VIII. 1. Физические факторы

Среди физических факторов наибольшее значение имеют температура, влажность, кислотность среды, наличие кислорода, влияние лучистой энергии, давления.

Температура. По отношению к температуре микроорганизмы делятся на три группы: психофилы, мезофиллы и термофилы. Психофильные виды (от греч. psychros – холод + phileo – любить) растут в диапазоне – 10 до + 20⁰С. Среди них есть как облигатные так и факультативные виды. Облигатные психофилы приспособились к устойчивым холодным условиям (глубины морей и океанов, ледяные пещеры, высокогорные районы), облигатные психофилы обитают в неустойчивых холодных условиях.

Мезофильные виды (от греч. mesos – тепло + phileo – любить) лучше растут в пределах 20 – 40⁰С. В эту группу входят большинство микроорганизмов, среди них много патогенных и условно-патогенных.

Термофильные виды (от греч. thermo – тепло + phileo – любить) растут при температуре 40⁰С и выше. Среди термофилов выделяют термотолерантные факультативные, облигатные и экстремальные виды. Термотолерантные виды растут в пределах от 10 до 55–60⁰С, оптимум лежит при 35–40^оС. Факультативные термофилы имеют максимальную температуру роста между 50 и 65^оС, но способны размножаться и при комнатной температуре. При температуре около 70^оС растут облагатные термофилы, их рост прекращается при 40^оС. Температурный оптимум для экстремальных термофилов лежит в пределах 80–105^оС. К экстремальным термофилам относятся организмы из группы архебактерий. Основное место их обитания – горячие источники. Механизмы, обеспечивающие существование архебактерий при повышенных температурах до конца не известны. Предполагают, что определенную роль в этом играют липидные компоненты клеточных мембран с высоким содержанием длинноцепочечных С₁₇–С₁₉ насыщенных жирных кислот с разветвленными цепями, а также высокая термостабильность белков, ферментов и структурных компонентов клетки.

Высокая температура вызывает коагуляцию структурных белков и ферментов микроорганизмов. Большинство вегетативных форм гибнет при температуре 60^оС в течение 30 мин, а при 80–100^оС через мин. Температурные воздействия применяют для стерилизации – полного удаления микроорганизмов из различных сред и обеззараживания предметов. Существует несколько способов стерилизации. Самыми простыми являются прокаливание и кипячение. Эффективным методом является автоклавирование – обработка горячим паром под высоким давлением. Стерилизация сухим жаром проводится в сухожаровых шкафах при 160^оС в течение 2 ч, что позволяет уничтожать не только вегетирующие клетки, но и споры бактерий. В пищевой промышленности используют пастеризацию (нагревание до 60–80^оС в течение 10–30 мин).

Кислотность среды. Для большинства микроорганизмов оптимальные значения кислотности среды около рН 7 (нейтрофилы), при крайних значениях рН1 (ацидофилы) и рН 11(алкалофилы) могут существовать лишь немногие из них.

Нейтрофилы развиваются в диапазоне рН 4–9 (Bacillus subtilis, Streptococcus faecalis, Escherichia coli и др.). Среди нейтрофильных бактерий есть микроорганизмы, обладающие кислото- и щелочеустойчивостью (толерантностью).

Для алкалофилов предпочтительна щелочная реакция среды (рН 10 и выше). Некоторые нитрат- и сульфатвосстанавливающие бактерии могут существовать при рН выше 11.

Ацидофилы растут при рН ниже 6. Архебактерии Sulfolobus acidocaldarius растут при рН от 1до 5, 8, оптимальная область рН 2–3.

Наличие кислорода. По отношению к молекулярному кислороду все микроорганизмы делятся на аэробы (для их роста необходим кислород) и анаэробы (кислород для роста не нужен). Среди как аэробов, так и анаэробов есть облигатные и факультативные виды.

Существуют облигатно аэробные (строгие) прокариоты, которые потребляют кислород, но хорошо растут при содержании его в меньшей концентрации, чем в атмосфере. Такие микроорганизмы называют микроарофильными. Среди облигатных аэробов существуют различия в устойчивости к высоким уровням О₂ в среде. 100% молекулярный кислород подавляет рост всех облигатных аэробов.

Многие из облигатных анаэробов не выносят присутствия даже незначительных количеств молекулярного кислорода в среде и быстро погибают. К числу строгих анаэробов относятся представители родов Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio и др. Есть виды умеренно (Clostridium tetani, C. carnis, C. tertium) или достаточно высоко (C. perfringens, C. acetobutylicum) толерантные к О₂. Молочнокислые бактерии относятся к аэротолерантным анаэробам, они обладают метаболизмом анаробного типа, но могут расти и в присутствии воздуха.

Известны микроорганизмы, которые приспособились, в зависимости от наличия или отсутствия О₂ в среде, переключаться с одного метаболитического пути на другой, например, с дыхания на брожение, и наоборот. Такие организмы называют факультативными анаэробами или факультативными аэробами. К ним относятся, например, энтеробактерии.

Излучение. Свет является необходимым фактором для фотосинтезирующих микроорганизмов, но для большинства других бактерий свет губителен. Спектр солнечной активности содержит неионизирующие (УФ- и инфракрасные лучи) и ионизирующее (например, g-лучи). Наибольший микробицидный эффект оказывают коротковолновые УФ-лучи (250–270 нм), которые действуют на нуклеиновые кислоты. Повреждения ДНК ведут к появлению нежизнеспособных мутантов.

Влажность. Микроорганизмам для роста и размножения необходима влага. Жизнедеятельность большинства бактерий прекращается при относительной влажности среды ниже 30%. Время отмирания бактерий при высушивании различно, например, холерный вибрион погибает за 2 суток, микобактерии – за 90 суток.

Метод искусственного высушивания (лиофилизацию) используют для сохранения имуннобиологических препаратов (вакцин, сывороток), а также для консервирования и длительного сохранения микроорганизмов. Высушивание применяют при консервировании сухих продуктов и изготовлении сухих концентратов пищевых продуктов.

Поиск по сайту: