Наука об их питании, дыхании, росте, развитии, размножении, взаимодействии с окружающей средой и реакциях на внешние раздражители.

Микробиология - относительно молодая наука, ее история насчитывает не более 300 лет. В истории микробиологии можно выделить два периода: морфологический и физиологический. Первый связан с именем голландца Антония ван Левенгука (1632-1723), который в конце XVII в. создал первые микроскопы, увеличивающие предметы в 160-300 раз. Второй связан с именем великого французского ученого Луи Пастера (1822-1895), которым были сделаны следующие открытия: 1857 - брожение, 1860 - самопроизвольное зарождение, 1865 - болезни пива и вина, 1868 - болезни шелковичных червей, 1881 - зараза и вакцина, 1885 - предохранение от бешенства.

Эти 6 открытий послужили фундаментом дальнейшего развития микробиологической науки. Немецкий бактериолог Роберт Кох (1843-1910) внес большой вклад в микробиологию, разработав методы исследования микробов и питательные среды для их выращивания. Он открыл возбудителей туберкулеза и холеры.

Развитие микробиологии связано и с именами выдающихся русских ученых. И. И. Мечников (1845-1916) открыл защитные свойства организма (явление фагоцитоза), создал учение о невосприимчивости (иммунитете) организма к заразным заболеваниям. С. Н. Виноградский (1856-1953) - основоположник учения о роли микробов в плодородии почвы. Д. И. Ивановский (1864-1920) впервые обнаружил существование ультрамалых микробов-вирусов, положил начало науке по изучению фильтрующихся вирусов - вирусологии. Наука о вирусах достигла большого развития с изобретением академиком А. А. Лебедевым электронного микроскопа. Н. Ф. Гамалея (1859-1949) впервые установил существование паразитов - микробов-бактериофагов.

Изучение курса ставит задачей дать специалистам знания, необходимые для практической деятельности, исходя из того, что современные методы сохранения пищевых продуктов основаны, главным образом, на изучении жизнедеятельности микроорганизмов. Кроме того, многие микроорганизмы весьма широко используются в различных отраслях пищевой промышленности при изготовлении пищевых продуктов, для улучшения их качества и интенсификации технологических операций.

Без знаний по микробиологии и санитарии невозможно осуществлять и совершенствовать микробиологический и санитарный контроль магазинов, разрабатывать эффективные меры по предотвращению развития и уничтожению посторонней нежелательной микрофлоры, а также обеспечивать население доброкачественными продуктами питания.

 

 

	ННадцарства
Прокариоты	Эукариоты	Акариоты
	Царства
Бактерии	Животные Растения Грибы	Вирусы

 

 

 

Бактерии

 

В мире микроорганизмов бактерии по численности (около 4000 видов) и разнообразию осуществляемых ими химических превращений занимают ведущее место. Существуют три основные формы бактерий (см. рис. 1): шаровидная, палочковидная и извитая, или спиралевидная.

Размеры бактерий ничтожно малы, поперечное сечение клеток большинства бактерий не превышает 0,5-0,8 мкм, средняя длина палочковидных бактерий от 0,5 до 3 мкм. Объем бактериальной клетки в среднем составляет 0,07 мкм³, масса -
-5~10^-12 г. В 1 мм³ может содержаться до 109 бактериальных клеток. Размеры и форма тела бактерий могут значительно изменяться под влиянием различных факторов внешней среды.

Между строением бактерий и строением высших форм живых организмов имеется существенная разница. Высшие организмы построены сложно в них различают органы, состоящие из тканей, которые в свою очередь сложены из отдельных клеток. Бактерии же представлены лишь одной клеткой, которая и является полностью самостоятельным организмом.

Схема строения клетки бактерий (см. рис. 2):
1- клеточная оболочка;
2- нити ДНК (диффузное ядро);
3- цитоплазма;
4- рибосомы;
5- лизосомы;
6- жгутики;

Клетка снаружи покрыта жесткой клеточной стенкой. Она придает форму клетке, предохраняет ее от неблагоприятных внешних тепловых и механических воздействий, защищает клетку от проникновения в нее избытка воды. Она обладает свойством полупроницаемости - через нее питательные вещества проникают в клетку, а продукты жизнедеятельности (продукты обмена) выходят в окружающую среду. Функция регулятора обмена веществ присуща всей оболочке, но в большей мере - цитоплазматической мембране. Нарушение ее целостности приводит к гибели клетки. У некоторых бактерий цитоплазматическая мембрана образует впячивания внутрь клетки мезосомы. В них протекают энергетические процессы-освобождение энергии в результате окисления некоторой части органических веществ пищи.

Цитоплазма - прозрачная, полужидкая масса белковой природы. Она содержит воду до 70-80% от массы клетки, ферменты, аминокислоты, набор РНК, субстраты и продукты обмена веществ клетки. В цитоплазме располагаются остальные жизненно важные структуры клетки - нуклеоид, рибосомы, а также запасные вещества различной природы. Нити ДНК, или нуклеоид, представляют собой ядерный аппарат прокариот. Это компактное образование, занимающее центральную область в цитоплазме, состоящее из двойной спирально закрученной нити ДНК. В развернутом виде нить ДНК может иметь длину более 1 мм, т. е. почти в 1000 раз больше длины бактериальной клетки. ДНК является носителем информации о наследственных свойствах клетки. Именно ядро ответственно за передачу всех признаков родительских организмов потомству (форма, типичные размеры, физиологические свойства и др.).

Рибосомы - небольшие гранулы, рассеянные в цитоплазме, состоящие из РНК (60%) и белка (40%). Они играют очень важную физиологическую роль, поскольку в них осуществляется синтез клеточных белков из поступающих веществ. В молодых клетках наблюдается повышенное содержание рибосом. В клетках бактерий, помимо обязательных клеточных структур, имеются включения запасных питательных веществ. Они накапливаются при избытке тех или иных питательных веществ в среде, а расходуются при голодании клетки. Они имеют вид гранул или капелек. Гранулы могут быть представлены крахмалом, гликогеном, белком волютином. Запасной жир образует мелкие шарообразные капли. <p< font=""> Способностью к движению обладает примерно 1/5 часть бактерий. Это в основном многие палочковидные и все извитые формы бактерий. </p<>

Неподвижными являются почти все шаровидные бактерии (кокки). Чаще всего движение осуществляется с помощью жгутиков - тонких нитей толщиной 10-20 нм, состоящих из особого белка флагеллина. Длина жгутиков во много раз может превышать длину клетки. Скорость перемещения бактерий с помощью жгутиков высока (20-60 мкм/с). Характер расположения жгутиков на поверхности клетки является одним из признаков классификации бактерий.

Способность к движению позволяет бактериям переместиться в ту область среды, в которой условия для их роста и размножения (концентрация питательных веществ и кислорода в среде, освещенность и др.) наиболее оптимальны.

Основной отличительной особенностью живых организмов от неживой природы являются рост и размножение. Рост - это физиологический процесс, в ходе которого увеличиваются размеры и масса клетки. Рост бактериальной клетки ограничен, и, достигнув определенной величины, она перестает расти. Начинается процесс размножения, т. е. увеличение числа особей (клеток), когда от материнской клетки отделяется дочерняя. Размножаются бактерии в благоприятных для их развития условиях путем деления клетки на две части каждые 20-30 мин. Их способность к размножению колоссальна.
Так, одна бактерия за сутки может дать около 70 поколений, а через пять суток образующаяся масса клеток может заполнить собой бассейны всех морей и океанов. Скорость размножения зависит от температуры, условий питания и других факторов. Так, быстрое скисание молока, оставленного в теплом месте, происходит в результате размножения молочнокислых бактерий. Очень быстро портятся также мясные, рыбные продукты.

В неблагоприятных условиях (повышение или понижение температуры, высушивание и т. д.) большинство бактерий, которые могут находиться только в вегетативном ("вегета" - жизнь) состоянии, погибает, но некоторые из них превращаются в споры - покоящимся клетки. В споровом состоянии бактерии жизнеспособны, но не жизнедеятельны (состояние "анабиоза" - подавления жизни), они не нуждаются в питании, не способны размножаться.

Способностью образовывать споры обладают почти исключительно палочковидные бактерии. В каждой бактериальной клетке образуется только одна спора. Споры необычайно устойчивы к воздействию температуры, например, споры возбудителя - тяжелого пищевого отравления - ботулизма - выдерживают нагревание до 100°С в течение 5-6 ч. Споры выносят высушивание, воздействие ультрафиолетовых веществ и т. п. Такая исключительная устойчивость бактериальных спор к высоким температурам нередко является причиной порчи продуктов, подвергавшихся тепловой обработке (баночные консервы, жареные и вареные изделия).

Термостойкость спор можно объяснить сравнительно невысоким содержанием свободной воды в их цитоплазме. Плотная многослойная оболочка хорошо защищает споры от проникновения вредных веществ. Споры бактерий могут сохранять жизнеспособность десятки и даже сотни лет. Попав в благоприятные условия, спора поглощает воду и набухает, ее термоустойчивость снижается, возрастает активность ферментов, под действием которых растворяются оболочки, и спора прорастает в вегетативную клетку.

Порчу пищевых продуктов вызывают лишь вегетативные клетки бактерий. Поэтому необходимо знать условия, способствующие образованию спор и их прорастанию в вегетативные клетки, чтобы правильно выбрать способ обработки пищевых продуктов с целью предотвращения их порчи под влиянием бактерий.

Систематика бактерий заключается в распределении их по отдельным группам, каждая из которых имеет свое название: класс - порядок - семейство - род - вид. Самой мелкой единицей классификации является вид - группа организмов, наделенная общими стабильными признаками и происходящая от общего предка. По принятым в биологии правилам, название бактерий дается на латинском языке и состоит из двух слов. Первое слово обозначает род, к которому принадлежит данная бактерия, второе - название Вида.
Родовое название пишется с прописной буквы, видовое - со строчной, например Streptococcus lactis. Эта бактерия относится к шаровидным, образующим цепочки (род Streptococcus). Они вызывают скисание молока в результате сбраживания молочного сахара (лактозы) в молочную кислоту, отсюда видовое название lactis.

 

Физиология микроорганизмов

Метаболизм

 

Основу жизнедеятельности микроорганизмов, как и всех живых существ, составляет обмен веществ. Обмен веществ (метаболизм) - это совокупность химических превращений веществ, которые протекают в клетке в тесном взаимодействии с окружающей средой. Обмен веществ у микроорганизмов слагается из процессов двух типов: процессов конструктивного обмена (питание) и энергетического (дыхание).

Конструктивный обмен (питание)

Энергетический обмен (дыхание)

 

 

Ферменты (энзимы)

 

• Простые (протеины) - по химической природе ферменты бывают однокомпонентные - состоящие только из белка, называемые протеинами.
• Сложные (протеиды) - двухкомпонентные ферменты, состоящие из белковой и небелковой частей. Небелковая часть (простетическая группа) у ряда ферментов представлена тем или иным витамином.
• Конституитивные - ферменты, присущие данному микроорганизму и входящие в число компонентов его клетки, называются конститутивными.
• Адаптивные - ферменты индуцируемые (адаптивные),вырабатываются клеткой только при добавлении к среде вещества (индуктора), стимулирующего синтез данного фермента. В этих условиях микроорганизм синтезирует фермент, которым он не обладал.
• Экзоферменты - ферменты, которые выделяются клеткой во внешнюю среду.
• Эндоферменты - ферменты, которые прочно связаны с внутренними структурами клетки и действуют внутри нее.

· Химический состав клетки микроорганизмов

·

· По составу веществ клетки микроорганизмов мало чем отличаются от клеток животных и растений. В них содержится 75-85% воды, остальные 15-25% составляет сухое вещество. Вода в клетке находится в свободном и в связанном состоянии. Связанная вода входит в состав коллоидов клетки (белки, полисахариды и др.) и с трудом высвобождается из них. Свободная вода участвует в химических реакциях, служит растворителем для различных соединений, образующихся в клетке в процессе обмена веществ.

· Сухое вещество клетки состоит из органических и минеральных веществ. Если содержание сухого вещества принять за 100 %, то на долю минеральных веществ приходится 2-14%, остальная часть сухого вещества представлена органическими соединениями: белки - до 52%, полисахариды - до 17%, нуклеиновые кислоты: РНК до 16% и ДНК до 3% липиды - до 9%.

· Эти соединения входят в состав различных клеточных структур микроорганизмов и выполняют важные физиологические функции. В клетках микроорганизмов находятся и другие вещества - органические кислоты, их соли, пигменты, витамины и др.

 

Питание микроорганизмов

 

Микроорганизмы не имеют специальных органов питания. Поступление питательных веществ и воды в клетку и выделение продуктов обмена во внешнюю среду происходит через всю поверхность клеток.
Вещества питательной среды могут поступать в клетку только в растворенном состоянии и в растворенном же состоянии из нее выделяются продукты жизнедеятельности.

Клеточная стенка (оболочка) проницаема и задерживает лишь макромолекулы. Цитоплазматическая мембрана обладает полупроницаемостью. Проникновение питательных веществ в клетку всегда осуществляется однотипно за счет явлений осмоса и диффузии. Явление осмоса всегда возникает там, где есть два раствора с разной концентрацией веществ, разделенных между собой полупроницаемой мембраной.

Проникновение через полупроницаемую перегородку воды и растворенных в ней веществ происходит по-разному. Вода всегда стремится в сторону большей концентрации, чтобы разбавить раствор. Скорость движения будет тем больше, чем больше будет разность концентраций растворенных веществ по обе стороны по полупроницаемой мембраны. Каждое растворенное вещество движется в ту сторону, где его концентрация ниже. Движущей силой будет возникшее осмотическое давление - т. е. та энергия, с какой оба вещества будут стремиться выравнять свою концентрацию.

В жизнедеятельную микробную клетку вещества пищи поступают непрерывно, так как часть из них, проникнув в нее, вовлекается в различные биохимические процессы и под влиянием ферментов, содержащихся в клетке, превращается в другие, более сложные нерастворимые или слаборастворимые вещества, входящие в состав тела клетки. Другая же часть веществ в процессе диссимиляции превращается в более простые соединения. Таким образом, концентрация каждого вещества в нормальных условиях никогда не уравнивается внутри и вне клетки в процессе питания, и поступление его в клетку осуществляется непрерывно.

В зависимости от концентрации веществ в окружающей среде микробная клетка может находиться в трех состояниях:

1. Тургop - если осмотическое давление микробных клеток, обусловленное растворенными в клеточном соке веществами, несколько выше, чем в среде, то за счет притока из нее воды в клетке создается определенное упругое напряжение. Протопласт клетки при этом прижимается к клеточной оболочке, слегка растягивая ее. Это состояние является нормальным и наиболее благоприятным для жизнедеятельности клетки.
   Находясь на пищевых продуктах в таком состоянии, микробы проявляют большую активность и быстро вызывают порчу. Поэтому в пищевой промышленности часто используются такие методы консервирования пищевых продуктов, как сушка и вяление, чтобы микробы не переходили в состояние тургора и не вызывали их порчу.
2. Плазмолиз - если микроорганизм попадает в субстрат, осмотическое давление которого выше, чем в клетке, то цитоплазма отдает воду во внешнюю среду. Питательные вещества в клетку не поступают, содержимое клетки уменьшается в объеме, и протопласт отстает от клеточной оболочки. Это явление широко используется в пищевой промышленности, когда продукты питания консервируются сахаром и солью.
3. Плазмомтис - явление, обратное плазмолизу. Наступает при чрезмерно низком осмотическом давлении внешней среды, когда вследствие высокой разности осмотических давлений цитоплазма быстро переполняется водой. Это может привести к разрыву клеточной оболочки, что наблюдается, например, при помещении бактерий в дистиллированную воду.

Требования большинства микроорганизмов к источникам питания разнообразны. Однако, учитывая некоторые общие особенности питания микробов, их принято делить на две группы:

1. Аутотрофы - питаются, подобно зеленым растениям, минеральными веществами, синтезируя из этих простых веществ все сложные компоненты клетки (см. рис. 11). Аутотрофные (от греч. autos - сам, trophe - пища) микроорганизмы способны в качестве единственного источника углерода для синтеза органических веществ тела использовать углекислоту и ее соли.
   углекислый газ, как и зеленые растения, используя солнечную энергию, их называют - фотосинтезирующими. К ним относятся некоторые пигментные бактерии, например зеленые и пурпурные серобактерии.
   Другие автотрофные микроорганизмы в процессе синтеза органических соединений используют энергию химических реакций окисления некоторых минеральных веществ. Такие микроорганизмы называют хемосинтезирующими. К ним относятся бактерии, окисляющие водород с образованием воды (водородные бактерии), аммиак в азотную кислоту (нитрифицирующие бактерии), сероводород до серной кислоты (бесцветные серобактерии), а также закисное железо в окисное (железобактерии).
2. Гетеротрофы (от греч. heleros - другой) - подобно животным организмам нуждаются в органических соединениях, которые служат одновременно источником углерода и энергии. Их подразделяют на две группы:

• Сапрофиты (от греч. sapros - гнилой, phyion - растение) они и живут за счет использования органических веществ различных субстратов животного и растительного происхождения. К ним относятся все те микробы, которые разлагают органические вещества в природе (в почве,воде), вызывают порчу пищевых продуктов или используются в процессах переработки растительного и животного сырья.
• Паразиты - они способны развиваться только в теле других организмов, питаясь органическими веществами, входящими в состав последних. К паразитам принадлежат возбудители заболеваний человека, животных и растений.

 

 

Дыхание микроорганизмов

 

Описанные выше процессы ассимиляции пищи протекают с затратой энергии. Потребность в энергии обеспечивается процессами энергетического обмена, сущность которых заключается в окислении органических веществ, сопровождаемом выделением энергии. Получаемые при этом продукты окисления выделяются в окружающую среду. Окисление веществ может происходить разными путями:

• прямым, т.е. присоединением к веществу кислорода;
• непрямым, т.е. дегидрогенированием (отнятием водорода).

Способы получения энергии у микроорганизмов разнообразны.
В 1861 г, французский ученый Л. Пастер впервые обратил внимание на уникальную способность микроорганизмов развиваться без доступа кислорода, в то время как все высшие организмы - растения и животные - могут жить только в атмосфере, содержащей кислород.
По этому признаку (по типам дыхания) Л. Пастер разделил микроорганизмы на две группы - аэробы и анаэробы.

Аэробы для получения энергии осуществляют окисление органического материала кислородом воздуха. К ним относятся грибы, некоторые дрожжи, многие бактерии и водоросли. Многие аэробы окисляют органические вещества полностью, выделяя в виде конечных продуктов СО₂ и H₂O.
При неполном окислении энергетического материала высвобождается соответственно меньшее количество энергии. Часть потенциальной энергии окисляемого вещества остается в продуктах неполного окисления.

Анаэробы - это микроорганизмы, способные к дыханию без использования свободного кислорода. Анаэробный процесс дыхания у микроорганизмов происходит за счет отнятия у субстрата водорода. Типичные анаэробные дыхательные процессы принято называть брожениями. Примерами такого типа получения энергии могут служить спиртовое, молочнокислое и маслянокислое брожения.

Отношение анаэробных микроорганизмов к кислороду различно. Одни из них совсем не переносят кислорода и носят название облигатных, или строгих, анаэробов. К ним относятся возбудители маслянокислого брожения, столбнячная палочка, возбудители ботулизма. Другие микробы могут развиваться как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Их называют факультативными, или условными анаэробами; это молочнокислые бактерии, кишечная палочка, протей, дрожжи и др.

В энергетическом отношении аэробное дыхание во много раз выгоднее анаэробного. Так, при аэробном процессе окисления глюкозы до углекислого газа и воды высвобождается примерно, в 25 раз больше энергии, чем при анаэробном процессе (например, спиртовом брожении). Это объясняется тем, что конечные продукты, получающиеся в результате анаэробного окисления, всегда представляют собой сложные органические соединения, имеющие большой запас энергии - спирты, Кислоты и др. В связи с этим многие процессы брожения находят применение для получения ценных пищевых и технических продуктов.

Жизнедеятельность микробов находится в зависимости от условий окружающей среды. Создавая те или иные условия в среде, где развиваются микроорганизмы, можно способствовать развитию полезных и подавлять жизнедеятельность вредных микробов. Большинство пищевых продуктов по химическому составу представляют собой благоприятную питательную среду для различных микроорганизмов. Поэтому очень важно обратить внимание на то, что пищевые продукты могут хорошо сохраняться только при создании неблагоприятных условий для развития в них вредных микробов.

При изучении этого раздела курса следует уяснить природу воздействия на микроорганизмы отдельных факторов окружающей среды, практическое использование каждого фактора в производстве и при хранении пищевых продуктов. Также необходимо знать кардинальные точки действия любого фактора (минимум, максимум, оптимум), так как данные о них и их функциях лежат в основе умения управлять микробиологическими процессами.

Оптимум – величина, при которой лучше всего проявляются отдельные функции микроорганизма и его жизнедеятельность в целом.
Максимум и минимум – верхний и нижний пределы величины фактора, выше и ниже которой жизнедеятельность организма почти не проявляется.
Пороговый эффект – неожиданно, без каких бы то ни было предупреждающих сигналов, следующее даже небольшое изменение во влиянии фактора внешней среды может оказаться критическим.

Влияние физических факторовВлияние химических факторов

Физические факторы

 

Температура Влажность Концентрация веществ Излучения

Температура

 

Температура - один из главных факторов, определяющих развитие микроорганизмов. Интервал между максимальными и минимальными значениями у разных микроорганизмов неодинаков. Например, пределы развития плесневых грибов составляют от -8°С до 60°С, т.е. интервал составляет почти 70°С, тогда как у других он равен всего 1-2°С (менингококки). В зависимости от оптимальной температуры развития микробы подразделяются на группы.

Психрофилы (от греч. psychria - холод, phileo - люблю), или холодолюбивые микроорганизмы, хорошо растут при относительно низких температурах. Для них характерны: минимум (-10-0°С), оптимум (10-15°С), максимум (около 30°С). К ним относятся микробы, обитающие в почве полярных стран, в северных морях, на охлажденных и замороженных продуктах.

Термофилы (от греч. therme - тепло, жар), или теплолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно высоких температурах. Для них характерны: минимум (около 30°С), оптимум (50-65°С), максимум (70-80°С), а для некоторых и более. Обитают они в некоторых почвах, пищеварительном тракте животных, горячих источниках, в почве южных широт.

Мезофилы (от греч. mesos - средний) - микроорганизмы, для которых температурный минимум лежит около 5-10°С, оптимум - около 25-35°С, максимум - в пределах 40-50°С. Представители этой группы чаще остальных вызывают порчу пищевых продуктов, хранящихся без охлаждения.

Влияние высоких температур. Температуры, превышающие максимальные, действуют на микробы губительно. Высокие температуры микроорганизмы переносят значительно хуже, чем низкие. Более устойчивы к нагреванию термофилы, обладающие повышенной термоустойчивостью. Термоустойчивость - это способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный максимум их развития. Термоустойчивость связана с наличием у микроорганизмов спор. Наиболее термоустойчивыми являются споры бактерий. Во влажной среде их гибель наступает при 120-130°С через 20-30 мин, в сухом состоянии - при 60-170°С - через 1-2 ч. На губительном действии высоких температур основаны различные методы уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах. Это кипячение, варка, бланширование, обжарка, а также пастеризация и стерилизация.

Стерилизация - это процесс полного уничтожения микроорганизмов, в том числе и спорообразующих, под действием высоких температур. Существует много приемов и методов стерилизации. Чаще всего ее проводят в специальных котлах-автоклавах. За счет герметизации и накапливания образующегося при нагреве пара в них создается повышенное давление и температура кипения воды повышается. При избыточном давлении в 0,5 атм. она равна 112, 1 атм. - 121°С и т.д. Существуют различные способы стерилизации: термическая - кипячением, прокаливанием в пламени, горячим воздухом, насыщенным паром под давлением (автоклавирование), текучим паром; холодная - фильтрованием (через фильтры, которые задерживают бактерии).
Стерилизацией пользуются при производстве мясных, рыбных, овощных и крупяных консервов и т.д. Эффект стерилизации зависит от количественного и качественного состава микрофлоры субстрата, его химического состава, консистенции. Чем выше обсемененность сырья, особенно споровыми формами, чем больше жира в продукте, чем больше масса и крупнее куски стерилизуемого продукта, тем эффект стерилизации слабее. Наличие в продукте кислот и солей ускоряет гибель микробов.

Пастеризация - это нагревание продукта чаще при температуре 63-80°С в течение 20-40 мин. Иногда пастеризацию проводят кратковременным (в течение нескольких секунд) нагреванием до 90-100°С. При пастеризации погибают не все микроорганизмы. Некоторые термоустойчивые бактерии, а также споры многих бактерий остаются живыми. В связи с этим пастеризованные продукты следует немедленно охлаждать до температуры не выше 10°С и хранить на холоде, чтобы задержать прорастание спор и развитие сохранившихся клеток. Пастеризуют молоко, вино, пиво, икру, фруктовые соки и некоторые другие продукты.

Влияние низких температур. К низкой температуре микроорганизмы более устойчивы. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микробов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибель самих клеток чаще всего не наступает, они переходят в состояние анабиоза ("скрытой жизни"). В таком состоянии многие микроорганизмы, и особенно их споры, остаются жизнеспособными длительное время. При повышении температуры споры прорастают в вегетативные клетки и начинают активно размножаться.
Низкие температуры используют для сохранения скоропортящихся продуктов. Их хранят либо в охлажденном состоянии - при температуре от 10°С до -2°С, либо в замороженном виде - при температуре от -12 до -30°С. При охлаждении продуктов лучше, чем при замораживании, сохраняются их натуральные свойства, однако рост на них микроорганизмов не исключается, а лишь замедляется, поэтому сроки хранения таких продуктов непродолжительны. Гибель микроорганизмов при замораживании в основном обусловлена температурой и скоростью замораживания.
Особенно для микробов губительно медленное замораживание. При хранении замороженных продуктов развитие в них микроорганизмов исключительно, поэтому они сохраняются доброкачественными значительно дольше, чем охлажденные. Губительно действуют на микроорганизмы повторное замораживание и оттаивание.

Влажность

 

Влажность среды оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов. Вода входит в состав из клеток (до 85%) и поддерживает тургорное давление в них. Кроме того, многие питательные вещества могут проникать внутрь клетки лишь в растворенном состоянии, и в растворенном виде удаляются из клетки продукты обмена веществ. Поэтому с уменьшением содержания воды в субстрате интенсивность развития микробов падает, а при уменьшении содержания воды ниже определенного предела их развитие может прекратиться совсем. Считают, что минимальная влажность среды, при которой возможно еще развитие бактерий, равна 20-30%, а для многих плесеней - 11-13%, а в отдельных случаях даже 6% (хлопковое волокно).
Потребность во влаге у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. Различают микроорганизмы гидрофиты - влаголюбивые, мезофиты - средне влаголюбивые и ксерофиты - сухолюбивые. Бактерии и дрожжи в преобладающем большинстве гидрофиты.

В связи с замедлением жизнедеятельности бактерий при высушивании сушку применяют как средство консервирования зерновых, крупяных товаров, мяса, рыбы, фруктов, овощей и др. Сухие продукты всегда содержат более или менее значительное количество различных микроорганизмов. В высушенном состоянии они хотя и не проявляют своей жизнедеятельности, но многие сохраняют жизнеспособность в течение более или менее длительного времени. Например, брюшнотифозные и туберкулезные бактерии, многие стафилококки могут сохраняться в сухом виде неделями и месяцами, высушенные молочнокислые бактерии сохраняются жизнеспособными годами (отсюда возможность применять сухие молочные закваски). Для сохранения сухих продуктов без порчи большое значение имеют относительная влажность, температура и соблюдение товарного соседства между продуктами при хранении, так как продукты, богатые влагой, легко ее теряют, а сухие обладают способностью поглощать влагу.
Широко применяется метод леофильной сушки молочнокислых заквасок и других культур микроорганизмов. Высушивание ведется при температуре ниже нуля. При этом микроорганизмы не гибнут, а переходят в анабиотическое состояние, в котором могут находиться продолжительное время. Одним из методов консервирования пищевых продуктов является сублимация - обезвоживание при низкой температуре и высоком вакууме, которое сопровождается испарением воды, быстрым охлаждением и замораживанием. Образовавшийся в продукте лед легко возгоняется, минуя жидкую фазу. Продолжительность сохранения пищевых продуктов более - 2 лет. Сублимационная сушка обеспечивает сохранение всех сахаров, витаминов, ферментов и других компонентов. Высушивание в вакууме при низкой температуре не убивает бактерии и вирусы.

Концентрация веществ

 

Для жизнедеятельности микроорганизмов большое значение имеет осмотическое давление среды, которое определяется концентрацией растворенных в ней веществ. Находясь в субстратах с высоким осмотическим давлением, микроорганизмы не могут осуществлять нормальный обмен веществ. Значительная часть воды из цитоплазмы уходит в окружающую среду. Клетка обезвоживается, и наступает, состояние плазмолиза. На этом основаны некоторые способы сохранения различных продуктов с помощью концентрированных растворов сахара и соли. При добавлении в продукт 12%-ной поваренной соли существенно замедляется развитие многих микроорганизмов, а при 20%-ном содержании соли жизнедеятельность почти всех микробов прекращается полностью. При использовании в целях консервирования сахара (варенье, джем, повидло и др.) для достижения необходимого эффекта его добавляют в значительно больших количествах - около 70%.
Применение концентрированных растворов сахара или соли для сохранения ягод, плодов, овощей, мяса, рыбы и др. фактически является процессом сушки продукта посредством осмоса, поскольку при этом одновременно возникают два противотока: из раствора в продукт диффундирует растворенное вещество (соль, сахар), а из продукта в раствор - вода. В продукте происходит снижение активности воды, что делает среду неблагоприятной для развития микроорганизмов и предотвращает порчу продукта.

Среди микроорганизмов имеются осмофильные, которые способны развиваться в сильноконцентрированных средах. Например, хорошо переносят большие концентрации сахара некоторые дрожжи, стафилококки, плесневые грибы. Микробы, устойчивые к высоким концентрациям поваренной соли, носят название галофильных (солелюбивые). Соленые товары следует хранить при низких температурах, чтобы задержать развитие на них микроорганизмов.

Излучения

 

Различные формы лучистой энергии, распространяющейся в пространстве в виде электромагнитных волн, обладают разнообразным физическим, химическим и биологическим действием. Различен и характер ее воздействия на микроорганизмы. Под их влиянием в клетках или в субстрате происходят физические или химические изменения. Чтобы излучение подействовало на какое-либо вещество живой клетки, оно должно этим веществом поглощаться. Следовательно, для эффективности облучения большое значение имеют проникающая способность лучей, а также длина его волны и его доза.

Свет - рассеянный солнечный свет мало влияет на жизнедеятельность микробов, но прямой солнечный свет вызывает довольно быструю гибель большинства из них. Наиболее заметным бактериоубивающим (бактерицидным) действием обладает часть светового спектра с короткими длинами волн (ультрафиолетовая, фиолетовая, голубая).

Ультрафиолетовые лучи - вызывают либо гибель, либо мутации микроорганизмов в зависимости от вида микробов, дозы и продолжительности облучения.
Споры бактерий значительно устойчивее к действию УФ-лучей, чем вегетатавные клетки, чтобы убить споры, требуется в 4-5 раз больше энергии.
УФ-лучи применяются для дезинфекции воздуха в медицинских и производственных помещениях, в холодильных камерах, для обеззараживания производственного оборудования, упаковочных материалов тары. Обработка воздуха в течение 6 ч уничтожает до 80% микробов. Применение УФ-лучей для стерилизации пищевых продуктов ограничено в связи с малой проникающей способностью этих лучей (стерилизуется лишь поверхностный слой продукта) и некоторым ухудшением вкусовых и пи