Влияние температуры на развитие микроорганизмов. Практическое использование этого фактора окружающей среды в производстве и хранении пищевых продуктов.

Каждый микроорганизм может развиваться лишь в определенных пределах температуры. При изу­чении влияния температуры на рост прокариот выделяют темпера­турный диапазон, ограниченный минимальной и максимальной тем­пературами, при которых рост прекращается, а также область оптимальных температур с максимальной скоростью роста.

Положение на температурной шкале основных точек (минималь­ная, максимальная, оптимальная температуры), а также величина температурного диапазона роста прокариот сильно различаются.Поэтому по отношению к температуре микроорг-змы подразд-ют на 3 группы: мезофилы, психрофилы и термофилы.

(У мезофилов оптимальные температуры роста лежат между 30 и 40 °С, а темпера­турный диапазон, в котором возможен рост, находится между 10 и 45-50 °С (например Escherichia coli: нижняя граница роста — +10⁰С, верхняя — +49 °С, оптимальная темпера­тура — +37 °С при росте на богатой среде.)

У психрофилов (холодолюбивые микроорга­низмы) область температур роста лежит в пределах от —10 до +20 °С и выше.Они делятся на облигатных (обязательных) и факультатив­ных (необязательных), (основное различие между ними в том, что облигатные психрофилы не способны к росту при температуре выше 20 °С, а верхняя температурная граница роста факультативных форм намного выше. Таким образом, факультатив­ные психрофилы характеризуются более широким температурным диапазоном, при котором возможен их рост.)

Термофилов (теплолюбивые микроорганизмы) делят на 4 подгруппы.

1. Термотолерантные виды растут в пределах от 10 до 55—60 °С, оптимальная область лежит в пределах 35—40 °С. (Они способны расти при повышенных темпера­турах.)

2. Факультативные термофилы имеют максимальную температу­ру роста между 50 и 165 ⁰С, но способны к размножению при температуре 20 °С; оптимум приходится на область температур, близких к верхней границе роста. (Особенность этой группы прока­риот — способность к росту в области от 20 до 40 °С.)

3. К облигатным термофилам относят виды, обнаруживающие способность расти при температурах около 70 °С и не растущие ниже 40 ⁰С. (Оптимальная температурная область облигатных термофилов примыкает к их верхней температурной границе роста. Представи­тели: эубактерии Bacillusacidocaldarius, Synechococcus lividus, архебактерии Methanobacterium thermoautotrophicum, Thermo- plasma acidophilum и др.)

4. Экстремальные термофилы для них ха­рактерны: оптимальная гра­ница роста — в области 80— 105⁰С, минимальная — при 60 °С и выше, максимальная — до 110⁰С. (Thermoproteus, Pyrococcus, Pyrodictium и др.))

Наиболее термоустойчивыми являются бактериальные споры. У многих бактерий они способны выдерживать температуру кипе­ния воды в течение нескольких часов. Во влажной среде споры бак­терий гибнут при 120—130 °С через 20—30 мин, в сухом состоянии — при 160—170 °С через 1—2 ч. Термоустойчивость спор различных бактерий неодинакова; особенно устойчивы споры термофильных бактерий.

Механизм действия температуры на микроорганизмы. Отрицатель­ное влияние на жизнедеятельность микроорганизмов оказывает и низкая и высокая температура. Из-за низкой температуры за­медляются биохимические процессы и в случае образования кристаллов льда внутри клетки происходит повреждение и разрыв клеточных структур. Низкая температура вызывает бактериостатинеский эффект, который проявляется в прекращении роста и размножения бактерий.

Один из лучших ме­тодов длительного хранения скоропортящихся продуктов с мини­мальными изменениями их химического состава - консервирование низкими температурами. Низкие темпера­туры замедляют химические и биохимические процессы обмена веществ в тканях, снижают ферментативную активность, приоста­навливают развитие микроорганизмов. Консервирование низкими температурами проводят путем ох­лаждения или замораживания.

Охлаждением называется обработка и хранение пищевых про­дуктов при температуре, близкой к криоскопической, т. е. к тем­пературе замерзания клеточного сока, которая зависит от состава и концентрации сухих веществ. (Для яблок она колеблется от —1,4 до —2,8 °С, для винограда равна —3,8 °С, для лука —1,6, для рыбы —2, для мяса — 1,2 °С и ниже.) (При хранении охлажденных продуктов лучше, чем при замора­живании, сохраняются их натуральные свойства, но рост на них многих микроорганизмов не исключается, а лишь замедляется, по­этому сроки хранения охлажденных продуктов непродолжительны и зависят от температуры хранения и исходной степени обсемене­ния продукта психрофильными микроорганизмами.)

При замораживании происходит полная кристаллизация жидкой фазы продукта. Этот способ применяется для более длительного со­хранения мясных и рыбных продуктов, овощей, фруктов и др. (При длительном хранении замороженных продуктов изменяется их химический состав, гидролизуются и окисляются жиры, изменя­ется цвет, частично разрушаются витамины в результате их окисле­ния кислородом воздуха, ухудшается вкус и запах. При замораживании микрофлора полностью не уничтожается; особенно холодоустойчивы споровые формы микроорганизмов. Во время размораживания продуктов, особенно при вытекании из них сока, микроорганизмы вновь размножаются и вызывают порчу. С учетом этого оттаивать замороженные пищевые продукты следу­ет непосредственно перед употреблением. Кроме того, после размо­раживания продукта микроорганизмы возобновляют свою жизне­деятельность и могут привести к его быстрой порче, поэтому размо­роженные продукты необходимо сразу же перерабатывать. Качество продуктов в значительной степени зависит от способа его размора­живания. При быстром размораживании при повышенных темпе­ратурах происходят большие потери питательных веществ и более интенсивно развиваются микроорганизмы. Во время медленного размораживания при температурах от 0 до 4 °С кристаллы льда от­таивают постепенно, а коллоиды клеток более полно связывают образующуюся влагу.)

Наиболее губительна для микроорганизмов высокая температура, при которой происходит свертывание белка, вследствии чего происх-т нарушение актив­ности ферментов, проницаемости клеточной стенки и в рез-те чего нарушается равновесие всех биохимических процессов. Сущ-ют след. приемы уничтоже­ния микробов в пищевых продуктах при высоких температурах: варка, кипячение, обжарка, бланширование продуктов питания, пропаривание производственного оборудования. В пищевой промышл-сти применяют 2 способа воздействия высоких темпе­ратур на микроорганизмы: пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация — это нагревание продукта чаще при температуре 63—80 °С в течение 20-40 мин. Иногда пастеризацию производят кратковременным (в течение нескольких секунд) нагреванием до 90—100⁰С. При пастеризации погибают не все микроорганизмы. Поэтому пастеризованные продукты необходимо немедленно охлаждать до температуры не выше +10 "С и хранить на холоде, чтобы задержать прорастание спор и развитие сохранившихся клеток. Пастеризуют молоко, вино, соки, икру,, варенье, плодово-ягодные компоты и другие продукты. Иногда для удлинения сроков хранения продуктов проводят многократную пастеризацию — тиндализацию.

Стерилизация — это нагревание при температурах, которые вызывают гибель всех живых микроорганизмов. В микробиологической прак­тике стерилизуют среды, посуду, инструмент и другие необходимые предметы. Существуют различные способы стерилизации при помощи вы­сокой температуры.

Асептическое консервирование со­стоит в том, что жидкие и пюреобразные пищевые продукты под­вергают стерилизации путем кратковременного высокотемператур­ного нагрева, охлаждают, а затем расфасовывают в стерильную тару и укупоривают в асептических условиях (применяют для консервирования томата-пасты, плодово-ягодных соков, молока и других продуктов. Преимущество такого способа состоит в том, что сокращается время тепловой обработки продукта, в результате чего повышается пищевая ценность консервов, для упа­ковки могут быть использованы полимерные материалы.)