, овощи, мясо, рыбу и т.д. Размораживать замороженные пищевые продукты следует непосредственно перед употреблением.

Большое значение в сохранении качества продуктов имеют санитарно-гигиенические условия охлаждения продуктов, хранения их в холодильниках и при размораживании.