Действие высоких и низких температур

Температура — один из наиболее важных факторов в жизни микроорганизмов. Она может быть оптимальной, т. е. наиболее благоприятной для развития, а также максимальной, когда подавляются жизненные процессы, и минимальной, веду­щей к замедлению и прекращению роста. Зоны роста для разных групп микроорганизмов колеблются в довольно широком диапазоне.

Психрофилы, криофилы (холодолюбивые) — микроорганизмы, развивающиеся при низких температурах (+ 15 — - 8°С). Их можно встретить в северных морях, ледниках, холодильных камерах и других местах. Среди них могут быть возбудители бо­лезней рыб и водных растений, микроорганизмы, разлагающие пищевые продукты.

Мезофилы развиваются при средних температурах 20—40°С. Температура 25—39°С для них оптимальная. Мезофилы — возбу­дители болезней животных и человека, брожений, вызывающих аммонификацию и другие процессы.

Термофилы (теплолюбивые) развиваются при более высокой температуре — 40—80°С. Такие микроорганизмы встречаются в горячихисточниках, в пищеварительном тракте животных, в почвахрайонов с жарким климатом. При оптимальной влажности термофилы повышают температуру органических веществ, разлагают их, в результате чего накапливаются горючие газы — метан, водород, которые могут вызывать самовоспламене­ние растительной массы. Резкие колебания температуры ведут к гибелимикробов.

Действие на микроорганизмы высоких температур. К высокой темпера­туре особенно чувствительны вегетативные формы. С повышени­ем температуры время жизни сокращается. Подоб­ная картина, но при более высокой температуре наблюдается и у спор. На микроорганизмы более эффективно по сравнению с сухим жаром действует насыщенный водяной пар. На качество стерили­зации влияет также число клеток в 1 мл суспензии. Чем их боль­ше, тем выше должна быть температура или более продолжитель­ной — экспозиция.

При воздействии на клетки сухого жара гибель происходит в результате активных окислительных процессов. Отмирание микроорганизмов при нагревании во влажной среде наступает вследствие происходящих необратимых изменений в клетке. Главными из них являются денатурация белков и нуклеиновых кислот, а также инактивация ферментов; возможно повреждение цитоплазматической мембраны.

На устойчивость микробов к температуре оказывают влияние среда обитания, условия, при которых образовались споры. Бел­ки, жиры предохраняют микроорганизмы от действия высокой температу­ры, а бактерицидные вещества, наоборот, усиливают это действие. Быстрее наступает гибель в кислой среде и гораздо мед­леннее — в нейтральной среде.

В пищевой промышленности применяют два способа воздействия высоких температур на микроорганизмы: пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация – это нагрев продукта при температуре 63-80°С в течение 20-40 мин. Иногда пастеризацию производят 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 пастеризованы продукты следует немедленно охлаждать до температуры не выше 10°С и хранить на холоде, чтобы задержать прорастание спор и развитие сохранившихся клеток.

Стерилизация – это нагревании при температурах, которые в течение определенного времени вызывают гибель всех вегетативных клеток микроорганизмов и их спор. Процесс проводится при температурах 112-125°С в течение 20-60 мин в специальных приборах – автоклавах (перегретым паром под давлением) или при 160-180°С в течение 1-2 ч в сушильных шкафах (сухим горячим воздухом).

Действие на микроорганизмы низких температур. Низкие температуры обычно не вызывают гибели микроорганизмов, а лишь задерживают их рост и размножение. Жизнеспособность многих микроорганизмов сохра­няется при температуре, близкой к абсолютному нулю, а сами они переходят в анабиотическое состояние, т.е. состояние «скрытой жизни», подобное зимней спячке животных. При повышении температуры они вновь возвращаются к активной жизни.

Еще более устойчивы к низким температурам вирусы.

Конечно, не все микроорганизмы способны длительно сохранять свою жизнеспособность при температурах ниже минимальной для их развития. Многие из них в таких условиях более или менее скоро погибают. Однако отмирание происходит значительно медленнее, чем под воздействием высоких температур. Причиной гибели клеток в субстратах при температурах выше их криоскопической точки является главным образом нарушение обмена веществ клеток. Инактивируются ферменты, в связи с чем снижаются скорости внутриклеточных химических реакций, при этом отдельные реакции подавляются не в одинаковой степени.

Вегетативные формы микробов более чувствительны к дей­ствию низких температур. Охлаждение до минус 10 — минус 20 °С в течение 1—2 сут снижает численность кишечных палочек в сус­пензии на 90 %. Поэтому, возможно, температура минус 190°С и ниже, когда замораживание происходит без образования кристал­лов, менее губительна для живого, чем температура минус 20°С и выше, при которой образуются кристаллы льда, ведущие к меха­ническим повреждениям и необратимым изменениям в микроб­ной клетке.

При хранении охлажденных продуктов лучше, чем при замораживании, сохраняются их натуральные свойства, однако рост на них многих микроорганизмов не исключается, а лишь замедляется. Для удлинения сроков хранения продуктов применяют дополнительные меры воздействия на микроорганизмы, например, облучение ультрафиолетовым и гамма-излучениями, озонирование, повышенное содержание в атмосфере СО₂, создание анаэробных условий и др.

При хранении охлажденных продуктов большое значение имеет относительная влажность воздуха. При ее повышении микроорганизмы развиваются быстрее. Поэтому холодильные камеры необходимо содержать в чистоте, регулярно дезинфицировать и поддерживать в них необходимый температурно-влажностный режим.

При замораживании продукта отмирает значительное количество находящихся в нем микроорганизмов. При последующем хранении замороженного продукта выжившие отмирают в нем медленнее. Замораживание не оказывает стерилизующего действия. Во время размораживания продуктов микроорганизмы вновь размножаются и вызывают порчу.