 |
Механизм действия давления на микроорганизмы
|
|
|
|
Механизм действия давления на микроорганизмы
Отметим, что микроорганизм - это не молекула, он не может вступать в химическую реакцию. И хотя кинетика инактивации микроорганизмов описывается уравнением для одноступенчатой химической реакции, этот процесс необязательно называть реакцией, скорее его следует называть деградацией. Под «деградацией» или «инактивацией» понимается, что микроорганизм состоит из молекул, молекулы «портятся», вступая в химической реакции или терпя конформационные превращения, стимулированные высоким давлением и температурой, то есть деградируют, потому деградирует микроорганизм целом. Во всей этой цепи поломок является узкое место, что определяет скорость деградации всего организма, и этим «узким местом» является денатурация белков.
Приведенный выше анализ ведет нас к выводу о том, что микроскопический механизм влияния давления на микроорганизмы через денатурацию белков определяется конкуренцией взносов в свободную энергию инактивации от развертывания полярных и неполярных групп внутренней части белковой глобулы. Парадокс малого изменение удельного объема ∆ V крупных белковых молекулах (табл. 7. 2) объясняется почти полной взаимной компенсацией вкладов от полярных ∆ 
И неполярных ∆ 
Групп.
Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть достоверность предполагаемого механизма, необходимы дальнейшие экспериментальные исследования по изменению конформации молекул под давлением и/или компьютерная имитация столкновения молекул в рамках броуновской динамики с целью получить смену потенциала межмолекулярного взаимодействия под давлением.
Вопросы для самоконтроля
|
|
|
1. Как можно интерпретировать действие таких факторов, как давление, температура и время обработки?
2. Возможно ли применение линейной кинетики для описания деградации биосистем под действием высокого давления?
3. С чем связана «многофазность» кинетики, что наблюдается?
4. Как оптимизировать процесс обработки продуктов питания сверхвысоким давлением?
5. Чем обусловлена денатурированное действие высокого давления?
6. Может инактивация клетки считаться вторичным эффектом?
7. Что подтверждает связь инактивации с денатурации белков?
8. Чем определяется микроскопический механизм влияния давления на микроорганизмы?
9. С чем связано образование активированного состояния?
Задачи и примеры
1. Приведите примеры энтропийных сил.
2. Пользуясь принципом Ле-Шателье, докажите уменьшение силы поверхностного натяжения или поверхностной энергии гидрофобной глобулы при росте температуры.
3. Как известно, при нормальных условиях обычная вода содержит 2% объема газов воздуха, которые растворяются с выделением энергии. Пользуясь принципом Ле-Шателье, определите, как изменяется растворимость воздуха в воде с ростом температуры?
11. Практические последствия и рекомендации по стандартам обработки
Оптимизация параметров стерилизации высоким давлением
Теоретическая модель, изложенной в предыдущих темах, позволяет предсказать поведение изучаемых при различных соединениях параметров обработки: давления, температуры и времени выдержки. Используя найденные параметры в формулах (6. 4), (6. 5) и задавая нужную целевую функцию, легко определить оптимальный набор параметров стерилизации высоким давлением. Для решения подобных задач можно использовать номограммы. На рис. 11. 1 приведен ряд номограмм, которые рассчитаны в [4] для выбора параметров воздействия на вишневый сок, уменьшающие у 106 раз концентрацию МАФАМ (рис. 11. 1 (с) и (d)) и плесени (рис. 11. 1 (е) и (f)).
|
|
|
Примечательно, что для такого же уменьшения концентрации витамина С величина давления должна быть на порядок выше (рис. 11. 1 (а) и (b)).
Номограммы на рис. 11. 1 (а), (с) и (е) предназначены для выбора давления Р и температуры Т при временах обработки t, указанных на кривых, а номограммы на рис. 11. 1 (b), (d) и (f) помогут выбрать давление Р и время обработки t при заданных температурах Т.
|
|
|
