Температура среды

Температура среды — один из основных факторов, определяющих возможность и интенсивность развития микроорганизмов.

Каждый микроорганизм может развиваться лишь в определенных пределах температуры: для одних эти пределы узкие, для других — относительно широкие и исчисляются десятками градусов. Кардинальные температурные точки для размножения некоторых микроорганизмов приведены в табл.5.

По отношению к температуре микроорганизмы подразделяются на три Группы: психрофилы, мезофилы и термофилы.

Психрофилы (от греч. психрос — холод) — холодолюби-вые микроорганизмы, хорошо размножаются и проявляют химическую активность при относительно низких температурах. Для них характерны: минимум — от -12-10 до 0С, оптимум — 10-15С и максимум — около 30"С. К ним относятся, например, микроорганизмы, обитающие в почве по­лярных регионов, в северных морях, океанах, на охлажденных и замороженных продуктах. Есть указания (С. Р. Лях), что некоторые психрофильные дрожжи, бактерии я мицелиальные грибы способны развиваться при температуре до -24С.

Термофилы (от греч. термо — тепло) — теплолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно высоких температурах. Температурный минимум для них не ниже 30С, оптимум — 50-60, максимум — около 70-80С.

Название ^ микроорганизмов	Кардинальные точки темпера­туры, "С
	минимум	оптимум	КНЖ-СИМУМ
Бактерии:
^(гсрЮсоссих 1ас()х ,	8—10	25—30	40—45
ЬасЮЬасШих Ыёапсих	15—20	40-45	50
ЕхсЬспсЫа со1|	6—10	37	50
Асе1оЬас1ег асе!!. хчЬхр. ог1сапеп.чх	8	30	36—39
Асе1оЬас1ег асс1г	4	34	42
Р.че1к1отопах Пиогехсепх	От 2 до -2	20—25	41—45
МусоЬас1спит 1иЬсгси1и!»1х	29	—	41
ВаоНих хиЫШх	5—8	30—45	55—60
Оо.^пишт ЬоШИпит (различные типы)	5—10	30—35	50—55
Грибы:
РЬу(орЬ1Ьога ш1'сх1апх	2	18—21	26
Во(гуИх сшегеа	От -5 до 2	22—25	30—33
РешсПНит риЬегЫит .	От -5 до 1	24—25	30—32
РетсШшгп утЛсаШт	От -З до 2	22—24	33—34
Ахрег§Ших т^ег	7—10	33—37	40-43
Ахрег{!П1их Пауих	6—8	30—35	40—44
Ахрег{;Ши;> герепх •	4—6	24—26	36—38
Мисог гасетохих	4	22—25	33
Мисог рихШих	23—25	40	55—60
Урожмси (различные виды)	От-5до5	20—30	40—50

Из горячих водоисточников Камчатки выделена палочковид-ная неспороносная бактерия с температурным оптимумом 70- 80С, которая оставалась жизнеспособной при температуре воды до 90С. Из горных источников на склонах вулканов выделены бактерии, способные расти при температуре даже выше 100С, с оптимумом 105С. Эти бактерии рассматрива­ют как экстремально термофильные микроорганизмы.

Термофилы встречаются также в самонагревающихся скопления различных органических материалов (зерна, сена, навоза и др.). Обитают они в поверхностных слоях почвы, в кишечнике человека и животных, встречаются в продуктах, прошедших термическую обработку, и могут вызывать их порчу.

Мвзофилы (от греч. мезос — средний, промежуточный) — микроорганизмы, для которых температурный ми­нимум около 5-10С, оптимум — 25-35, максимум — в пределах 45-50С. Одни мезофилы являются термоустой­чивыми, т. е. способны развиваться и при относительно высоких температурах (50-60С), а другие — холодоус­тойчивыми (психротрофы), развиваются при температурах, близких к 0"С и даже немного ниже. Большинство наибо­лее распространенных в природе бактерий, грибов и дрожжей, в том числе многие возбудители порчи пищевых про­дуктов, а также вызывающие заболевания и отравления человека, относятся к мезофильным организмам. Оптималь­ные и предельные температуры для микроорганизмов обычно соответствуют оптимальным и предельным температу­рам активности их ферментов. Установлено, что у холодо­устойчивых микроорганизмов ферменты, в частности фер­менты энергетического обмена, термочувствительны. У этих микроорганизмов обнаружены ферменты с температурным оптимумом около 10С. Ферменты термофилов термостабиль­ны, наиболее активны при 50-60С, некоторые длительно не инактивируются при 80-90С. У термофилов по сравне­нию с мезофилами более термостабильны белки клеток, а в цитоплазматической мембране больше липидов и несколь­ко иной их состав.

Кардинальные температурные точки, определяющие размножение микробов и другие процессы (спорообразова-ние, брожение и др.), для одних и тех же организмов могут быть разными в зависимости от физиологического состоя­ния и состава среды.

Отношение микроорганизмов к высоким температурам. Повышение температуры среды по сравнению с оптимальной сказывается на микроорганизмах более неблагоприятно, чем понижение ее. Отношение различных микроорганизмов к температурам, превышающим максимальную для их развития, характеризует их термоустойчивость. У разных микроорганизмов она неодинакова. Гибель их наступает не мгновенно, а во времени. Температуры, превышающие максимальную, вызывают явление "теплового шока". При непродолжительном пребывании в таком состоянии клетки могут реактивироваться, а при длительном наступает их отмирание. Большинство бесспоровых бактерий отмирают при нагревании во влажном состоянии до 60-70С в течение 15-30 мин, а при нагревании до 80-100С — от нескольких секунд до 1-2 мин. Дрожжи и мицелиальные грибы погибают также довольно быстро при температуре 50-60С. Исключение составляют некоторые осмофильные дрожжи, которые выдерживают нагревание до 100С в течение нескольких минут.

Наиболее термоустойчивы бактериальные споры. У многих бактерий они способны выдерживать температуру кипения воды в течение нескольких часов. Во влажной среде споры бактерий гибнут при 120-130С через 20-30 мин., а в сухом состоянии — при 160-170С через 1-2 ч. Термоус­тойчивость спор различных бактерий неодинакова; особенно устойчивы споры термофильных бактерий (табл. 6).

ТаблгщаК

при нагревании до 100"С, мин

ч .1

Название бактерии

ВасШих сагоктн-ит ВасШих тусои1е.¹» ВасШих сегеих ВасШих хиБиИх СЪ.чИ-нЛит Ьо(и1тит аоМгШшт хрого^епс.'» ВасШи!. чЮакПпегторЬИих

Время отмирания скор

------ ---, 1 ПП"/"-' -.

3—4 5—10 15—16 120—180 300—360 510—540 460—720

С повышением температуры ее губительное действие быстро возрастает. По данным Эсти и Мейера, споры С1оstridium botulinum отмирали: при 100С — через 330 мин, при 105С — через 100, при 110С — через 32, при 115С — через 10, при 120С — через 4 мин.

Споры большинства дрожжей и плесеней по сравнению со спорами бактерий менее устойчивы к нагреванию и,поги-бают довольно быстро при 65-80С, но споры некоторых плесеней выдерживают нагревание до 100С. Однако не все клетки или споры даже одного вида микроорганизмов отмирают одновременно, среди них встречаются более и менее устойчивые.

Термоустойчивость одних и тех же микроорганизмов может, кроме того, изменяться в зависимости от химичес­кого состава нагреваемой среды, ее рН, а, наличия защитных веществ. Так, жиры, белки предохраняют микробов от действия тепла.

Отмирание микроорганизмов при нагревании во влажной среде наступает вследствие происходящих необрати­мых изменений в клетке. Главными из них являются денатурация белков и освобождение нуклеиновых кислот клетки, а также инактивация ферментов; возможно повреждение цитоплазматической мембраны.

Высокая термоустойчивость бактериальных спор обусловлена, по-видимому, малым содержанием в них свобод­ной воды. Устойчивость спор к высоким температурам связана также с содержанием в них дипиколиновой кислоты и кальция. Эта кислота в виде кальциевой соли обнаруживается только в термоустойчивых спорах.

При воздействии на клетки сухого жара (без влаги) гибель происходит в результате активных окислительных процессов и нарушения клеточных структур.

На губительном действии высоких температур основа­ны многие приемы уничтожения микробов в пищевых продуктах и различных других объектах, например, кипяче­ние, варка, обжарка, бланширование продуктов питания, пропаривание производственного оборудования.

В пищевой промышленности широко применяют два способа воздействия высоких температур на микроорганизы: пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация — это нагревание продукта чаще всего при температуре 63-7ОС в течение 20-40 мин. Иногда пастеризацию производят кратковременным (в течение несколь­ких секунд) нагреванием до 90-100С. При пастеризации по­гибают не все микроорганизмы. Некоторые термоустойч­вые бактерии, а также споры многих бактерии остаются живыми. Поэтому пастеризованные продукты следует немедленно охлаждать до температуры не выше 10"С и хра­нить на холоде, чтобы задержать прорастание спор и развитие сохранившихся клеток. Пастеризуют молоко, вино, пиво, икру, фруктовые соки и некоторые другие продукты.

Стерилизация —- это нагревание при температурах, которые в течение определенного времени вызывают гибель вегетативных клеток микроорганизмов и их спор. Сте­рилизуют различные баночные консервы, многие предметы и материалы, используемые в медицинской и микробио­логической практике. Процесс проводят при температурах 112-125С в течение 20-60 мин в специальных приборах — автоклавах (перегретым паром под давлением) или при 160- 180С в течение 1-2 ч в сушильных шкафах (сухим горячим воздухом).

Многочисленными исследованиями по изучению кине­тики отмирания клеток во время нагревания (как и при воздействии многих других губительно действующих факторов) установлено, что отмирание во времени протекает с определенной закономерностью. Если построить график в полу­логарифмической системе координат, то "кривая выживаемости" в большинстве случаев представится прямой линией (рис. 29). Такая прямая линия показывает, что при постоянной температуре в каждый последующий равный интервал времени отмирает одинаковая доля (%) клеток (спор) по от­ношению к числу выживших.

1 б 5 4 3 2 1
		\
			^
				\
					^	»^	б
							^	•^