2.1.6. Факторы внешней среды, влияющие на микроорганизмы

На губительном действии высоких температур основаны мно­гие приемы уничтожения микробов: кипячение, варка, обжарка, бланширование продуктов, пропаривание производственного обо­рудования. В промышленности применяют два способа воздей­ствия высоких температур на микроорганизмы: пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация - нагревание продукта при температуре 63...80 , в течение 20...40 мин. Кратковременная пастеризация до 9 ...100 , осуществляется в течение нескольких секунд. При пастеризации погибают многие микроорганизмы, но не все: вы­живают термоустойчивые, спорообразующие бактерии и споры грибов. Пастеризуют молоко, вино, пиво, икру, фруктовые соки и др.

Стерилизация - обработка продукта при 120 , в течение 20 мин в специальных приборах - автоклавах (перегретым паром под давлением) или при 160...180 , в течение 1...2 ч в сушильных шкафах (сухим горячим воздухом). При стерилиза­ции происходит гибель всех вегетативных клеток микроорганиз­мов и их спор. Стерилизации подвергают консервы, различные предметы и материалы, используемые в медицинской и микробио­логической практике, и др.

Низкие температуры тоже неблагоприятны для микроорганиз­мов, но они не оказывают столь губительного действия, как высо­кие. И хотя большинство микроорганизмов неспособно развивать­ся при температуре ниже нуля, они остаются в жизнеспособном состоянии. Однако это состояние необычное (анабиотическое) ­состояние скрытой жизни, подобное зимней спячке животных. Отмирание микробов при воздействии низких температур проис­ходит значительно медленнее, чем под действием высоких.

Низкие температуры применяют для сохранения скоропортя­щихся продуктов. Различают охлаждение (от 10 до – 2 ,) и замора­живание (от – 2 до – 30 ,). В холодильных камерах постоянно на­ходятся различные микроорганизмы, попадающие туда вместе с продуктами, тарой, воздухом и людьми. Обитая в холодильнике длительное время, многие микробы приобретают способность раз­виваться при низких температурах, т. е. становятся психрофилами.

Необходимо понимать, что замораживание не оказывает сте­рилизующего действия. В замороженных продуктах всегда имеют­ся живые, жизнеспособные микроорганизмы. При разморажива­нии продуктов микроорганизмы активизируются и вызывают пор­чу. Поэтому оттаивать замороженные пищевые продукты следует непосредственно перед употреблением. Недопустимо подвергать замороженные продукты повторному замораживанию, так как в оттаявшем состоянии они могут испортиться.

Важное действие на микроорганизмы оказывают различные химические вещества. Химические вещества, губительно дей­ствующие на микроорганизмы, называют антисептиками. Действие антисептиков зависит от концентрации этих веществ в среде, продолжительности воздействия, рН среды, температу­ры и др. Интересно, что в малых дозах антисептики благопри­ятно влияют на микроорганизмы, стимулируя их жизнедеятель­ность.

Антисептики способны оказывать на микроорганизмы разное действие:

• бактериостатическое (в отношении бактерий) или фунгистати­ческое (в отношении плесневых грибов), когда вещество при­останавливает развитие микробов;

• бактерицидное или фунгицидное действие, когда вещество вы­зывает гибель микроорганизмов.

Из неорганических соединений наиболее сильно действуют соли тяжелых металлов. Особенно ядовиты для микроорганизмов соли ртути. При 0,001-процентной концентрации солей ртути в среде многие бактерии погибают в течение нескольких минут, но споры способны сохраняться часами. Ионы некоторых тяжелых металлов - золота, меди и особенно серебра, присутствуя в рас­творах в ничтожно малых концентрациях, также оказывают гу­бительное действие на микроорганизмы. Примером является действие серебряной воды: известно, что если подержать сере­бряное изделие в воде, то находящиеся в ней микробы погибнут. Ионы серебра адсорбируются на поверхности микробных клеток и вызывают их гибель.

Бактерицидное действие характерно для многих окислителей (хлора, йода, перекиси водорода, марганцовокислого калия), ми­неральных кислот (сернистой, борной, фтористоводородной). Отрицательно воздействуют на микроорганизмы сероводород, окись углерода, сернистый газ, углекислый газ. Ядами для микро­бов являются некоторые органические соединения: формалин, фенолы и др. Губительно действуют на микроорганизмы спирты, отдельные органические кислоты, например: салициловая, масля­ная, уксусная, бензойная, сорбиновая. Бактерицидным действи­ем обладают также эфирные масла, дубильные вещества, многие красители.

Антисептические вещества используют для защиты от микроб­ных поражений текстильных материалов, древесины, бумаги и из­делий из нее, других материалов и объектов. Применение анти­септиков в пищевой промышленности ограничено, так как они должны, с одной стороны, оказывать негативное воздействие на микроорганизмы, а с другой - быть безопасными для потребите­лей. В России для обработки свежих плодов, овощей, плодовоягодных полуфабрикатов разрешены сернистый ангидрид (S0₂) сернистая кислота и ее соли: бисульфит и метабисульфит калия и натрия. Для консервирования полуфабрикатов из плодово­ягодного сырья, рыбных консервов, кетовой икры используют бензойную кислоту и ее натриевую соль - бензоат натрия. В при­роде бензойная кислота находится в бруснике и чернике, чем объ­ясняется хорошая сохраняемость этих ягод. В настоящее время в качестве консерванта широко применяют сорбиновую кислоту и ее соли - сорбаты. Незначительное количество сорбиновой кис­лоты имеется в ягодах рябины. Считается, что добавление этих кислот в количестве не более 0,1% от массы продукта безвредно для людей, так как не ухудшает его органолептические показатели и на длительное время задерживает рост многих микроорганиз­мов (но не всех). Сорбиновой кислотой также обрабатывают по­верхность продукта и оберточных материалов. Пропионовую кис­лоту и ее соли используют для борьбы с картофельной болезнью хлеба и для предотвращения его плесневения.

Негативное воздействие на микроорганизмы углекислого газа позволяет сохранять скоропортящиеся продукты в атмосфере с его повышенным содержанием. Присутствие 20% углекислого газа в воздухе тормозит развитие плесневых грибов, а при его 50-процентной концентрации они совсем не растут. Целесообраз­но использовать среды с повышенным содержанием углекислого газа в сочетании с охлаждением продуктов.

Сильным негативным действием на микроорганизмы обладает озон. Это нестойкое вещество, которое быстро распадается на мо­лекулярный и атомарный кислород (именно он является очень сильным окислителем). Эффективно хранение продуктов при пе­риодическом их озонировании небольшими (3...10 мг/м³) дозами этого газа.

На принципе антисептики основано копчение, когда продукты обрабатываются веществами дыма. Дыму свойственно бактери­цидное и фунгицидное действие, так как он содержит формальде­гид, фенолы и органические кислоты.

Особую область химических соединений, синтезируемых сами­ми микробами, составляют антибиотики (от греч. anti - против и bios - жизнь) - биологически активные химические вещества, характеризующиеся неблагоприятным действием на микро­организмы. Молочнокислые бактерии, например, являются анта­гонистами гнилостных микроорганизмов. Выделено и изучено большое количество антибиотиков, каждый из которых отличает­ся специфическим антимикробным действием.

Активность антибиотиков очень высока. Некоторые из них в десятки тысяч раз активнее самых сильнодействующих антисеп­тиков. Причем антимикробное действие антибиотиков проявляет­ся в очень малых концентрациях. Однако микроорганизмы спо­собны адаптироваться к действию антибиотиков, в результате чего возникают нечувствительные (устойчивые) к ним виды.

Промышленное производство антибиотиков открыло эру анти­биотикотерапии. В настоящее время антибиотики широко приме­няются в сельском хозяйстве для борьбы с возбудителями заболева­ний растений, в качестве стимуляторов роста растений и животных и для сохранения пищевых и непищевых продуктов. Но активное использование антибиотиков создает много проблем. Так, прием лекарств, содержащих антибиотики, приводит к появлению устой­чивых к этим антибиотикам патогенных микроорганизмов, и пре­парат теряет свое лечебное действие. Кроме того, антибиотики вы­тесняют полезные микроорганизмы из нормальной микробиоты желудочно-кишечного тракта. Антибиотики с пищей в малых коли­чествах постоянно поступают в организм человека, многие способ­ны накапливаться в органах, и их действие на организм до конца не изучено.

В настоящее время в пищевой промышленности разрешается использование следующих антибиотиков:

• нистатин и биомицин - при транспортировании в холодных условиях сырых мясных и рыбных продуктов. Продукты обяза­тельно должны быть сырыми, потому что антибиотики пол­ностью разрушаются в процессе обычной тепловой обработки;

• низин - в консервной промышленности, при изготовлении сгущенного молока, плавленых сыров. Этот антибиотик выра­батывается молочнокислыми стрептококками и выступает ин­гибитором роста стафилококков, стрептококков и анаэробных спорообразующих термофилов, которые портят консервы и пресервы.