Influența factorilor fizici
Printre factorii fizici care afectează microorganismele se numără temperatura, umiditatea, concentrația substanțelor dizolvate în mediu, lumină, unde electromagnetice și ultrasunetele.
Acesta este unul dintre cei mai importanți factori ai mediului extern. Toate microorganismele se pot dezvolta numai în anumite limite de temperatură.
Temperatura cea mai favorabilă pentru microorganisme se numește optimă. Acesta este situat între nivelele extreme de temperatură - o temperatură minimă (temperatură mai joasă) și temperatura maximă (temperatura cea mai mare) la care încă posibilă creșterea microorganismelor.
Astfel, pentru majoritatea saprofitelor, temperatura optimă este de aproximativ 30 ° C, o temperatură minimă de 10 ° C și un maxim de 55 ° C. În consecință, atunci când mediul este răcit la sub 10 ° C sau atunci când este încălzit peste 55 ° C, dezvoltarea microorganismelor saprofite încetează. Acest lucru explică faptul că saprofitele provoacă distrugerea rapidă a alimentelor în sezonul cald sau într-o cameră caldă.
Pentru alte microorganisme, temperatura optimă poate fi semnificativ mai mică sau mai mare. În funcție de măsura în care temperatura este optimă pentru microbi, acestea sunt împărțite în trei grupe: psihrofile, termofile și mezofile.
Psihrofilii (microorganismele cu sânge rece) se dezvoltă bine la temperaturi relativ scăzute. Pentru ei, optimul este de aproximativ 10 ° C, un minim de -10 la 0 ° C și un maxim de aproximativ 30 ° C. Pentru psihrofil sunt niște bacterii putrefactive și mucegaiuri care dăunează produselor depozitate în frigidere și ghețari.
Microorganismele psihofilice trăiesc în solurile regiunilor polare și apele mărilor reci.
Termofilele (microorganismele termofile) au un optim de temperatură de aproximativ 50 ° C, un minim de aproximativ 30 ° C și un maxim în intervalul 70-80 ° C.
Astfel de microorganisme trăiesc în surse de apă caldă, mase de autoîncălzire a fânului, cerealelor, gunoiului de grajd etc.
Mesofilii se dezvoltă cel mai bine la o temperatură de aproximativ 30 ° C (optimă). Minimul de temperatură pentru aceste microorganisme este de 0-10 ° C, iar maximul atinge 50 °.
Mesofilele reprezintă cel mai comun grup de microorganisme. Acest grup include majoritatea bacteriilor, mucegaiurilor și drojdiei. Agenții cauzatori ai multor boli sunt, de asemenea, mezofile.
Microorganismele reacționează diferit la fluctuațiile de temperatură. Unele dintre ele sunt foarte sensibile la abateri de la temperatura optimă (cele mai multe bacterii, inclusiv agenți patogeni), în timp ce alții, dimpotrivă, se poate dezvolta bine într-o gamă largă de temperaturi (multe ciuperci și unele bacterii putrefacție). Trebuie remarcat faptul că ciupercile sunt, în general, mai puțin exigente față de condițiile de mediu decât bacteriile.
Scăderea temperaturii de la punctul optim pe microorganisme este mult mai puțin pronunțată decât creșterea maximă.
O scădere a temperaturii sub nivelul minim nu duce, de obicei, la moarte celula microbiană, dar încetinește sau oprește dezvoltarea acesteia. Celula trece într-o stare de animație suspendată, adică activitate de viață ascunsă, cum ar fi hibernarea de iarnă a multor organisme animale. După creșterea temperaturii până la un nivel apropiat de cel optim, microorganismele revin din nou la viața normală.
Unele ciuperci de mucegai și drojdie rămân viabile după expunerea prelungită la temperatură - 190 ° C. Sporii unor bacterii pot rezista la răcire la -252 ° C.
Cu toate acestea, microorganismele sunt departe de a fi întotdeauna viabile după expunerea la temperaturi scăzute. Celula poate muri ca urmare a perturbării structurii normale a protoplasmului și a metabolismului. Mai ales nefavorabilă pentru o celulă microbiană este mai multe înghețări și dezghețări.
Temperaturile scăzute sunt utilizate pe scară largă în practica depozitării produselor alimentare. Produsele sunt depozitate într-o stare răcită (10 până la 2 ° C) și înghețată (15 până la 30 ° C).
Termenul de valabilitate al produselor refrigerate nu poate fi prelungit, deoarece dezvoltarea microorganismelor pe ele nu încetează, ci doar încetinește.
Alimentele congelate sunt reținute pentru o perioadă mai lungă de timp, deoarece dezvoltarea microorganismelor asupra lor este exclusă. Totuși, după dezgheț, astfel de produse se pot deteriora rapid datorită multiplicării intensive a microorganismelor viabile.
Creșterea temperaturii de la punctul optim are un efect drastic asupra microorganismelor. Încălzirea deasupra temperaturii maxime duce la moartea rapidă a microbilor. Cele mai multe microorganisme mor la o temperatură de 60-70 ° C în 15-30 minute și când sunt încălzite la 80-100 ° C - pentru câteva secunde până la 3 minute.
Sporii de bacterii pot rezista încălzirii la 100 ° timp de mai multe ore. Pentru a elimina sporii recoltați la încălzire la 120 ° timp de 20-30 de minute.
Cauza decesului microorganismelor în timpul încălzirii este, în principal, coagularea substanțelor proteice celulare și distrugerea enzimelor.
Efectele dăunătoare ale temperaturilor ridicate sunt folosite la conservarea produselor prin pasteurizare și sterilizare.
Pasteurizarea este încălzirea produsului la o temperatură de 63-75 ° C în timpul 30-10 minute (pasteurizarea continuă) sau 75-93 ° C timp de câteva secunde (scurt) pasteurizarea. Ca urmare a pasteurizării, majoritatea celulelor microbiene vegetative sunt distruse, iar sporii rămân în viață. Prin urmare, produsele pasteurizate trebuie depozitate la rece pentru a preveni formarea de spori. Pasteurizarea este supusă laptelui, vinului, fructelor, sucurilor de legume și altor produse.
Sterilizarea înseamnă încălzirea produsului la o temperatură de 120 ° C timp de 10-30 minute. În timpul sterilizării, care se efectuează în autoclave speciale, toate microorganismele și sporii lor mor. Ca rezultat, produsele sterilizate într-un container închis pot dura ani întregi.
Sterilizarea este utilizată la fabricarea cărnii, a peștelui, a produselor lactate, a fructelor și a altor conserve.
Acesta joacă un rol important în viața microorganismelor. În celulele microorganisme conține până la 85% apă. Toate procesele metabolice apar în mediul acvatic, astfel încât dezvoltarea și reproducerea microorganismelor este posibilă numai într-un mediu care conține o cantitate suficientă de umiditate.
Scăderea conținutului de umiditate al mediului duce mai întâi la o încetinire a multiplicării microbilor și apoi la încetarea completă a acestuia.
Dezvoltarea bacteriilor se oprește la o umiditate de aproximativ 25%, iar mucegaiurile - aproximativ 15%.
Într-o stare uscată, microorganismele pot rămâne viabile pentru o lungă perioadă de timp. Este deosebit de rezistent la spori de uscare, care persistă în stare uscată de mai mulți ani.
În mediile uscate, microorganismele nu prezintă activitatea vitală. Aceasta este baza pentru conservarea produselor alimentare prin uscare. Uscarea este supusă fructelor, legumelor, ciupercii, laptelui, pâinii, produselor de patiserie etc.
Atunci când produsele uscate sunt umezite, ele sunt supuse unei deteriorări rapide datorită dezvoltării rapide a microorganismelor care au supraviețuit asupra lor. Produsele uscate au capacitatea de a absorbi umezeala din aerul ambiental, astfel încât, atunci când depozitați-le, trebuie să vă asigurați că umiditatea relativă nu depășește o anumită valoare.
Umiditatea relativă este procentul din raportul dintre cantitatea reală de umiditate din aer și cantitatea care saturează complet aerul la o anumită temperatură. Dezvoltarea fungilor de mucegai pe produsele uscate devine posibilă dacă umiditatea relativă a aerului depășește 75-80%.
Concentrația de substanțe dizolvate în mediu
Activitatea vitală a microorganismelor are loc în medii care sunt soluții mai mult sau mai puțin concentrate de substanțe. Unele dintre microorganismele se găsesc în apă proaspătă, în cazul în care concentrația substanțelor dizolvate este neglijabilă și, în consecință, osmolalitate scăzută (în general, câteva zecimi de atmosfere). Alți microbi, de asemenea, dimpotrivă, trăiesc la concentrații ridicate și presiuni osmotice care ating în mod semnificativ, uneori, zeci sau sute de atmosfere.
Majoritatea microorganismelor pot exista în medii cu o concentrație relativ mică de substanțe dizolvate și au o sensibilitate semnificativă la fluctuațiile lor.
O creștere a concentrației de substanțe în mediu și a presiunii osmotice asociate cu aceasta conduce la plasmoliza celulei, la o întrerupere a metabolismului dintre acesta și mediul înconjurător și apoi la moartea celulei. Cu toate acestea, unele microorganisme sunt capabile să rămână viabile în condiții de concentrare crescută pentru o lungă perioadă de timp.
Plăcile de mucegai tolerează concentrații crescute de substanțe (ca și alți factori adversi) mai ușor decât bacteriile.
Efectele nocive ale concentrațiilor ridicate de substanțe asupra microorganismelor se bazează pe conservarea produselor alimentare cu sare de masă și zahăr.
Rezistente la acțiunea sarei de masă sunt mulți agenți patogeni de otrăvire alimentară, de exemplu, bacterii paratifoizi și bacili botulinici; dezvoltarea acestora este suspendată la o concentrație de sare de aproximativ 9%.
Sarea obișnuită este folosită pentru conservarea peștelui, a cărnii, a legumelor și a altor produse.
De asemenea, microorganismele mor în soluții care conțin zahăr 60-70%. Cu ajutorul fructelor, laptelui, fructelor, fructelor, laptelui etc.
Unele microorganisme, care trăiesc de obicei în condiții de presiune osmotică scăzută, se dezvoltă relativ bine pe produsele sărate sau confiate. Există și microbi care se pot dezvolta în mod normal numai în condiții de concentrare ridicată de sare de masă (de exemplu, în saramură). Astfel de microbi se numesc halofili. Halofilele cauzează deseori aluzia produselor alimentare cu săruri. Acțiunea de conservare a zahărului este considerabil mai slabă decât sarea, astfel încât în practică conservarea produselor zaharoase este încă supusă la încălzire într-un recipient închis ermetic.
Lumina este necesară pentru viață numai pentru acei microbi care folosesc energia luminii pentru metabolism.
Multe ciuperci de mucegai necesită și lumină, deoarece, în absența sa constantă, nu există nici o formare de spori, deși miceliul se dezvoltă în mod normal.
Lumina directă a soarelui este dezastruoasă pentru microorganisme, iar lumina difuză suprimă dezvoltarea lor.
Bacteriile saprofite sunt mai puțin sensibile la lumină decât bacteriile-paraziți (agenți patogeni); tuberculos, tifoid, bacterii antrax din razele soarelui dispar rapid. În legătură cu aceasta, iradierea sistematică a clădirilor rezidențiale și publice cu lumină solară are o importanță sanitară importantă.
Acțiunea bactericidă (uciderea bacteriilor) a soarelui se datorează în primul rând prezenței în ea a razelor ultraviolete. Aceste raze au o mare activitate chimică și biologică. Ele determină descompunerea și sinteza anumitor compuși organici, coagulează proteine, distrug enzimele, au un efect nociv asupra celulelor microorganismelor, plantelor și animalelor.
Au fost create dispozitive speciale pentru producția artificială de raze ultraviolete. Cu ajutorul acestor fascicule se dezinfectează apa potabilă, aerul clădirilor medicale și industriale, camerele frigorifice etc.
Dezavantajul razelor ultraviolete este o capacitate mică de penetrare, ca urmare a faptului că acestea pot fi folosite numai pentru a iradiat suprafața obiectelor.
Undele electromagnetice au o lungime și o frecvență diferită de oscilații. Cu cât deviația electromagnetică este mai scurtă, cu atât este mai mare frecvența oscilațiilor sale. Se crede că undele electromagnetice de lungimi mari (peste 50 m) nu au efect asupra microorganismelor. Scurt (de la 10 la 50 m) și mai ales ultrascurte (mai puțin de 10 m) valuri electromagnetice afectează microorganismele fatale.
Când trece prin orice mediu, aceste valuri formează curenți alternativi de frecvențe înalte (HF) și ultrahigh (UHF), care încălzesc acest mediu și rapid și uniform pe toată masa acestuia. Apa într-un pahar sub influența unor astfel de curenți se încălzește până la fierbere în 2-3 secunde.
Curenții de frecvență ultra-înaltă sunt utilizați pentru a steriliza produsele atunci când sunt conservate. Această metodă de conservare are avantaje importante, deoarece nu afectează calitatea produsului finit.
Acțiunea curenților de frecvență ultrahighi poate fi de asemenea folosită pentru încălzirea grăsimilor din țesuturi.
Undele ultrasunete, propagând în mediu, poartă energie mecanică mare, pot duce la plierea proteinelor, pot accelera reacțiile chimice și pot produce alte acțiuni.
Vibrațiile puternice cu ultrasunete pot provoca distrugerea mecanică instantanee a celulelor.
În cazul valurilor ultrasonice, bacteriile sunt deosebit de sensibile, în timp ce sporii lor sunt mai rezistenți.
Eficacitatea ultrasunetelor depinde de durata efectului, compoziției chimice, viscozității și reacției mediului, precum și de temperatura mediului.
Natura efectului bactericid al ultrasunetelor nu este încă dezvăluită în totalitate. În ce măsură ultrasunetele vor fi utilizate pentru conservarea produselor, acum este dificil de spus. Încercările de a aplica energia vibrațiilor cu ultrasunete pentru sterilizarea laptelui, a sucurilor, a apei potabile nu au produs încă efectul tehnic și economic dorit.
Meniul principal
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: