Концентрація розчинених речовин у середовищі і осмотичний тиск

Важливе значення для життєдіяльності мікроорганізмів має осмотичний тиск середовища, величину якого визначають концент­рації розчинених у ньому сполук. В нормі осмотичний тиск всередині клітини завжди вищий‚ ніж в оточуючому її середовищі. Вода, яка надходить у клітину ззовні, створює пружний стан – тургор‚ за якого цитоплазма щільно прилягає до мембрани і розтягує її. У стані тургору клітини нормально здійснюють процеси життєдіяльності. Зміна звичайної концентрації середовища призводить до порушення обміну у клітинах мікроорганізмів‚ припинення їхньої життєдіяль­ності і загибелі. Високі концентрації деяких речовин‚ в тому числі і пожив­них‚ створюють високий осмотичний тиск у середовищі. При цьому клітини мікроорганізмів втрачають здатність поглинати з нього воду‚ протоплазма зневоднюється‚ об’єм клітини зменшується‚ обмін при­­пиняється. Це явище називають плазмолізом. У середовищі з низь­ким осмотичним тиском‚ тобто малою концентрацією розчи­не­них у ній речовин‚ вода‚ навпаки‚ надходить всередину клітини. Відбу­ва­ється надмірне насичення нею цитоплазми – плазмоптиз‚ який при­­зводить до розриву цитоплазматичної мембрани та клітинної стінки.

Підтримання клітинами мікроорганізмів оптимального тиску від­бувається завдяки здатності їх до осморегуляції. Цитоплазматична мембрана регулює проникнення у клітину і вихід з неї розчинених у середовищі речовин‚ зберігаючи тим самим осмотичну рівновагу.

Оптимальною концентрацією для розвитку мікроорганізмів є вміст цукру або солі у середовищі 0‚5 %.

Мікроорганізми‚ які зберігають життєздатність у середовищах з високим осмотичним тиском називають осмофілами. Мікроорганізми‚ які витримують високий осмотичний тиск‚ але краще розвиваються при нормальному тиску, називають осмотолерантними.

Нездатність більшості мікроорганізмів розвиватись на середо­вищах з високими концентраціями солі і цукру використовують для зберігання товарів і при переробці сировини. Цей метод консер­ву­вання базується на їхній властивості створювати високий осмотич­ний тиск. Так‚ 1 %-ний розчин солі створює осмотичний тиск 6‚1 атм‚ глюкози – 1,2 атм‚ цукрової тростинки – 0‚7 атм.

Розмноження багатьох мікроорганізмів сповільнюється при 1–3 %-ній концентрації солі у середовищі‚ а при 20–25%-ній майже повністю припиняється. Малостійкими до солі є кишкова паличка‚ збудники ботулізму і сальмонельозу‚ деякі паратифозні бактерії. Токсин ботулізму сольові розчини не розкладають. Осмофільні мікро­організми‚ які ростуть на середовищах з високою концентрацією солі називають галофілами (солелюбними). Помірні галофіли ростуть при концентрації солі від 2 до 20 %‚а екстремальні – від 12 до 36 %. Стій­кість деяких мікроорганізмів до дії кухонної солі наведено у табл. 2.

Таблиця 2

Концентрація кухонної солі‚ при якій зупиняється ріст мікроорганізмів

Мікроорганізми	Концентрація хлористого натрію‚ %
Молочнокислий стрептокок	2–5
Болгарська паличка	2–3
Кишкова паличка	6–8
Протей	7–10
Сінна паличка	10–15
Сарцина жовта	10–12
Плісеневі гриби роду аспергіліус	17–18
Плісеневі гриби роду пеніциліум	20
Мікрокок рожевий	20–25

Багато галофільних мікроорганізмів викликають псування солоних харчових продуктів та шкіри. Вони зустрічаються також у солоних озерах‚ морях, засолених ґрунтах. Причиною почервоніння засоленої риби ("фуксину") є галофітні бактерії Halobacterium salinarium, які містять червоний пігмент і потрапляють у продукт з сіллю.

При консервуванні, для отримання більш надійних результатів, м’ясо солять у 30 %-ному розчині солі‚ рибу – у 15–20 %-ному‚ або натирають сухою сіллю при укладанні в тару. На концентрацію солі‚ яка необхідна для призупинення розвитку мікро­організмів, значно впливає реакція середовища та температура. У соло­них продуктах в кислому середовищі (рН 2‚5) ріст дріжджів призупиняється при концентрації солі 14 %‚а у нейтральному (рН 7‚0) – при 20 %. Для пригнічення росту плісеневих грибів при температурі 0°С достатньо 8 % солі‚ а при 20°С необхідно 12 %. Вплив солі на мікроорганізми підсилюється за наявності нітратів і нітритів. У розчинах цукру мікроорганізми гинуть лише при кон­центрації його 65–70 %. Зустрі­чаються осмофільні дріжджі й гриби‚ які живуть у середовищах з концентрацією цукру до 80 %. Вони є при­чиною пліснявіння і зброджування варення‚ повидла‚ джему‚ меду‚ цукрового сиропу‚ згущеного молока.

Підвищити стійкість консервованих товарів можна шляхом термічної обробки їх у герметичній тарі (пастеризація‚ стерилізація) та наступним зберіганням при знижених температурах.