И размножение микроорганизмов

Различают три группы микроорганизмов по отношению к тем­пературным условиям: термофилы, мезофилы и психрофилы.

Термофилы — микроорганизмы, развивающиеся при темпера­турах 20 — 80 °С, оптимально 50 — 75 °С; мезофилы живут при 5 – 57 °С, а психрофилы способны расти при относительно низких температурах — от +10 до -10°С.

Нас интересуют именно психрофилы, развивающиеся в усло­виях холодильного хранения пищевых продуктов. Различают фа­культативные психрофилы, условия жизни которых приближают­ся к режиму мезофилов, и облигатные, т.е. строгие психрофилы, способные размножаться только при низких температурах.

Психрофильные бактерии активно размножаются на продук­тах с небольшой кислотностью — мясе, рыбе, некислых молоч­ных и овощных продуктах при -5... -8 °С. Большинство плесеней — психрофильные, они довольно активно развиваются на замороженных продуктах. Плесени, так же как и дрожжи, размножаются главным образом на кислых продуктах. Являясь аэробами, плесе­ни растут вплоть до температуры -2...-3°С, при более низкой температуре их размножение прекращается. Но отдельные виды плесеней прекращают размножение лишь при -8...-10°С.

Рост и размножение могут происходить при разных температу­рах. Так, размножение бактерий Е. coli прекращается при 7,3 °С, в то время как их рост продолжается.

Рассмотрим восемь фаз роста микроорганизмов (рис. 17):

1) лаг-фаза (а) — стадия развития, которая характеризуется постоянством числа бактериальных клеток. Микроорганизмы при­выкают к внешней среде, вследствие чего может произойти умень­шение их количества, особенно при пониженных температурах. Продолжительность лаг-фазы зависит от вида микроорганизмов, питательной среды и температуры;

Рис. 17. Кривая фаз роста бактерий

2) фаза ускорения роста (б), в которой происходит бурное раз­множение микроорганизмов;

3) логарифмическая фаза роста (в), в которой идет быстрое, с постоянной скоростью размножение бактериальных клеток;

4) фаза замедления роста (г);

5) фаза максимальной концентрации микроорганизмов, или мак­симальная стационарная фаза (д). На этой стадии концентрация мик­роорганизмов при определенных не меняющихся условиях внеш­ней среды сравнительно постоянна. Их развитие и отмирание про­текают с одинаковой интенсивностью. Опытные данные показыва­ют, что в этой фазе максимальное число бактериальных клеток в 1 г продукта 10⁹— 10¹⁰;

6) фаза ускорения гибели микро­организмов (е), в которой создают­ся неблагоприятные условия для обмена веществ;

7) фаза гибели (ж), в течение которой микроорганизмы под вли­янием собственных продуктов жиз­недеятельности быстро отмирают;

8) конечная стационарная фаза (фаза адаптации) (з).

Изучение различных фаз роста микроорганизмов имеет большое практическое значение. Так, продолжительность фаз а и б сокращается, если количество исходных микроорганизмов вели­ко, т.е. при большей начальной обсемененности пищевых про­дуктов скорее наступает логарифмическая фаза.

Наиболее существенно понижение температуры влияет на продолжительность лаг-фазы и характер логарифмической фазы. Чем ниже температура, тем продолжительнее лаг-фаза и более пологи участки логарифмической фазы, т.е. микроорганизмы размножа­ются медленнее.

Микроорганизмы бывают чувствительными, умеренно устой­чивыми и нечувствительными к отрицательной температуре. Осо­бенно чувствительны к низким температурам вегетативные клет­ки плесневых грибов и дрожжей. При отрицательных температурах легко погибают грамотрицательные бактерии, принадлежащие к группе Е. coli, бактерии группы Pseudomonas—Achromobacter и Salmonella. Более устойчивы к низким температурам грамположительные бактерии, в том числе S. aureus; наиболее устойчивы почвенные бактерии. Споры бацилл Clostridium нечувствительны к низким температурам, тогда как споры плесневых грибов прояв­ляют умеренную устойчивость.

Устойчивость микроорганизмов к действию отрицательных тем­ператур зависит от трех факторов: температуры, скорости ее по­нижения и времени воздействия.

Действие отрицательных температур на микроорганизмы про­является в изменении состояния воды в микробной клетке. Мак­симальное повреждающее действие оказывает внутриклеточное об­разование льда. Это приводит к повышению концентрации внут­ри- и внеклеточных растворов, что ведет к денатурации белков и нарушению барьеров проницаемости.

Однако повреждение микроорганизмов холодом может проис­ходить и без образования льда. Гибель бактериальных клеток в ре­зультате холодового шока происходит при очень быстром охлаж­дении из-за низкого осмотического давления. При этом губительное действие низких температур связано с нарушением нуклеи­новых кислот и целостности липидных мембран.

Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температу­рам зависит и от продолжительности воздействия холода. В начале замораживания число бактериальных клеток быстро уменьшает­ся, затем гибель микроорганизмов замедляется и, наконец, остаются устойчивые к низким температурам клетки, количество ко­торых зависит от условий замораживания, индивидуальной устой­чивости вида микробов.

Необходимо иметь в виду, что развитие микроорганизмов при температуре выше -10°С возможно и это может привести к сни­жению качества хранящегося продукта и даже к его порче. Так при длительном хранении мороженого мяса при температуре выше -8°С могут развиваться плесневые грибы. Они растут от­дельными колониями, которые впоследствии увеличиваются и уп­лотняются. Мицелий гриба проникает в толщу мяса, начинается спороношение. На поверхности продукта появляются белые, се­рые или черные пятна, в толще накапливаются продукты жизне­деятельности плесеней, появляется затхлый запах. Аналогичные процессы протекают при хранении мороженой рыбы и других про­дуктов.

В замороженных ягодах или фруктово-ягодных соках, храня­щихся при температуре выше -8 °С, образуется продукт жизнедея­тельности дрожжей — спирт.