Влияние температуры

Микроорганизмы лишены механизмов, регулирующих их температуру. Их существование определяется температурой окружающей среды. По отношению к температуре выделяют три группы микроорганизмов:

1. психрофилы;

2. мезофилы;

3. термофилы.

Психрофилы – это холодолюбивые микроорганизмы (min 0 - 6˚C, opt 10˚C, max 30 - 35˚C). Составляют микрофлору холодильников и холодильных камер. Это светящиеся бактерии северных морей.

Мезофилы – любят среднюю температуру (min 3 - 10˚C, opt 28 -36˚C, max 43 - 50˚C). Это возбудители заболеваний, среди них выделяют термотолерантные, - имея opt = 30˚C, они могут переносить повышенные температуры -до 60˚С.

Термофилы – любят высокую температуру (min 20 - 30˚C, opt 50 – 60˚C, max 75 - 80˚C). Это обитатели верхних слоев почвы, горячих источников. Возможность существования при высоких температурах обусловлена особым составом липидных компонентов клеточных мембран, высокой термостабильностью белков и ферментов. Термофилы это в основном обитатели остаточной микрофлоры консервов.

Низкие температуры оказывают бактериостатический эффект, т.е. приостанавливают жизнедеятельность микроорганизмов. В микробной клетке изменяется вязкость протоплазмы, дисперсность белковых частиц, инактивируются ферменты.

Высокие температуры губительны, вызывают свертывание цитоплазмы, коагуляцию белков, необратимую денатурацию ферментов.

Во влажной среде требуется меньшая температура, чтобы убить микроорганизмы. Споры бактерий устойчивы к температуре за счет кальциевых солей дипикалиновой кислоты.

На действии температур основан ряд методов уничтожения вегетативных клеток и спор:

1. Стерилизация сухим жаром (2 часа при температуре 160 – 200 ˚С);

2. Стерилизация паром в автоклаве под давлением ( 20 минут при температуре 120 ˚С);

3. Пастеризация отличается от стерилизации более низкой температурой (20 минут при температуре 60 – 70 ˚С).

Радиация, видимый свет

Для большинства бактерий прямые солнечные лучи являются губительными, исключение составляют фотосинтезирующие бактерии. Наиболее активна коротковолновая часть УФ спектра (λ = 200 – 300 нм.) Длина волны совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот, т.е. УФ лучи убивают бактерии: изменяется структура ДНК, возникают разрывы в ее цепи, возникают сшивки между комплементарными нитями. Действие всех видов излучений зависит от дозы, физиологического состояния микроорганизма.

Ультразвук, радиоволны, электрический ток

Ультразвук оказывает бактерицидный эффект. Токи- постоянный или переменный-не влияют, но токи высокой и сверхвысокой частот (ТВЧ и СВЧ) убивают. Радиоволны короткие и длинные не оказывают влияния, а УКВ – губительны. Гидростатическое давление не оказывает существенного влияния, очень высокое может приостановить жизнедеятельность.

II. Влияние физико-химических факторов. Кислотность

Показатель кислотности среды это - рН. Каждый микроорганизм имеет свое оптимальное значение рН , наиболее благоприятное для развития. Для большинства микроорганизмов оптимален рН ≈ 7,0. Очень кислая и щелочная среды токсичны Для бактерий характерно значение рН ≈ 6,5 – 7,5, для грибов и дрожжей рН ≈ 4,0 – 6,0. Имеются микроорганизмы алкалофилы, которые предпочитают рН=8 и более, есть ацидофилы –предпочитают рН=3 и менее. Некоторые кислотообразующие бактерии продуцируют кислоту, что уменьшает их собственный рост. Изменяя рН среды, можно изменить физиологическую активность микроорганизмов, например, спиртовое брожение при рН = 4 приводит к образованию СО2 и спирта, при рН = 7,5 образуются спирт, СО2 и уксусная кислота, при рН = 8 идет глицериновое брожение.

Отрицательное влияние кислотности на микроорганизмы используется при консервировании пищевых продуктов, при производстве сырокопченых колбас за счет – естественного подкисления молочнокислыми бактериями (МКБ). При низких рН без доступа воздуха развивается очень мало бактерий. Термоустойчивые споры при рН < 5 не прорастают.

Окислительно-восстановительный потенциал

Он выражает степень аэробности. Возникает между клеточной стенкой и ионами питательной среды. rН2 – это отрицательный логарифм давления молекулярного водорода в среде. В водном растворе, насыщенном кислородом rН2 = 41, в условиях насыщения водородом rН2 = 0. Шкала от 0 до 41 выражает любую степень аэробности. rН2 зависит от дыхательного коэффициента:

К = [CO2] / [O2]

Если К < 1, то выражены анаэробные условия. Если К > 1 – аэробные.

С учетом отношения к этому фактору все микроорганизмы делятся на три группы:

1. облигатные (строгие) аэробы – это микроорганизмы, которые нуждаются в кислороде воздуха. У них окислительный тип обмена веществ, поэтому они получают энергию только путем дыхания. Это все грибы и большинство бактерий ;

2. облигатные анаэробы. Для них кислород токсичен. Они имеют бродильный тип обмена веществ. Растут только в безкислородной среде, получают энергию путем брожения (р.Clostridium)

3. факультативные аэробы или анаэробы. Они могут переключать обмен веществ с окислительного на бродильный и наоборот, в зависимости от условий среды. Дрожжи при кислороде растут, дышат и накапливают биомассу, без кислорода они осуществляют спиртовое брожение. Среди факультативных анаэробов выделяют МКБ, которые относятся к аэротолерантным – имеют только бродильный тип обмена, получают энергию путем брожения, но кислород для них не токсичен. Микроаэрофилы довольствуются небольшим количеством кислорода( от 0,01 до 0,03 бар), обычное давление (0,20 бар) они не переносят.