VMB

проникну здатність. Джерелом їх є ізотопи Со60 і Cs137. Радіаційну обробку харчових продуктів проводять різними дозами опромінення. Радисидація - це обробка у дозах, достатніх для загибелі патогенних для людини мікроорганізмів (4-6 КГр). Радуризація - це обробка харчових продуктів з метою зменшення чисельності мікроорганізмів, що викликають їх псування і втрату маси (6-10 КГр). Вона проводиться з метою промислової стерилізації харчових продуктів в умовах, що викликають повторне інфікування їх мікроорганізмами (10-50 КГр). Радіобіологічний ефект при обробці харчових продуктів залежить від їхнього хімічного складу і агрегатного стану, поглинутої ними дози радіоактивних променів та їх сили, від складу і чисельності мікрофлори. У деяких продуктів обробка γ-променями викликає зміну кольору, запаху, смаку, пом'якшення тканин. У цих випадках рекомендують знизити дозу опромінення і продовжити зберігання в умовах холодильника. За рішенням таких міжнародних організацій, як ВООЗ (Всесвітня організація охорони здоров'я при ООН), ФАО (Продовольча і сільськогосподарські організації при ООН), МАГATE (Міжнародне агентство з атомної енергії при ООН), Об'єднаного комітету експертів, в опромінених харчових продуктах не повинно бути патогенних мікроорганізмів, мікробних токсинів і токсичних речовин, що можуть утворюватися в результаті опромінення. Перелік харчових продуктів, які дозволено опромінювати радіоактивними променями, затверджений міжнародними організаціями. В Україні, у кожному окремому випадку, дозвіл видають органи охорони здоров'я.

Таблиця 10.2.

Радіостійкість мікроорганізмів

231

Ультразвук - це звукові хвилі з частотою понад 20000 коливань за секунду (20 КГц), які не може сприймати людина. Ультразвукові хвилі характеризуються великим запасом механічної енергії, проникністю через тверді й газоподібні середовища, викликаючи у них при цьому ряд фізичних, електрохімічних і біохімічних явищ. При дії ультразвуку на мікроорганізми спостерігається розрив клітини або клітинної мембрани, відрив джгутиків у паличкоподібних форм. Природа згубної дії ультразвукових хвиль на мікроорганізми повністю ще не вивчена. Встановлено, що під впливом ультразвукових хвиль у цитоплазмі мікробної клітини утворюється кавітаційна порожнина (пухирець), заповнена парами рідини. У момент закриття кавітаційного пухирця виникає сильна ударна хвиля, яка майже миттєво пошкоджує мікроорганізми. Крім цього, виникнення кавітації супроводжується різким підвищенням температури.

232

Бактерицидна дія ультразвуку на мікроорганізми починає виявлятись при інтенсивності і частоті коливань у межах кількох десятків КГц. Вона залежить від інтенсивності звуку, кавітації, хімічного складу середовища, його в'язкості й температури, кількості мікроорганізмів. При високій інтенсивності ультразвуку і більш високій температурі розпад мікробних клітин відбувається швидше. Чим більший вміст у середовищі білків, вуглеводів і ліпідів, тим слабша бактерицидна дія. При меншій концентрації в об'єкті мікробних клітин бактерицидний ефект вищий (табл. 5.3). Під дією ультразвукових хвиль швидше гинуть вегетативні клітини паличкоподібних бактерій, повільніше - кулясті бактерії та дріжджі. Досить стійкими є спори. Ступінь чутливості мікроорганізмів до ультразвуку залежить від їхнього виду.

Таблиця 10.3 Вплив ультразвуку на кишкову паличку при інтенсивності 5

Вт/см2 і частоті коливань 450 кГц

Ультразвук використовують переважно для стерилізації питної води, рідких харчових продуктів, таких як молоко, соки, вино, пиво, а

233

також з метою виділення з клітин мікробних ферментів, вітамінів, токсинів, окремих структур (ДНК, РНК, ядер, рибосом, мітохондрій та ін.).

Метод стерилізації за допомогою ультразвукових хвиль на практиці застосовують обмежено з техніко-економічних причин та через зниження якості деяких продуктів.

Магнітне поле. У мікроорганізмів, як і в інших живих істот, встановлений магнітотропізм. Рух деяких мікроорганізмів відбувається за магнітним меридіаном: у північній півкулі - на північ, а у південній - до протилежного полюса. Окремі мікроскопічні гриби можуть рости в силових лініях магнітного поля.

Це пояснюється наявністю у них білків, ферментів, у молекулах яких є атоми заліза з феромагнітними властивостями. У клітинах магніточутливих мікроорганізмів знайдено органели-магнітосоми, у складі яких є залізо.

Встановлено, що будь-яка зміна напруги геомагнітного поля спричинює зміни морфологічних, культуральних і біохімічних властивостей мікроорганізмів. Магнітне поле можна розглядати як екологічний фактор, що визначає певний перебіг біологічних процесів, які сприяють появі або тимчасовому зникненню різних хвороб на Землі.

Радіохвилі - цеелектромагнітні хвилі різної довжини: ультракороткі - менше 10 м, короткі – 10-50 м та довгі - сотні метрів і більше. У результаті проходження радіохвиль через середовище у ньому виникає перемінний струм високої частоти (ВЧ) і ультрависокої частоти (УВЧ), при цьому електрична енергія переходить у теплову. Мікроорганізми гинуть у результаті теплового ефекту. Довгі хвилі практично не

234

впливають на мікроби. Бактерицидну дію мають короткі й ультракороткі хвилі.

У полі струмів високої і ультрависокої частот об'єкт нагрівається рівномірно й одночасно у всіх точках упродовж декількох секунд. В УВЧ-полі склянка води закипає через 2-3 с, 1 кг риби вариться 2 хв, 1 кг м'яса – 2,5 хв, курка – 6-8 хв.

УВЧ-енергія є перспективним способом теплової обробки харчових продуктів і може використовуватися для пастеризації та стерилізації компотів, соків, джемів, желе, пива та інших продуктів, а також для варіння, випікання, розігріву, витоплювання тваринних жирів, висушування. При УВЧ-нагріванні харчових продуктів, на відміну від звичайної теплової обробки, не виявляються теплозахисні властивості білків, жирів та інших речовин, оскільки електромагнітна енергія акумулюється безпосередньо мікробною клітиною. У зв'язку з цим, мікроорганізми гинуть швидше і при менш високих температурах Це дозволяє знизити температуру теплової обробки продуктів, зберегти їх смак і аромат, консистенцію, вітамінність, якість порівняно з паровою стерилізацією в автоклавах.

Стерилізацію струмами високої частоти проводять тільки для продуктів у скляній тарі, бо через метал вони не проникають. На ефективність бактерицидної дії УВЧ-струму значно впливає швидкість нагрівання: збільшення її знижує бактерицидну дію. В цілому, ефект дії на мікрофлору у порівнянні з традиційними способами термічної обробки практично однаковий.

Електричний струм. Електричний струм не має сильної дії на мікроорганізми. Знижена напруга струму пригнічує життєздатність мікробів. Електричний струм високої напруги, проходячи через середовище, може викликати електроліз деяких компонентів і утворення

235

таких сполук, як кисень, хлор, кислоти тощо, які негативно впливають на мікроорганізми. Електроліз використовують для дезинфекції води та знезараженнястічнихвод.

При високій напрузі струму підвищується температура, яка обумовлює загибель мікроорганізмів.

Гідростатичний тиск. Мікроорганізми добре розвиваються в умовах невисокого тиску. Більшість їх витримує тиск 65 МПа впродовж години.

По відношенню до тиску мікроорганізми поділяють на баротолерантні, які добре розмножуються при нормальному атмосферному тиску і переносять високий тиск, та барофільні - стійкі до високого тиску. Більшість мікроорганізмів гине під тиском 600700 МПа. Дріжджі зберігають бродильні властивості при тиску 50 МПа, а життєздатність при 80 МПа. Глибоководні бактерії морів і океанів живуть і розвиваються на глибині до 10 км при тиску 90-100 МПа. Спори бактерій переносять тиск 2000 МПа. Зустрічаються мікроорганізми, що виживають при тиску 3000 МПа і патогенні віруси, які витримують 5000 МПа.

Деякі мікроби в умовах звичайного атмосферного тиску не можуть розвиватися і вимагають підвищеного тиску. Бактерії, дріжджі та плісеневі гриби чутливі до різкого переходу від високого тиску до низького. При згубній дії високого тиску на мікроорганізми у їхніх клітинах відбувається денатурація білків, інактивація ферментів, збільшення в'язкості середовища і підвищення дисоціації іонів.

Для знищення мікроорганізмів у харчових продуктах використовувати лише тиск неефективно.

Механічна дія. Механічне часте і тривале струшування згубно діє на більшість мікроорганізмів. Незначні поштовхи часом стимулюють

236

їх ріст. Найбільш чутливими до механічної дії є ґрунтові бактерії, наприклад, капустяна паличка Вас. megatherium, стійкими - рухливі бактерії і віруси. Заморожені бактерії під впливом механічного струшування руйнуються швидше.

У природних умовах самоочищення гірських і швидкоплинних рік, струмків та інших водоймищ частково відбувається внаслідок механічного руйнування клітин мікроорганізмів сильними потоками води. Це явище підтверджується в лабораторних умовах. Так, якщо струшувати колбу з водою, у якій є мікроби, то через деякий час спостерігається механічне руйнування клітин. При наявності у колбі піску, подрібненого скла чи скляних кульок мікроби гинуть швидше.

Механічну дію на мікроорганізми використовують для отримання деяких складових частин мікробних клітин, а саме: білків, ферментів та ін.

Невагомість. Досліджено, що невагомість сповільнює ріст мікроорганізмів. На орбітальній станції "Салют-6" бактерії сінної палички Вас. subtilis на однаковому середовищі і за однакової температури розвивалися на 30 % повільніше, ніж на Землі. Є думка, що земне тяжіння забезпечує перемішування клітин і покращує умови метаболізму, чого немаєукосмосі.

10.3. Вплив хімічних факторів на мікроорганізми

Концентрація водневих іонів. Водневий показник реакції середовища рН вказує на ступінь його кислотності (рН від 7 до 1) або лужності (рН від 7 до 14). Нейтральна реакція середовища відповідає рН 7,0. Концентрація водневих іонів є фактором, який визначає можливість росту та розмноження мікроорганізмів. рН впливає на

237

активність ферментів, ступінь дисперсності колоїдів цитоплазми, проникливість стінок клітин, дисоціацію кислот і лугів, розчинність різних речовин.

Мікроорганізми можуть розвиватися у діапазоні рН від 0,6 до 12, проте життєдіяльність кожного виду можлива тільки при певних значеннях рН середовища, тобто в суворо визначених межах кислотності й лужності. По відношенню до концентрації водних іонів середовища мікроорганізми поділяються на нейтрофіли, що добре розвиваються у нейтральному середовищі, ацидофіли - кислотолюбні, які розвиваються при оптимальному рН 4 і нижче, та алкалофіли - лужнолюбні, які розвиваються при оптимальному рН 9 і вище (табл. 5.4 і 5.5).

238

Таблиця 10.5 Значення рН середовища для окремих видів мікроорганізмів

До нейтрофілів відносять гнильні бактерії, більшість патогенних мікроорганізмів, збудники харчових отруєнь. Кислотолюбними є оцтовокислі й молочнокислі бактерії, плісеневі гриби та дріжджі, лужнолюбними - представники бактерій кишкової групи, холерний вібріон, амоніфікатори, нітрат- і сульфатвідновлюючі бактерії. Спори бактерій більш стійкі до змін рН, ніж вегетативні клітини. Якщо концентрація водневих іонів у розчині виходить за звичні межі для даного виду мікроба, його життєдіяльність припиняється. У процесі росту деякі мікроорганізми самі здатні змінювати рН середовище за рахунок утворення кислих або лужних продуктів метаболізму.

Змінюючи реакцію середовища, можна регулювати біохімічну активність мікроорганізмів, характер мікрофлори і напрям мікробіологічних процесів. Так, у кислому середовищі дріжджі утворюють етиловий спирт і незначну кількість гліцерину, а у

239

лужному, навпаки, зменшується вихід етилового спирту і утворюється більше гліцерину. Маслянокислі бактерії в нейтральному середовищі зброджують цукри, утворюючи масляну кислоту. У кислому середовищі основними продуктами бродіння є бутиловий спирт і ацетон.

Чутливість мікроорганізмів до рН середовища використовують при консервуванні харчових продуктів квашенням або маринуванням, де має місце кисла реакція середовища. Для бактерій кисле середовище більш несприятливе, ніж лужне.

Окисно-відновні умови середовища. Розвиток мікроорганізмів, їх фізіологічна активність і біохімічна діяльність знаходяться у тісному контакті з окисно-відновними умовами середовища. Для кількісної оцінки цих умов використовують умовний показник гН2, який є зворотнім логарифмом тиску молекулярного водню у середовищі, взятий з оберненим знаком. Величина гН2 виражає ступінь аеробності середовища, тобто кількість у ньому кисню.

У розчині, насиченому воднем, гН2 дорівнює 0, а киснем - 41. Шкала від 0 до 41 характеризує будь-який ступінь аеробності середовища. При рівновазі окиснюваних і відновлюваних процесів у середовищі гН2 дорівнює 28. Якщо гН2 нижчий за 28, це вказує на більшу або меншу відновлюючу здатність, а якщо вищий - на її окиснюючу здатність.

Облігатні аеробні мікроорганізми розмножуються в діапазоні гН2 від 10 до 30. Значення гН2 вище 30 для них є несприятливим. Облігатні анаероби розвиваються при гН2 від 0 до 14. Факультативні аеробні і анаеробні мікроорганізми проявляють свою життєдіяльність в інтервалі гН2 від 0 до 30.

240