4. Влияние физических внешних факторов на активность микроорганизмов и тканевых ферментов

К физическим факторам, влияющим на активность микроорганизмов и тканевых ферментов, относятся температура, различные формы лучистой энергии, осмотическое давление, влажность среды.

Температура. Температура среды существенно влияет на активность, скорость роста и размножения, продолжительность жизни микроорганизмов. Причем одни микроорганизмы проявляют наибольшую активность при более низких температурах, другие – при более высоких. В связи с этим, микроорганизмы, составляющие микрофлору сырых пищевых продуктов, разделяют на три группы: психрофильные (психрофилы), мезофильные (мезофиллы) и термофильные (термофилы). Температурный диапазон активности перечисленных микроорганизмов приведен в таблице 4.

Таблица 4 – Температурный диапазон активности микроорганизмов

Из психрофильных микроорганизмов хорошо известны бациллы (палочкообразные бактерии), микрококки (круглые неподвижные клетки), пенициллы (плесневые грибы, которых существует около 250 видов). Наиболее известными мезофиллами являются сальмонеллы (род палочкообразных неподвижных бактерий) и стафилококки (род шариковых неподвижных бактерий). Термофилами являются некоторые молочнокислые бактерии (ацидофильная палочка и др.).

Облучение ультрафиолетовыми лучами. Ультрафиолетовые лучи (УФ-лучи) –

невидимая часть световых лучей с длиной волны 60÷400 ммк (миллимикрон) – обладают губительным для многих микроорганизмов действием. Однако проникающая способность ультрафиолетовых лучей не превышает 0,1 мм. Следовательно, под действием УФ-лучей происходит отмирание микроорганизмов лишь в поверхностном слое продукта. УФ-лучи можно использовать для стерилизации рассола и воды в тонком слое, воздуха, т.к. эти среды проницаемы для УФ-лучей. УФ-лучи действуют накопительно: последняя доза усиливает предыдущую. Под влиянием УФ-облучения пищевые продукты приобретают бактериостатический эффект, т.е. микроорганизмы, попадающие на облученную поверхность продуктов, развиваются и растут медленно, со значительным отклонением от нормы. С понижением температуры среды бактериостатический эффект продлевается.

Осмотическое давление. Микроорганизмы не имеют специальных органов питания и дыхания. Обмен веществ у них происходит путем осмоса через поверхность их тела. Осмос – это диффузия веществ в растворах через полупроницаемую перепонку. Он возникает под действием разности осмотических давлений в двух соседних слоях раствора по обе стороны полупроницаемой перепонки. Осмотическое давление равно избыточному внешнему давлению, которое нужно приложить со стороны раствора, чтобы прекратить осмос. Чем больше разность осмотических давлений, тем с большей силой будет протекать осмос растворенного вещества со стороны большего осмотического давления в сторону меньшего. Осмотическое давление зависит от концентрации среды. Для него применим закон парциальных давлений: в смеси растворенных веществ общее осмотическое давление равно сумме парциальных. Т.о., каждое растворенное вещество из смеси осмотирует в

7

соответствии с собственным парциальным осмотическим давлением. Поэтому поступление питательных веществ в клетку не прекращается даже при их низкой концентрации во внешней среде. Поступившие в клетку питательные вещества усваиваются клеткой, и парциальное давление внутри клетки будет всегда ниже, чем во внешней среде. В естественных благоприятных условиях микроорганизмы живут в средах с различным осмотическим давлением. Однако многие из них чувствительны к нарушению осмотического давления питательной среды из-за изменения ее концентрации, т.к. при этом нарушается нормальный обмен веществ между клеткой микроорганизма и внешней средой. Так, при увеличении концентрации поваренной соли в среде до 3% развитие многих микроорганизмов тормозится, а при увеличении концентрации до 20÷25% оно почти полностью прекращается.

Влажность среды. В клетках большинства микроорганизмов содержится 75÷90% влаги. Микроорганизмы могут развиваться только при достаточной влажности. С понижением влажности среды развитие микроорганизмов замедляется или прекращается. Минимальная влажность для развития бактерий – 20÷30%, для плесневых грибов – 12÷15%. Т.о., обезвоживанием (сушкой) можно полностью предотвратить микробиальную порчу продуктов. Однако многие микроорганизмы обладают большой выносливостью к сушке. Так, например, молочнокислые бактерии сохраняются в сухом виде месяцами, что позволяет применять их в виде сухих заквасок.

8

5. Влияние химических внешних факторов на активность микроорганизмов и тканевых ферментов

Среди химических факторов особое влияние на активность микроорганизмов оказывают химический состав и реакция среды, окислительновосстановительные условия среды.

Состав среды. Рост, развитие и размножение микроорганизмов требуют большого расхода энергии. Потребность организма в энергии удовлетворяется в процессе дыхания. Большинство микроорганизмов в процессе дыхания используют кислород воздуха. Такие микроорганизмы называются аэробными (аэробы). Окислительные реакции сопровождаются выделением различного количества тепловой или другой энергии, которое частично используется микроорганизмами на их жизненные процессы. Конечными продуктами являются углекислый газ и вода. Например, уксуснокислые бактерии в процессе дыхания окисляют этиловый спирт до уксусной кислоты или полностью до углекислого газа и воды.

Другая группа микроорганизмов не нуждается в кислороде воздуха и получает энергию в результате безкислородного дыхания (брожения). Такие микроорганизмы называются анаэробные (анаэробы). Например, при спиртовом брожении сахар распадается на спирт и углекислый газ с выделением теплоты.

Третья группа микроорганизмов может жить как в присутствии, так и при отсутствии кислорода. Они называется факультативные аэробы или анаэробы.

Основные изменения, развивающиеся при хранении продуктов, в том числе и обезвоженных, и приводящие к ухудшению их свойств, также обусловлены действием кислорода воздуха, окисляющего многие составные части продуктов. Для предотвращения этого продукты помещают в герметичную тару, вакуумную упаковку. Вакуумная упаковка

– помещение продуктов в газонепроницаемую упаковку и откачивание из нее воздуха. В этом случае окислительные процессы, протекающие обычно под действием воздуха и ухудшающие качество продукта, резко затормаживаются, поверхностный слой не подсыхает, сохраняется цвет и исходные пищевые свойства продукта. Кроме того, помещая продукты в вакуумную упаковку, можно подавить активность аэробной микрофлоры. Помимо вакуума, для подавления жизнедеятельности микроорганизмов используют также смесь воздуха с углекислым газом, азотом, сернистым газом и пр.

Реакция среды. Изменение реакции среды влияет на электрический заряд поверхности клетки, в связи с чем изменяется ее проницаемость для отдельных ионов. Для большинства плесеней и дрожжей наиболее благоприятна слабокислая среда (рН=3,0÷6,0), для бактерий – нейтральная или слабощелочная (рН=6,5÷8,0). В зависимости от условий среды и физиологических особенностей самих микроорганизмов эти значения могут колебаться. Некоторые микроорганизмы способны сами изменять реакцию среды, выделяя какую-либо органическую кислоту в числе продуктов обмена. Некоторые микроорганизмы при изменении реакции среды погибают, а некоторые способны регулировать реакцию среды, образуя вещества, подкисляющие или подщелачивающие среду. Так, дрожжи в кислой среде вырабатывают нейтральный продукт – этиловый спирт.

9

6. Влияние биологических внешних факторов на активность микроорганизмов и тканевых ферментов

На жизнедеятельность микроорганизмов оказывают влияние другие организмы, живущие в тех же условиях, т.е. развитие микроорганизмов зависит от биологического состава среды. Взаимоотношения между микроорганизмами могут быть различными.

Симбиоз – сожительство, приносящее взаимную пользу. Например, дрожжи и молочнокислые бактерии стимулируют жизнедеятельность другдруга.

Метабиоз – жизнедеятельность одних микроорганизмов способствует развитию других. Например, одни микроорганизмы, расщепляя натуральные белки, создают условия для развития микроорганизмов, способных усваивать только продукты распада белка.

Антагонизм – неблагоприятное влияние одних микроорганизмов на другие. Например, молочнокислые бактерии тормозят развитие гнилостных бактерий.

Паразитизм – развитие одних микроорганизмов за счет других. Паразиты – возбудители различных болезней человека, растений, животных.

10