Концентрация растворенных веществ.

В нормальных условиях внутриклеточное осмотическое давление должно быть выше, чем в питательном субстрате (продукте). Клетка пребывает в состоянии тургора. При повышении концентрации субстрата (за счет соли, сахара) цитоплазма клетки теряет воду, сжимается (плазмолиз) и клетка может погибнуть. Концентрация NaCI -3% может подавлять развитие гнилостных бактерий (главным образом Грам-, палочковидных). Кокки, бациллы, клостридии более устойчивы (до 6-10%). Кроме того, существуют галофилы, которые бывают факультативные (условные) и облигат-ные (строгие). Условные галофилы или солеустойчивая группа - бациллы, клостридии, кокки, дрожжи, плесени. Типичный представитель Staphylococcus aureus хорошо развивается в средах, содержащих 10-15% поваренной соли. Облигатные галофилы - солелюбивые, не растут в отсутствие соли (при концентрации ниже 12%). Типовой вид- Halobacterlum sohnanum. Образует красный пигмент на соленый рыбе. Осмофильные дрожжи развиваются при высоких концентрациях сахара.

Лучистая энергия.

Солнечный свет - нужен для фототрофов остальные виды лучше развиваются в темноте. ИК (инфракрасные лучи) - оказывают только тепловое действие, УФ (ульт­рафиолетовые лучи) - наиболее активная часть солнечного спектра они вызывают фотохимические изменения в молекулах субстрата клетки. Эффективность зависит от дозы, характера облучаемого субстрата, его рН, t°, степени обсемененности и видового состава микрофлоры.УФ-лучи применяются для обеззараживания питьевой воды воздуха лабораторий, лечебных и производственных помещений, хо­лодильных камер и т.д. В течение 6 часов может быть уничтожено до 80% бактерий и плесеней, находящихся в воздухе.

Радиоактивное излучение (гамма лучи) вызывают ионизацию атомов и молекул, сопровождающуюся разрушением молекулярных структур. Смертельная доза для микроорганизмов в сотни и тысячи раз выше, чем для животных. Наиболее чувстви­тельны к действию излучений ферментные системы, ДНК, при этом образуются атомарный водород, свободные радикалы, перекиси. Возникают реакции, несвойст­венные живой клетке. Наступают необратимые изменения, приводящие к гибели клетки. Радиоустойчивость различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. Для вегетативных клеток бактерий губительная доза лежит в пределах от 10 тыс. до 300 тыс. рад. (рад - единица измерения дозы ионизирующих излучений, она равна 100 эрг, поглощенным 1 г облучаемого объекта). Чувствительны к облуче­нию кишечная палочка, протей, сальмонеллы, Pseudomonas (т.е. Грам- бактерии). Более устойчивы микрококки, споры бактерий, дрожжи (дозы от 500 тыс. до 1 млн. рад). Радуризация - частичное уничтожение микрофлоры на пищевых продуктах (в т. ч. плодах, овощах, ягодах) путем обработки гамма-лучами. При этом увеличива­ются сроки хранения.

Радиоволны - электромагнитные волны разной длины. Короткие и ультракорот­кие (от 10 м до 1 мм). При прохождении через среду вызывают в ней токи ВЧ и СВЧ, дающие тепловой эффект. Продукт в токах ВЧ и СВЧ нагревается быстро и равно­мерно по всей массе. Вода в стакане закипает в течение 2-3 сек. Рыба (1 кг) варится 2 минуты, мясо - 2,5 минуты и т. д. Этот способ весьма перспективен для пастериза­ции и стерилизации продуктов, в частности для плодово-ягодных консервов (компо­тов, соков и пр.). По сравнению с обычной паровой стерилизацией в автоклавах плоды и ягоды, благодаря значительному сокращению срока нагревания (1-3 мин) до t = 90-100°С, гораздо лучше сохраняют свои первоначальные свойства (аромат, вкус, цвет, витамины и пр.) при обеспечении достаточной стерильности.

Ультразвук - механические колебания с частотами более 20 тыс. колебаний/сек.

УЗ-волны обладают большой механической энергией и вызывают ряд физических, химических и биологических изменений в живой клетке (коагуляция белков, инакти­вация ферментов и др.). Эффективность действия УЗ зависит от природы организ­мов, частоты колебаний и других факторов. Шаровидные микробы (кокки) более устойчивы,чем палочковидные.Достаточно устойчивы дрожжи (ложные), особенно устойчивы споры бацилл.

Эффективность действия УЗ при одной и той же интенсивности и частоте колебаний зависит от продолжительности воздействия, химического состава среды, ее вязкости, рН, t, обсемененности.

Реакция среды (рН).

Жизнедеятельность микроорганизмов возможна лишь в определенных границах рН. Для грибов и дрожжей характерна слабокислая среда - рН 4,5-5,5. Большинст­во бактерий существуют в диапазоне рН 6,8-7,3, т.е. нейтральной или слабощелоч­ной. Плесневые грибы могут развиваться в широком диапазоне рН (1,2 - 11,0). Кислая среда более губительна, чем щелочная. Особенно губительна кислая среда для гнилостных бактерий и вызывающих пищевые отравления. Более устойчивы бактерии, которые сами в процессе жизнедеятельности образуют кислоты (уксусно­кислые, молочнокислые). Некоторые виды дрожжей, плесневых грибов регулируют реакцию среды (подкисляют или подщелачивают). Некоторые кислоты оказывают губительное действие на микроорганизмы не только за счет низкого значения рН, но и за счет токсичности недиссоциированных молекул воды. По данным Роуэ, подав­ляющее влияние низкого значения рН на микробную клетку объясняется взаимодей­ствием ионов водорода с пермеазами, которые инактивируются, вследствие чего нарушается питание клетки.

Известно, что антимикробное действие кислой реакции увеличивается пропорци­онально степени диссоциации кислот. Но такая закономерность характерна только для неорганических кислот с высокой степенью диссоциации. Слабодиссоциирую­щие органические кислоты оказывают антимикробное действие, по-видимому, не за счет рН, а за счет токсичности недиссоциированных молекул. Например, при одина­ковом значении рН (при эквивалентной концентрации Н+) антимикробное действие бензойной и уксусной кислот оказалось значительно более высоким по сравнению с соляной и серной кислотами. Пропионовая, сорбиновая, уксусная кислоты применя­ются в практике пищевой промышленности как консерванты. Они используются в процессах квашения, маринования.

 

Химические вещества (антисептики).

 

Соли тяжелых металлов (золото, серебро, ртуть, медь и др.) даже в ничтожно малых концентрациях оказывают губительное действие на микроорганизмы. Ограниченное применение на практике имеет серебро. Бактерицидное действие проявляют многие окислители: хлор, йод, перекись водорода, перманганат калия, неорганические кислоты: сернистая, борная и др., а также газы: СО₂, SO₂и др., органические соединения: формалин, фенолы (карболовая кислота), спирты, кислоты (салициловая, сорбиновая, бензойная и др.)- Механизм действия антисептиков раз­личен. Соли тяжелых металлов, формалин, фенолы вызывают коагуляцию белков и являются ферментными ядами. Спирты, эфиры растворяют липиды клеточных мем­бран. Окислители разрушают ферментные системы. Многие антисептики использу­ют как дезинфицирующие средства в сельском хозяйстве, промышленности, меди­цине, быту. Хлор и его соединения - используют особенно широко. Применение ан­тисептиков для консервирования пищевых продуктов строго ограничено. (Бензойнокислый натрий, SO₂ (сульфитация плодов, ягод), сорбиновая кислота в дозах до 0,1% к массе продукта), Пропионовая кислота эффективна для обработки оберточ­ных материалов (от плесеней). РГС (N₂ = 88%, С0₂ = 11%, О₂ = 1%) используется для сохранения зерна, кормов, плодов, овощей. Широкое распространение получи­ло копчение.

Биологические факторы.

Взаимоотношения микроорганизмов с другими живыми организмами в среде. В естественных условиях обитания, на сырье и пищевых продуктах совместно развиваются разнообразные виды микроорганизмов. Между ними устанавливаются многообразные взаимоотношения.

Симбиоз - взаимная польза (кефирные "грибки", закваски типа жидких дрожжей) и др.

Метабиоз - развитие одних видов за счет продуктов жизнедеятельности других, без причинения им вреда (последовательное расщепление белков, углеводов, липидов и т. д.).

Паразитизм - развитие микроорганизмов за счет других живых организмов (возбудители болезний человека, животных, растений). Вирусы, фаги.

Антагонизм - взаимоотношения, когда один вид угнетает развитие или вызывает гибель другого вида (антибиотики, использование антагонизма в пищевой промышленности).