Особенности влияния высокого давления на микроорганизмы

Особенности влияния высокого давления на микроорганизмы

Своим происхождением баробиология микроорганизмов обязана морской экологии [23]. В океане высокое давление порядка 100 МПа вместе с низкими температурами создают слишком неблагоприятные условия для жизни. Рост организмов в условиях морских глубин проходит почти в 1000 раз медленнее по сравнению с условиями, которые близки к оптимальным, и дает очень низкий выход биомассы [24].

Литературные данные из параметров обработки пищевых продуктов высоким давлением с целью инактивации микроорганизмов существенно отличаются [25]. Многочисленные исследования, посвященные сравнению чувствительности различных микроорганизмов к давлению, показали значительные различия, например, между грамположительными и грамотрицательными бактериями [26]. Так, давление 500 МПа, что действует в течение 10 минут, снижает популяцию грамотрицательных бактерий (Е. coli, Salmonella, Proteus mirabilis) на 6-7 порядков. Популяция же (10⁶ клеток / мл) грамположительных бактерий (Staphylococcus aureus) была инактивированная только при 800 МПа, 20°С. Еще более устойчивыми к давлению оказались споры Bacillus cereus.

Только обработка давлением 1000 МПа при 20°С в течение 10 минут снижает количество этих спор на порядок, но при температуре 50°С споры существенно разрушаются уже при давлении 800 МПа.

Таблица 1. 2 - Инактивация микроорганизмов в фосфатном буфере (начальная концентрация 10⁶-10⁷ клеток / мл)

Микроорганизмы	Давленин, МПа	Температура, °С	Время, мин
Грамотрицательные Salmonella   Salmonella
Е. coli
Proteus mirabilis
Грамположительные
Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus
Споры Bacillus cereus
Дрожжи
Candida albicans Saccharomyces cerevisiae
Плесень Aspergillus flavus

Микроорганизмы, наиболее устойчивые к высокому давлению

Одним из самых термостойких и опасных для человека патогенов является S. Botilinum в виде своих основных форм А, В, Е и F. Они оказываются наиболее устойчивыми также к воздействию высокого давления, а их споры известны как наиболее компрессионно-стойкие жизненные формы. Так, споровые формы 17В и Сар9В хорошо переносят воздействие давления в 827 МПа в течение 30 минут при температуре 75°С[27]. Среди наиболее распространенных спороформ лучше всего была исследована Bacillus cereus в следствие ее анаэробного характера и высокой бароустойчивости. Некоторые патогенные грамотрицательные бактерии, такие как бактериальные культуры Е. coli 0157: Н7, Salmonella и многие другие, очень чувствительны к высокому давлению, однако их споровые формы демонстрируют относительно высокий уровень компрессионной устойчивости [28].

Корреляция с термостойкостью

Термостойкие бактерии являются обычно более компрессионно устойчивыми, хотя бывают и исключения. Например, штамм Salmonella Senftenberg 775W является наиболее термостойким из штаммов типа Salmonella [29]. Сравнение с термочувствительной культурой Salmonella Thiphimurium (D-значение при 57° С равна трем минутам) свидетельствует, что Salmonella Senftenberg 775W существенно более компрессионно чуствительна [30]. Было также обнаружено, что штамм Salmonella, прошедший обработку высоким давлением, имеет значительные метаболические нарушения. Восстановление его клеточной структуры было возможным в пределах инкубационного периода при 37°С в неселективной питательной среде. Эти данные подтвердили выводы более ранних исследований о том, что сублетальное действие давления более селективное, чем другие, способом инактивации.

Бактериальные споры

Давление в интервале 300-700 МПа в большинстве случаев инактивирует бактерии, однако, их споры значительно более устойчивы. Большинство дрожжевых и плесневых грибов также чувствительны к подобной обработки, но некоторые из них, такие как Byssochlamys nivea, производят устойчивые к давлению споры. В то же время давление инициирует прорастания спор, после чего чувствительность соответствующих вегетативных форм резко снижается. Существенное ускорение разрушения спор может быть достигнуто путем совместного использования давления и температуры. Например, комбинация 400 МПа и 60-90°С на два порядка увеличивает инактивацию вегетативных форм бактерий по сравнению с комбинацией в 400 МПа и 45°С [31]. В статьях [32-35], описывающих влияние высокого давления на бактериальные споры, большое внимание уделяется, прежде всего, температуре обработки, значению высокого давления и длительности экспозиции, необходимой для инактивации. Анализ данных показывает, что в низкокислотных средах для эффективного уничтожения бактериальных спор необходимо использовать нагревание, если давление не превышает 800 МПа.

Дрожжевые и плесневые клетки

Развитие дрожжей в пищевых продуктах приводит к ухудшение вкусовых качеств, однако, как правило, они не имеют патогенных свойств. Рост плесневых клеток вызывает токсическое заражение пищевых продуктов. В работе [36] рассмотрено влияние высокого давления (от 300 до 800 МПа) и температуры (от 10°С до 70°С) на термостойкие плесневые грибы Byssochlamys nivea, Byssochlamys fulva, Eupenicillium и др. Вегетативные формы были инактивированные при воздействии высокого давления в 300МПа (25°С) в течение нескольких минут, однако для уничтожения споровых форм пришлось значительно увеличить давление. Обработка субстратов при 600 МПа (60°С) уничтожает все споры в течение 60 минут, за исключением спор Byssochlamys nivea и Eupenicillium. Уничтожение спор Byssochlamys nivea происходит при 800 МПа, 70°С в течение 10 минут. Необходимо отметить, что действие высокого давления на плесневые грибы и дрожжи значительно меньше изучена, по сравнению с воздействием на бактерии.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: