VMB

мікроорганізми поділяють на 3 групи: термофіли, психрофіли і мезофіли.

Термофіли – це найбільш теплолюбні мікроорганізми. Температурний максимум для них складає 70-85°С, оптимум – 50-60°С і мінімум – 30°С. Із гарячих джерел виділено бактерії, що живуть при температурі 105°С (екстремальні термофіли).

Здатність термофільних мікроорганізмів розвиватися при відносно високих температурах пояснюється низьким вмістом у їхніх клітинах вільної та зв'язаної води, підвищеною кількістю іонів кальцію та калію, стабільністю ферментів при високих температурах, високою механічною стійкістю клітинної мембрани, що містить ліпіди, багаті насиченими жирними кислотами.

Психрофіли – це холодолюбні мікроорганізми, для яких характерні температурний максимум біля 30°С, оптимум у межах 10-15°С і мінімум

– 0-10°С. У них ферменти мають низький рівень активації, у клітинних мембранах переважають ненасичені жирні кислоти, внаслідок чого вони залишаються напіврідкими і не замерзають. Мезофіли найкраще розвиваються при температурі від 20 до 40°С. Температурний максимум для них складає 40-50°С, оптимум – 25-35°С, мінімум – 5-10°С.

Багато мікроорганізмів можуть проявляти стійкість до тих значень температури, при яких їхній ріст проходити не може. Кардинальні температурні точки одних і тих же мікроорганізмів можуть бути різними залежно від їхнього фізіологічного стану.

Високі температури є згубними для мікроорганізмів, оскільки вони викликають денатурацію білків та руйнування ферментів. Більшість безспорових бактерій гине при 60°С через 30 хвилин, при 80100°С через 1-2 хвилини. Плісеневі гриби і дріжджі гинуть при 5060°С. Найбільш термостійкими є спори бактерій, особливо

221

термофільних. Вони витримують нагрівання до 100°С і вище впродовж кількох годин (табл.5. 1).

Таблиця 10.1

Термостійкість спор бактерій

Увологому середовищі спори бактерій гинуть при 120-130°С, у сухому стані - при 160-170°С через 1-2 години. Спори більшості плісеневих грибів і дріжджів менш стійкі до нагрівання, порівняно зі спорами бактерій, і гинуть при 65-80° С. Так, спори деяких плісеней витримують нагрівання до 100° С. Їхня висока термостійкість обумовлена низьким вмістом у них вільної води, наявністю діпіколінової кислоти і кальцію.

Згубну дію високих температур на мікроорганізми широко використовують у різних галузях для боротьби з ними (стерилізація, пастеризація, тривале кип'ятіння, автоклавування, фламбування, тиндалізація тощо).

Ухарчовій промисловості широко застосовують пастеризацію і стерилізацію.

Пастеризація - це термічна обробка продукту при температурі нижчій за 100°С, найчастіше при 65-80°С. Іноді пастеризацію

222

проводять нагріванням при 90-100°С упродовж кількох секунд. При пастеризації гинуть не всі мікроорганізми. Деякі термофільні бактерії і спори можуть залишитися живими. У зв'язку з цим, пастеризовані продукти слід зберігати на холоді, щоб затримати проростання спор і розвиток вегетативних клітин.

Стерилізація - це термічна обробка при температурі, вищій за 100°С упродовж часу, який необхідний для знищення всієї мікрофлори, тобто вегетативних клітин і спор. Стерилізацію консервів проводять переважно в автоклаві при температурі 112-125°С упродовж 20-40 хвилин. Підвищення тиску пари в автоклаві на 0,5 атм відповідає температурі 110,8°С, на 1 атм - 120,6°С, на 2 атм-132,2°С.

Ефективність пастеризації чи стерилізації залежить від кількісного та якісного складу мікрофлори продукту, його хімічного складу, термостійкості мікробів, умов проведення (температури, тиску, тривалості) тощо. Наприклад, чим більше солі у продукті і вища його кислотність, тим швидше гинуть мікроорганізми.

Низькі температури мікроорганізми переносять краще, ніж високі. Деякі бактерії і дріжджі можуть рости при температурі -5°С, плісеневі гриби при -8°С. Бактерії черевного тифу зберігають життєздатність упродовж 2 годин при - 252°С, кишкової палички -20 годин при -172°С – 190°С, туберкульозу – 8 днів при - 180°С. Проте більшість мікроорганізмів не здатні розвиватися при температурі нижче нуля. Деякі молочнокислі бактерії вже не ростуть при 10°С.

Причиною загибелі мікроорганізмів при низьких температурах є порушення обміну речовин у клітинах, інактивація ферментів, підвищення осмотичного тиску середовища в результаті вимерзання з нього води. Зустрічаються мікроорганізми, які при температурі, нижчій за мінімальну, переходять упродовж тривалого часу у стан "прихованого

223

життя". При підвищенні температури вони знову активно розмножуються.

Низькі температури широко використовують для зберігання продовольчих товарів, особливо тих, що швидко псуються. Харчові продукти зберігають в охолодженому стані при 10 - -2°С і у замороженому - при

-12 - -30°С. В охолоджених продуктах краще зберігаються їхні натуральні властивості, але ріст мікроорганізмів не припиняється, а тільки сповільнюється. У зв'язку з цим терміни їхнього зберігання обмежені. При заморожуванні відмирає значна кількість мікроорганізмів, але деякі все ж таки зберігають життєздатність тривалий час. Стійкість мікроорганізмів до заморожування залежить від їхнього виду, температури і швидкості заморожування, складу середовища. На практиці, заморожені продукти зберігаються впродовж тривалого часу (місяцями) без ознак мікробного псування. Значний вплив на збереження якості харчових продуктів при низьких температурах мають санітарно-гігієнічні умови проведення їх охолодження і утримання в холодильниках. Холодильні камери слід утримувати в чистоті, періодично дезинфікувати і підтримувати в них відповідний температурно-вологий режим.

Після розморожування (дефростації) мікроорганізми можуть почати швидко розмножуватися і викликати псування продуктів. Тому заморожені харчові продукти рекомендують розморожувати безпосередньо перед їх вживанням.

Вологість середовища. Життєдіяльність мікроорганізмів здійснюється лише в умовах достатньої вологості. З водою у бактеріальну клітину потрапляють поживні речовини і видаляються продукти життєдіяльності. Вода створює оптимальні умови для

224

розчинення мінеральних солей і для багатьох реакцій обміну, які відбуваються у клітинах. Мікроорганізми можуть розвиватися тільки у субстратах, які містять необхідну кількість вільної води. Для кожного мікроорганізму існує критична межа, нижче якої його розвиток припиняється. При цьому мікроорганізми переходять в анабіотичний стан, а деякі навіть гинуть.

За потребою, у воді мікроорганізми поділяють на гідрофіти – вологолюбні, мезофіти – середньовологолюбні і ксерофіти – сухолюбні.

Для розвитку мікроорганізмів важливим є не загальний вміст вологи у субстраті, а її доступність.

Доступність вологи називають активністю води (aw). Цей показник виражає відношення тиску парів води над даним субстратом Р до тиску парів води над чистою водою РО при одній і тій же температурі: aw = Р/ РО. Значення активності води знаходиться в інтервалі від 0 до 1 і характеризує відносну вологість субстрату. Активність дистильованої води дорівнює 1, абсолютно зневодненої речовини - 0.

Показник активності води є більш надійною характеристикою вологи, яка необхідна для розвитку мікроорганізмів, ніж вологість субстрату, яка змінюється залежно від відносної вологості повітря. Мікроорганізми живуть за активності води 0,99-0,62. Нижча активність їхній ріст затримує. Оптимальне значення активності води для багатьох мікроорганізмів складає 0,99-0,98. Більшість бактерій не розвивається за активності води у субстраті нижче 0,94-0,90, дріжджів - 0,88-0,85, плісеневих грибів - 0,8. При нестачі вологи втрачається різниця між осмотичним тиском всередині клітини і в оточуючому середовищі, припиняється транспортування поживних речовин.

225

Внаслідок різної потреби у волозі мікроорганізми неоднаково переносять висушування. Так, оцтовокислі бактерії при висушуванні гинуть через кілька годин, молочнокислі бактерії зберігають життєздатність до кількох років і використовуються у сухих заквасках для виготовлення кисломолочних продуктів, а сухі дріжджі зберігають активність до двох років. Досить стійкими до висушування є патогенні бактерії. Холерний вібріон переносить висушування впродовж 48 годин, збудники черевного тифу - 70 діб, стафілококи і мікрококи - 90 діб. Патогенні стрептококи були життєздатними протягом 25 років після зберігання висушеними, збудники туберкульозу - протягом 17 років, дифтерії - 5 років. Висушені спори бактерій зберігають здатність до проростання впродовж 2-3 років, спори бацил сибірської вирпзки - до 10 років, деяких плісеневих грибів - до 20 років. Живі мікроорганізми знаходили у римських гробницях через 1800 років.

Висушування з давніх часів використовують для зберігання таких харчових продуктів, як: м'ясо, риба, овочі, плоди, гриби тощо. У сухому вигляді зберігають зерно, борошно, крупи, макаронні вироби, харчові концентрати, борошняні кондитерські вироби, лікарськотехнічну сировину, інші матеріали та товари. У сухому середовищі мікроорганізми повністю не гинуть.

При зниженні температури повітря зменшується його вологоутримуюча здатність, і навпаки. У зв'язку з цим, кількість водяних парів у повітрі може бути вищою за межу їхнього насичення, що призводить до зволоження товарів і сприяє розвитку на них мікроорганізмів. Встановлено, що найменша відносна вологість повітря, за якої можливий ріст мікроорганізмів, становить 65-70 %. Можливість розвитку мікроорганізмів у продуктах і на непродовольчих товарах

226

можна встановити і за величиною активності води. Значення активності води помножене на 100 відповідає відносній вологості повітря, вираженій у відсотках, якщо система товар - повітря знаходиться у рівновазі. За час зберігання і транспортування товарів необхідно дотримуватися встановлених режимів, пакувати їх у спеціальну тару, щоб запобігти зволоженню.

Променева енергія. Видиме світло (380-800 нм) на більшість мікроорганізмів діє згубно. У деяких плісеневих грибів у темноті добре розвивається міцелій, а спори не утворюються. Світло необхідне тільки фотосинтезуючим мікроорганізмам. Вони поглинають його і перетворюють світлову енергію у хімічну, яку використовують для синтезу окремих компонентів клітини.

Ультрафіолетові промені (20-400 нм) є найбільш активною частиною сонячного спектру. Вони поглинаються білками та нуклеїновими кислотами мікроорганізмів і викликають у них незворотні зміни, інактивують ферменти. Найбільшу бактерицидну дію на мікроорганізми мають УФ-промені з довжиною хвилі 250-260 нм. Загибель мікроорганізмів може бути також наслідком дії УФпроменів на субстрат, у якому утворюються такі шкідливі речовини, як перекис водню, озон тощо.

Ефективність дії УФ-променів на мікроорганізми залежить від кількості поглинутої ними енергії, тобто дози опромінення, яка визначається бактерицидною силою джерела опромінення, відстанню від джерела до об'єкту і тривалістю опромінення. Має також значення ступінь забруднення мікробами субстрату, його температура і рН. Не всі мікроорганізми під дією УФ-променів гинуть одночасно. Кулясті бактерії гинуть швидше, ніж паличкоподібні, молоді клітини раніше від старих, вегетативні клітини швидше від спор, патогенні мікроби раніше,

227

ніж сапрофіти. Серед неспороутворюючих бактерій найбільш стійкими до дії УФ-променів є пігментоутворюючі стафілококи і сарцини, у яких пігмент знаходиться у протоплазмі, а найбільш чутливими - бактерії, у яких пігмент виділяється в оточуюче середовище. Щоб знищити неспорові бактерії, необхідно 5 хвилин дії на них УФ-променів, спори і дріжджі – 10-25 хв, плісеневі гриби – 50-75 хв. При обробці повітря УФпроменями впродовж 6 годин гине до 80 % бактерій і плісеневих грибів. Під впливом УФ-променів з довжиною хвилі 260-300 нм дуже швидко інактивуються віруси.

Малі дози УФ-променів стимулюють ріст деяких мікроорганізмів, більш високі, що не викликають їх загибелі, можуть змінювати морфологічні, фізіологічні та біохімічні властивості, впливати на спадковість. Враховуючи це, можна отримати мутанти мікроорганізмів з високою здатністю продукувати біологічно активні речовини, ферменти, антибіотики.

Бактерицидна дія УФ-променів з використанням ртутнокварцевих бактерицидних ламп знайшла широке практичне застосування для дезинфекції повітря у лікувальних закладах та виробничих приміщеннях (маслоробні, сироварні, м'ясопереробні цехи), в холодильних камерах,знезаражування поверхні обладнання,апаратури, посуду, пакувальних матеріалів, тари, при розливі, фасуванні й пакуванні харчових продуктів. УФ-опромінення м'ясних товарів у поєднанні з холодом продовжує терміни їхнього зберігання у 2-3 рази. Під впливом ультрафіолету через дві хвилини гине до 99 % гнильних бактерій, які викликають ослизнення м'яса. Останнім часом УФ-промені успішно використовують для дезинфекції питної води, стерилізації вакцин, сироваток, плодових

228

соків і вин. У харчовій промисловості переважно застосовують лампи УФ-світла з довжиною хвилі 253,7 нм.

Використання УФ-променів з метою стерилізації харчових продуктів обмежене через їхню низьку проникливість. Практично відбувається тільки поверхнева стерилізація або стерилізація у дуже тонкому шарі. У таких продуктах, як молоко, вершкове масло, жири, УФ-промені погіршують їх споживчі властивості.

Інфрачервоні промені негативно діють на мікроорганізми при обробці ними харчових продуктів, оскільки їхня енергія перетворюється у теплову.

Лазерне випромінювання - це пучок електромагнітних променів у діапазоні від інфрачервоного до ультрафіолетового спектрів. Його одержують за допомогою оптичних квантових генераторів – лазерів. Під впливом цього випромінювання підвищується температура, відбувається коагуляція білка і розпад клітин. Руйнівна дія лазерних променів на мікроорганізми залежить від сили випромінювання, довжини хвилі, тривалості імпульсів, властивостей середовища і опромінюваного об'єкту. За даними А.А.Кудряшової, спори мікроорганізмів більш стійкі до лазерного випромінювання, ніж вегетативні клітини.

Рентгенівські промені – це короткохвильові електромагнітні випромінювання з довжиною хвилі 0,005-2 нм, що мають високу проникаючу здатність. У малих дозах (0,5 Гр) вони можуть стимулювати ріст деяких мікроорганізмів. При підвищенні дози до 3-5 Гр змінюються морфологічні та фізіологічні властивості мікроорганізмів, затримується, а згодом і припиняється їх ріст та розмноження клітин. До рентгенівських променів більш чутливими є

229

клітини мікроорганізмів на стадії ділення або росту, а також молоді. Стійкими є грампозитивні бактерії, дріжджі, гриби, спори, віруси.

Радіоактивне випромінювання. До них відносять α-промені

(високошвидкісні ядра гелію), β-промені або катодні промені (високошвидкісні електрони) і γ-промені (короткохвильові рентгенівські промені), що відрізняються один від одного природою і властивостями, зокрема, здатністю проникати через різні речовини. Під впливом радіоактивного випромінювання у мікроорганізмів порушується обмін речовин у клітинах, руйнуються молекулярні структури і ферменти. Ефективність дії залежить від дози опромінення. Дуже малі дози радіоактивних променів і короткочасна їх дія прискорюють ріст мікроорганізмів, активізують їх життєдіяльність, тобто, мають стимулюючий ефект.

За стійкістю до радіоактивного випромінювання А.А.Кудряшова поділяє мікроорганізми на групи: радіочутливі – з летальною дозою до 5 КГр, відносно радіостійкі – до 10 КГр, мезорадіостійкі – до 15 КГр, радіостійкі – до 20 КГр і високорадіостійкі – більше 20 КГр. Радіостійкість деяких видів мікроорганізмів наведена у табл.5.2.

Найбільш чутливими до радіоактивних променів є психрофільні та грамнегативні бактерії – збудники псування м'ясних і рибних продуктів. Високу радіостійкість мають мікрококи (особливо до γ- променів), спори бактерій і грибів та віруси. Ураження мікроорганізмів радіоактивними променями залежить від дози опромінення за одиницю часу, віку клітин, температури, складу

230