Окислительно-восстановительные условия среды

Жизнедеятельность микроорганизмов зависит и от окислительно-восстановительных условий среды, которые количественно характеризуются величиной окислительно-восстановительного потенциала Eh[1]. В среде, окислительные свойства которой соответствуют насыщению ее кислородом, Eh равен 41. В среде с высокими восстановительными условиями, соответствующими насыщению среды водородом, Eh равен 0. При равновесии окислительных и восстановительных процессов в среде Eh равен 28. Если Eh ниже 28, то это указывает на восстановительную способность среды, а выше 28 — на ее окислительную способность.

Облигатные анаэробы живут при Eh от 0 до 12—14; факультативные анаэробы — при Eh от 0 до 20—30.

Для аэробов нижний предел Eh — около 12—15, а значение Eh выше 30 неблагоприятно и для них.

Окислительно-восстановительный потенциал среды влияет не только на рост и размножение микроорганизмов, но и на их биохимическую активность.

Регулируя окислительно-восстановительные условия среды, можно затормозить или вызвать активное развитие той или иной группы микроорганизмов. Возможно, например, вызвать рост анаэробов в присутствии воздуха путем добавления редуцирующих веществ, снижающих окислительно-восстановительный потенциал среды. И наоборот, можно культивировать аэробов в анаэробных условиях, повысив Eh среды, вводя в нее вещества, обладающие окислительными свойствами.

В процессе жизнедеятельности микроорганизмы могут изменять окислительно-восстановительный потенциал среды, выделяя в нее различные продукты обмена.

Концентрация растворенных веществ в среде

В природе микроорганизмы живут в субстратах с разнообразным содержанием растворенных веществ, а следовательно, и с различным осмотическим давлением. Соответственно среде обитания различно и внутриклеточное осмотическое давление у микроорганизмов.

Нормальное развитие микроорганизма происходит, когда его внутриклеточное осмотическое давление несколько выше, чем давление в питательном субстрате. В этом случае в клетку извне поступает вода, цитоплазма плотно прилегает к стенке, слегка растягивая ее. Такое состояние клетки называют тургорным.

Однако при попадании микроорганизма в субстрат с ничтожно малым содержанием веществ (например, в дистиллированную воду) наступает плазмоптис клетки — цитоплазма быстро переполняется водой, и клеточная стенка разрывается.

Многие микроорганизмы весьма чувствительны даже к небольшому повышению концентрации веществ в среде. С увеличением осмотического давления субстрата активность воды (aw) в нем уменьшается. При этом имеет значение природа растворенного вещества. Например, при равных концентрациях глюкоза угнетает рост дрожжей и мицелиальных грибов больше, чем сахароза. Повышение осмотического давления субстрата выше внутриклеточного вызывает обезвоживание — плазмолиз клеток; при этом поступление в них питательных веществ приостанавливается. В плазмолизированном состоянии одни микроорганизмы могут длительно сохранять жизнеспособность, другие более или менее быстро погибают.

Наряду с микробами, чувствительными к изменению осмотического давления в среде, имеются и приспосабливающиеся виды, способные к осморегуляции среды; их называют осмотолерантными. Существуют и такие микроорганизмы, которые нормально развиваются только в субстратах с высоким осмотическим давлением; их называют осмофильными.

Явление плазмолиза микробных клеток лежит в основе повышения стойкости при хранении различных продуктов с повышенным содержанием поваренной соли и сахара.

Большинство бактерий малочувствительны к концентрации NaCl в пределах 0,5—2 %, но 3%-ное содержание соли в среде неблагоприятно для многих микроорганизмов.

Размножение многих гнилостных бактерий подавляется при концентрации поваренной соли около 3—4 %, а при 7—10 % оно прекращается. Палочковидные гнилостные бактерии менее стойки, чем кокки. Развитие некоторых возбудителей пищевых отравлений (ботули- нуса, сальмонелл) приостанавливается при 6—10 % соли, однако даже при 20%-ном ее содержании многие из них долго сохраняют жизнеспособность, находясь в неактивном состоянии.

В табл. 4 приведены данные, характеризующие устойчивость некоторых микроорганизмов к поваренной соли.

Микроорганизмы, нормально развивающиеся при высоких концентрациях поваренной соли (20 % и выше), принято называть гало- филами (солелюбивыми).

Концентрация соли, необходимая для подавления развития микроорганизмов, изменяется еще и в зависимости от других условий среды, в частности от значений pH. Развитие дрожжей в соленых продуктах подавляется в кислой среде при содержании 14 % соли, а в нейтральной — только при 20 %. Имеет значение и температура — при понижении температуры угнетающее влияние соли усиливается. Например, для угнетения роста мицелиальных грибов при температуре 0 °С достаточно 8 % соли, а при 20 °С необходимо 12 % (Callow). Имеются сведения и об усилении действия NaCl в присутствии других соединений, в частности нитратов и нитритов.

Подавляющее воздействие соли на рост микроорганизмов обусловлено не только повышением осмотического давления. При высоких концентрациях в субстрате поваренная соль оказывает токсическое действие на микроорганизмы — подавляются процессы дыхания, нарушаются функции клеточных мембран и др.

Таблица 4. Устойчивость некоторых микроорганизмов к растворам NaCl

Название

микроорганизмов

Концентрация соли, приостанавливающая рост микроорганизмов, %

Название

микроорганизмов

Концентрация соли, приостанавливающая рост, %

Бактерии

Дрожжи

Streptococcus lactis

2-3

Candida mycoderma

10

Lactobacillus

bulgaricus

2-3

Torulopsis rosea

20

Escherichia coli

6-8

Мицелиальные грибы

Clostridium botulinum

6-7,5-10

Botrytis cinerea

12

Clostridium perfringens

5,7-10

Aspergillus niger

17

Proteus vulgaris

7,5-10

Penicillium glaucum

20

Sarcina Jlava

10

Oospora nikitinskii

Насыщенный

раствор

Bacillus subtilis

10-15

Micrococcus

aurantiacus

15-20

Halobacterium

halobium

Выше 25

Поскольку многие микроорганизмы, в том числе и болезнетворные, в плазмолизированном состоянии длительное время не погибают, приостанавливается лишь их активная жизнедеятельность, к перерабатываемому сырью необходимо предъявлять строгие санитарно-гигиенические требования.

Порча соленых товаров (рыбы, солонины и др.) под влиянием га- лофильных и солеустойчивых микроорганизмов — явление нередкое. Примером может служить покраснение крепкосоленой рыбы — дефект, называемый «фуксином», который вызывается бесспоровой бактерией Halobacterium salinarium, обладающей красным пигментом. Эта галофильная бактерия заносится в продукт с солью. Соленые товары следует хранить при низких температурах, чтобы задержать развитие на них микроорганизмов.

Известны различные виды порчи (плесневение, забраживание) меда, варенья, джема, фруктовых сиропов и других сахарсодержащих продуктов под воздействием осмофильных плесеней и дрожжей. Порчу многих этих продуктов, прошедших тепловую обработку, вызывают осмофильные теплоустойчивые (выдерживающие пастеризацию продуктов) дрожжи; порча может явиться и результатом вторичного инфицирования продуктов микробами извне. Для предотвращения этого следует разливать продукт в горячем виде в стерильную тару, герметично укупоривать ее и хранить при пониженной температуре.

  • [1] Показатель Eh представляет собой отрицательный логарифм давления молекулярного водорода в среде, взятый с обратным знаком.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >