Лекція 6. Вплив хімічних та біологічних факторів на мікроорганізми. Розповсюдження мікроорганізмів у природі

План лекції

4. Розповсюдження мікроорганізмів у природі.

Реакція середовища (рН).Реакція середовища, міра її лужності та кислотності, має великий вплив на життєдіяльність мікроорганізмів. Фізіологічним початком у кислих та лужних субстратах є не просто вміст кислоти або лугу, а концентрація гідроксильних та водневих іонів. Реакцію середовища прийнято виражати умовно знаком рН, який є негативним логарифмом концентрації водневих іонів, узятим із зворотнім знаком. Під впливом рН середовища може змінюватися активність ферментів, а у зв'язку із цим, і біохімічна активність мікробів. Так, дріжджі одного виду у кислому середовищі утворюють більшу кількість етилового спирту та незначну гліцерину, а в лужному середовищі навпаки вміст гліцерину різко збільшується, а вихід спирту знижується. Зміна реакції середовища може впливати на електричний заряд поверхні клітини, у зв'язку з чим змінюється проникність клітки для окремих іонів. При зміні рН середовища може змінюватися ступінь дисоціації речовин у середовищі, що, у свою чергу, відображається на обміні речовин клітини. При надходженні у клітину гідроксильних чи водневих іонів та недисоційованих молекул кислот або основ може відбуватися зміна внутрішньоклітинної реакції. Це позначається на ступені дисперсності колоїдів протоплазми, їх адсорбційних властивостях та ін. Проте, як показують дослідження, протоплазма достатньо забуферена і її активна реакція при різних значеннях рН середовища тривало зберігається більш - менш постійною. Для більшості пліснявих грибів і дріжджів оптимальним є слабокисле середовище (рН = 5,0 — 6,0). Більшість бактерій, навпаки, краще ростуть при значеннях рН = 6,5—7,5, тобто у нейтральному або слаболужному середовищі. За невеликим винятком, вони не розвиваються при рН нижче 4,0 і вище 9,0. Пліснява може розвиватися у ширшому діапазоні рН - від 1,2 до 11,0. Для окремих представників бактерій і грибів ці межі можуть бути значно вужчими. На бактерії кисле середовище впливає більш згубно, ніж лужне, вегетативні клітини менш стійкі, ніж спори. Особливо несприятливе кисле середовище для гнілистних бактерій. Найвитривалішими до кислого середовища є ті види бактерій, які самостійно утворюють кислоту та змінюючи цим рН середовища у процесі своєї життєдіяльності. Наприклад одні види бактерій, при накопиченні у середовищі надмірної кількості кислоти поступово гинуть, інші - здатні самостійно регулювати реакцію середовища, утворюючи у таких умовах відповідні речовини, які або підкислюють, або підлужнюють середовище, перешкоджаючи зміні рН у несприятливий бік, для їх розвитку. Наприклад, дріжджі у сприятливому для них кислому середовищі головним чином утворюють нейтральний продукт — етиловий спирт, у нейтральному - вони утворюють спочатку оцтову кислоту, яка знижує рН середовища до оптимального для них значення, а потім дріжджі починають виробляти етиловий спирт. Деякі плісняві гриби при культивуванні на білкових середовищах утворюють щавлеву кислоту, яка перешкоджає збільшенню лужності субстрату. У таблиці 10 приведені дані наукових досліджень, які характеризують відношення деяких мікроорганізмів до концентрації водневих іонів. Указані граничні значення рН не є постійною величиною і можуть значно змінюватися залежно від інших умов середовища та фізіологічних особливостей самих мікроорганізмів. Згубна дія на мікроорганізми деяких органічних кислот (наприклад, оцтової, масляної) може бути обумовлена не тільки несприятливою концентрацією водневих іонів, але і токсичністю недисоційованих молекул кислот.

Таблиця 10

Відношення мікроорганізмів до рН середовища

Встановлено, наприклад, що оцтова кислота у кількості 0,5-2,0% проявляє бактерицидну дію. Знаючи відношення різних мікроорганізмів до реакції середовища і регулюючи рН, можна пригнічувати або стимулювати розвиток мікроорганізмів, що має велике практичне значення. Так, несприятлива дія кислого середовища на гнилісні бактерії покладена в основу зберігання деяких харчових продуктів та матеріалів у маринованому і квашеному вигляді. У першому випадку до продукту додають невелику кількість оцтової кислоти, у другому - дають можливість розвиватися молочнокислим бактеріям, які утворюють кислоту і перешкоджають розвитку гнильних бактерій. Проте квашені продукти та маринади не відрізняються високою стійкістю у процесі зберігання, оскільки органічні кислоти (молочна, оцтова) можуть бути використані у процесі життєдіяльності багатьма пліснявами та дріжджами. У результаті цього кислотність середовища швидко падає, створюються умови, сприятливі для розвитку гнилісних бактерій. Щоб затримати ріст мікробів - споживачів кислот, необхідно мариновані та квашені продукти пастеризувати і зберігати при знижених температурах.

Окисно-відновні умови середовища.Розвиток мікроорганізмів, їх біохімічна діяльність знаходяться у тісному зв'язку з окисно-відновними умовами середовища, які залежать від співвідношення у ньому окисників та відновників. Окисно-відновна здатність середовища виражається величиною її окисно-відновного потенціалу (Eh), який визначається звичайними потенціометричним методом. Величину (Eh) виражають у вольтах. У середовищі, окислювальні властивості якого відповідають умовам, що створюються при насиченні її киснем (при надлишковому тиску в 1 атм), rH₂= 41. Надмірно відновні умови, які відповідають насиченню середовища молекулярним воднем (при надлишковому тиску в 1 аті), мають rH₂ =0. При рівновазі окислювальних та відновних процесів у середовищі rH₂= 28. Отже, значення rH₂ нижче 28 вказує на відновну здатність середовища, а вище 28 - на окислювальну.

Мікроорганізми розрізняються за потребою в аерації середовища, у зв'язку з цим межі rH₂, що допускають їх розвиток також будуть різними. Облігатні анаероби (за даними І. Л. Работкової) життєздатні при rH₂ не вище 16 - 20, але розмножуються вони лише при rH₂ 7- 8. Факультативні анаероби живуть при rH₂ середовища від 0 до 30. Для облігатних аеробів мінімальне значення rH₂ середовища буде вищим, ніж для анаеробів, нижньою межею для них є rH₂ близько 10 - 12, але rH₂ вище за 30 вже є несприятливим. Регулюючи окисно-відновні умови в середовищі, можна не тільки загальмувати або викликати активний розвиток певної групи мікроорганізмів, але і змінити їх фізіологічну активність. Можна, наприклад, покращити ріст анаеробів у присутності повітря шляхом додавання речовин (наприклад, аскорбінової кислоти), що знижують окисно-відновний потенціал середовища, і навпаки, можна культивувати аеробів в анаеробних умовах, збільшуючи rH₂ середовища шляхом введення речовин, які характеризуються окисними властивостями. За даними ряду дослідників зміни rH₂ середовища дають змогу впливати на характер біохімічних процесів, які викликають мікроорганізми. Наприклад, Aspergillus niger при значенні rH₂ більше 15 перетворює цукор на вуглекислий газ і воду, а при rH₂ менше 15— виробляє кислоти (лимонну, щавлеву, глюконовую) та етиловий спирт. Гриб Rhyzopus nigricans при rH₂ середовища менше 8 утворює молочну кислоту, а більше 8 - молочну та фумарову кислоти. У процесі своєї життєдіяльності мікроорганізми самі можуть змінювати окисно-відновний потенціал середовища, виділяючи у нього різні продукти обміну та адаптуючи його для своїх.

Отруйні речовини.Деякі хімічні речовини діють згубно на мікроорганізми. Отруйні речовини, які вживають для боротьби із мікроорганізмами, називають антисептиками. Їх вплив на мікроорганізми залежить від концентрації та тривалості впливу. У дуже малих дозах багато отрут проявляють активуючу дію - стимулюючи розмноження або біохімічну активність мікробів. З підвищенням концентрації отруйних речовин розвиток мікробів пригнічується, надалі вони швидко відмирають. Чутливість різних видів до однієї і тієї самої речовини різна. Інтенсивність дії отруйних речовин залежить також від умов середовища: величини pH, її хімічного складу, температури. Із неорганічних сполук найсильнішими отрутами для мікробів є солі важких металів, особливо солі ртуті і срібла. Несприятлива дія цих солей на вегетативні клітини бактерій виявляється вже при концентрації 1:100 000, а в окремих випадках - навіть ще меншою. При концентрації 1 : 1000 більшість бактерій гинуть протягом декількох хвилин. Спори бактерій стійкіші, вони довше (годинами) - зберігаються живими навіть у міцніших (1 : 500) розчинах цих речовин. Така стійкість обумовлена низькою проникністю їх оболонки. Іони деяких важких металів - золото, мідь, цинк і особливо срібло, присутні в розчинах в дуже малих концентраціях, які навіть не підлягають безпосередньому визначеню, але проявляють згубну дію на мікроорганізми. Ця специфічна дія називається олігодинамічною (oligos - малий, dynamis - сила). Доведено, що у воді, яка контактує із металевим сріблом, звичайними методами не виявляють навіть сліди розчиненого металу, а мікроорганізми гинуть.

Роботи Я. Я. Никітинського, його учнів та багатьох інших дослідників показали, що вуглекислий газ можна успішно використовувати у процесі зберігання та перевезення деяких швидкопсувних харчових продуктів.

Таблиця 11

Розмноження бактерій у атмосфері з вуглекислим газом

Найдоцільніше, застосовувати СО₂ у поєднанні з охолоджуванням продуктів. Термін зберігання охолодженого м'яса, птиці, варених ковбас, риби (гарячого копчення) при температурі близько 0° в атмосфері, що містить 10-15% СО₂, перевищують терміни звичайного зберігання у 2-3 рази (М. А. Габріельянц, Callow і ін.). За даними деяких авторів у атмосфері, що містить 10% СО₂ і одночасному охолоджуванні, плоди зберігаються удвічі довше, ніж в умовах звичайних холодильників. Занадто високі концентрації вуглекислого газу хоч і діють ефективніше на мікроорганізми, але вони погіршують якість продуктів (м'ясо, наприклад, втрачає колір). Деякі органічні сполуки також є сильними отрутами для мікробів, серед них можна визначити формалін, фенол (карболова кислота) та його похідні. Вегетативні клітини багатьох бактерій досить швидко гинуть у 2 - 5% розчині фенола, але спори у такому розчині зберігають життєздатність упродовж двох тижнів та довше. Бактерицидною дією характеризуються ефірні масла, смоли, дубильні речовини, багато барвників (генціанфіолетовий, діамантова зелень, метиленова синька, фуксин і ін.). Дія антисептиків полягає в тому, що, проникаючи в клітину, вони вступають у взаємодію з речовинами протоплазми. Як результат, нормальний перебіг життєвих процесів стає неможливим. Природа дії отруйних речовин різна. Наприклад, солі важких металів, формалін, феноли викликають коагуляцію білкових речовин клітини. Спирт, ефір руйнують ліпоїди клітинних оболонок, кислоти та луги обумовлюють гідроліз білків, хлор, озон, перекис водню, інтенсивно окисляють органічні сполуки. Багато отрут інактивують ферменти.

Мікроорганізми можуть адаптуватись до тієї чи іншої антисептичної речовини, якщо їх культивувати на середовищах із поступово зростаючими дозами антисептика. Багато антисептичних речовин використовують у медицині і сільському господарстві як дезинфікуючі засоби для боротьби із хвороботворними мікробами. Застосовують антисептики і в різних галузях промисловості для запобігання розвитку небажаних мікроорганізмів. У клей, масляні фарби, деякі апрети (склеювальні речовини, що наносяться при обробці на тканини і пряжу) і т.п. для підвищення стійкості проти руйнуючої дії мікроорганізмів вводять солі міді та цинку, саліцилову і борну кислоти, їх солі. Деревину, риболовні сіті, брезент та деякі інші матеріали обробляють фтористими сполуками, похідними фенолу і іншими антисептиками. Широко застосовують хлор (у газоподібному вигляді та у формі його сполук) для дезінфекції питної води, тари, устаткування, інвентаря і тощо.

Обмежене використання антисептиків для консервації харчових продуктів пояснюється тим, що майже всі вони небезпечні для здоров’я людини. Тому для деяких харчових продуктів допустимі тільки мінімальні дози (від сотих до одній - двох десятих відсотка) деяких речовини, наприклад бури, сірчистої кислоти, її солей, бензойної кислоти, її натрієвої солі. Останнім часом почали застосовувати сорбінову кислоту та її солі. У дозах, що допускаються для консервації харчових продуктів (0,03-0,1%), вона нешкідлива для людей, не додає продукту стороннього смаку і аромату, на тривалий час затримує ріст плісняви та дріжджів. На ріст багатьох бактерій ця кислота (у вказаних концентраціях) помітно не впливає.

На принципі антисептики ґрунтується копчення м'ясних та рибних продуктів. При копченні продукти просочуються летючими антисептичними речовинами диму (фенолом, крезолом, формальдегідом, деякими органічними кислотами і ін.), або аналогічними антисептиками коптильної рідини, яку почали застосовувати замість димового копчення продуктів. Крім того, розвитку мікробів перешкоджають легке підсушування продукту при копченні (особливо поверхні) та вміст у ньому підвищеної кількості солі. Копчені продукти, особливо гарячого копчення, у яких міститься багато води, навіть при не тривалому зберіганні нерідко піддаються мікробному псуванню. Це пояснюється тим, що на мікроорганізми, які знаходяться в глибині продукту, копчення впливає мінімально, оскільки антисептичні речовини диму (або коптильної рідини) слабо проникають у товщу.

Вплив біологічних чинників на розвиток мікроорганізмів.У природних умовах проживання, окремі види мікроорганізмів ростуть не ізольовано, а разом з іншими організмами. Взаємовідношення, що встановлюються між організмами є достатньо різноманітними. У одних випадках сумісне життя двох або декількох видів призводить до взаємної користі, вони навіть краще розвиваються, ніж кожен окремо. Такий тип взаємовідношень називається симбіозом. Між симбіонтами відбувається частковий обмін продуктами життєдіяльності. Прикладом симбіозу може бути сумісне існування бобових рослин із бульбочковими бактеріями, які живуть на їх кореневій системі. Бактерії отримують від рослин необхідні їм вуглецеві сполуки, а самі забезпечують рослину азотистими речовинами, які вони синтезують у процесі азотфіксації. Симбіотичні взаємовідношення існують також між деякими молочнокислими бактеріями та дріжджами. Молочнокислі бактерії, утворюючи молочну кислоту, створюють умови, сприятливі для росту дріжджів, а продукти життєдіяльності дріжджів (наприклад, вітаміни) стимулюють розвиток молочнокислих бактерій. Співіснування молочнокислих бактерій та дріжджів широко поширене у природі. Молочнокислі бактерії в асоціації із дріжджами застосовують у виробництві ряду кисломолочних продуктів (кефіру, кумису).

Інша форма взаємовідносин, коли сумісне життя приносить вигоду тільки одному організму (один організм розвивається за рахунок іншого і у ряді випадків викликає його загибель) називається паразитизмом. Паразитами є різні збудники хвороб людини, тварин і рослин. Прикладом паразитизму служить розвиток бактеріофага за рахунок живих бактерій, які він руйнує. Між мікроорганізмами дуже поширені взаємовідносини, коли життєдіяльність одних мікробів сприяє розвитку інших. Цей тип взаємовідношень називають метабіозом. Наприклад, мікроорганізми, які розщеплюють білки на прості сполуки, створюють умови для розвитку інших мікроорганізмів, які самостійно не можуть розкладати білок і засвоюють тільки продукти його розпаду. Наприклад дріжджі, розвиваючись на сахаристих субстратах, перетворюють цукор на етиловий спирт, після цього на середовищі, що містить спирт, можуть розвиватися оцтовокислі бактерії, які окислюють спирт в оцтову кислоту, а оцтова кислота, у свою чергу, використовується пліснявою, яка перетворює її на вуглекислий газ та воду.

Між мікроорганізмами поширені і антагоністичні взаємовідношення, коли продукти життєдіяльності одного виду мікробів згубно впливають на іншій. Так, молочнокислі бактерії є антагоністами гнильних бактерій, оскільки продукт енергетичного обміну перших - молочна кислота - гальмує розвиток других. Антагоністичні взаємини між цими групами мікроорганізмів широко використовують при переробці ряду харчових продуктів (квашення овочів, виготовлення сирів, кисломолочних продуктів та ін.). Ідея використання антагонізму між молочнокислими та гнильними бактеріями належить І. І. Мечникову. Мечников припускав, що отруйні продукти життєдіяльності гнильних бактерій, які поширені у кишечнику людини, систематично отруюють організм та сприяють передчасному старінню. Він запропонував використовувати молочнокислі бактерії (болгарську паличку) кислого молока, які можуть створювати у кишечнику кислу реакцію, що негативно впливатиме на на гнильні бактерії. У багатьох випадках згубна дія мікробів-антагоністів пов'язана із виділенням у поживне середовище біологічно активних хімічних речовин. Ці речовини називають антибіотиками (анти - проти, біос - життя). Мікроорганізми, що виділяють антибіотики, широко поширені в природі. Цією здатністю характеризуються багато бактерій, гриби і особливо актиноміцети. Деякі мікроорганізми утворюють не один, а декілька антибіотиків. Антагоністичні взаємини у світі мікробів є одним із найважливих чинників, що визначають склад мікрофлори природних субстратів. Явище антагонізму часто проявляється при одночасному вирощуванні різних мікроорганізмів на поживному агарі у чашці Петрі. Навколо колонії мікробу-антагоністу утворюється так звана стерильна зона - зона відсутності росту мікроорганізму, чутливого до даного антагоніста. Сьогодні виділено і вивчено велику кількість антибіотиків. За своєю хімічною природою вони дуже різні. Характерним властивостями всіх антибіотиків є їх вибіркова дія на мікроорганізми: кожен антибіотик діє, тільки на певні мікроорганізми. Деякі антибіотики у значній мірі пригнічують розвиток тільки - грампозитивних, інші - грамнегативних бактерій і т.п. Одні антибіотики активно впливають на гриби, інші - на бактерії. Є антибіотики, які впливають як на гриби, так і на бактерії. Характер дії антибіотичних речовин також різний. Одні речовини тільки пригнічують життєдіяльність або затримують розмноження чутливих до них мікробів, таку дію називають бактеріостатичним(відносно бактерій), або фунгістатичним(відносно пліснявих грибів). Інші речовини викликають загибель мікроорганізмів - проявляють бактерицидну (або відповідно фунгіцидну) дію. Деякі антибіотики не тільки викликають загибель, але і розчиняють — лізірують мікробні клітини. Механізм згубної дії антибіотиків ще недостатньо вивчений. Більшість дослідників вважають, що під впливом антибіотиків порушується обмін речовин клітини, змінюється процес дихання у зв'язку із пошкодженням ферментних систем. Активність антибіотиків дуже висока, проте ефективність дії може змінюватися залежно від концентрації антибіотика, тривалості дії, складу середовища і ін. Деякі антибіотики досить швидко руйнуються на світлі під впливом ультрафіолетової радіації, втрачають свою активність при нагріванні, дії кислот, лугів. При тривалій дії невеликих доз антибіотика у чутливого до нього мікроорганізму може виробитися стійкість до цієї речовини. Відкриття і освоєння промислового виробництва антибіотиків є одним із найбільших досягнень науки за останні десятиліття. Для виробництва антибіотиків у певних умовах, на живильних середовищах спеціального складу, вирощують мікроорганізми, які продукують певний вид антибіотика. Після накопичення антибіотика у культуральній рідині його відділяють і піддають очищенню та обробці. Антибіотики називають за родовою або видовою назвою мікроорганізму, що їх виділяє, або по характеру дії. Наприклад, пеніцилін назвний за родовою назвою його продуцента - грибка пеніцила (Pénicillium), антибіотик граміцидин отримав свою назву за вплив на грампозитивні бактерії. Деякі з антибіотиків завдяки їх надзвичайно високій активності проти хвороботворних мікроорганізмів широко застосовують у медичній та ветеринарній практиці. Найбільшу популярність набули наступні антибіотики:

1. Пеніцилін виробляється грибками Pénicillium notatum і Рen. chrysogenum, характеризується високою бактерицидною дією по відношенню до багатьох патогенних бактерій, переважно на грампозитивні коки (стафілококи, стрептококи, пневмококки). На грамнегативні бактерії (дизентерійні, черевнотифозні, кишкову паличку і ін.) пеніцилін не впливає. Він хімічно та біологічно нестійкий. Багато мікроорганізмів мають фермент пеніциліназу, яка руйнує пеніцилін.

2. Стрептоміцин виробляється променистим грибком Actinomyces globisporus streptomicini, характеризується ширшим антибактеріальним спектром дії, ніж пеніцилін. Стрептоміцин активний не тільки відносно грампозитивних, але і багатьох грамнегативних бактерій. Згубно діє на туберкульозну паличку, збудників черевного тифу, паратифу, туляремії, бруцельозу і ін.

3. Граміцидін С - високоактивний антибіотик, що виробляється ґрунтовою бактерією Вас. brevis. Він характеризується здатністю навіть в дуже великих розведеннях вбивати стафілококи та стрептококки, які викликають гнійні процеси. Але цей антибіотик токсичний для людини і з лікувальною метою його використовують тільки для зовнішнього використання.

4. Хлортетрациклін (ауреоміцин біоміцин) - утворюється променистим грибком Actinomyces aureоfaciens, має досить широкий антибактеріальний спектр. Він активний по відношенню до багатьох мікроорганізмів, на яких пеніцилін та стрептоміцин не впливають. Окрім різноманітних грампозитивних та грамнегативних бактерій, хлортетроциклін пригноблює дію деяких вірусів. У лужному середовищі він швидко руйнується, нестійкий і на білкових субстратах.

5. Окситетрациклін (тераміцин) виробляється променевим грибком Actinomyces rimosus, має широкий спектр дії.

У лікувальній практиці застосовують і інші антибіотики. Останнім часом антибіотики починають використовувати для боротьби із збудниками захворювань сільськогосподарських рослин. Проводяться дослідження із застосуванням антибіотиків для затримки мікробного псування швидкопсувних харчових продуктів. Багатьма дослідниками (Равіч-Щерба, Дуброва, Tarr і ін.) показана висока ефективність цього способу під час консервування продуктів, особливо у поєднанні з дією холоду. Найбільш перспективними з відомих антибіотиків виявився біоміцин і терраміцин. Встановлено, що невеликі кількості антибіотика, який вносять до продукту або додають у лід, захищають продукт на певний час від мікробного псування. Терміни зберігання таких продуктів (м'яса, птиці, риби) збільшуються у 2-3 рази (табл. 12). Широке практичне застосування антибіотиків для консервування харчових продуктів зустрічає, серйозні перешкоди. При багаторазовому надходженні з їжею навіть достатньо малих кількостей антибіотика в організмі людини можуть з’явитися стійкі форми хвороботворних мікроорганізмів, що призведе до втрати лікувального значення даного антибіотика.

Таблиця 12

Обробка тріски біоміцином (за даними Г.Б. Дуброва )

Можливе пригноблення антибіотиком корисних мікроорганізмів нормальної мікрофлори кишечника людини. Крім того, антибіотики характеризуються бактеріостатичною дією і тому на виробництві можуть накопичуватися стійкі форми збудників псування продукту, що призведе до зниження консервуючої дії антибіотика. Тому, використання антибіотиків вирішується в кожному випадку окремо. При цьому допустимий вміст антибіотика у продукті суворо регламентується і контролюється повне його руйнування у процесі звичайної теплової кулінарної обробки. Необхідною умовою використання антибіотиків є високий санітарно-гігієнічний рівень харчових продуктів. Доцільніше для консервації харчових продуктів знайти спеціальні антибіотики, а не застосовувати ті, які використовують у медицині. На сьогодні антибіотики знаходять нове застосування - як стимулятори росту рослинних та тваринних організмів. Багато досліджень показали, що додавання невеликих кількостей антибіотиків (наприклад, пеніциліну, біоміцину) до харчового раціону молодняка птахів і домашніх тварин, сприяє їх росту та знижує захворюваність. Антибіотичні речовини виробляють не тільки мікроорганізми, але і вищі рослини і тварини. Антибіотичні речовини рослинного походження були відкриті Б. П. Токіним (1928 р.) і названі фітонцидами (від греч. «фітон» - рослина). Токін виявив, що летучі речовини, які виділяються деякими рослинами, а також тканинні їх соки викликають відмирання інфузорій, бактерій, дріжджів, грибків. Дія антимікробних речовин рослинного походження науково демонструється наступним дослідом. Якщо засіяти рівномірно поживне середовище в двох чашках Петрі спорами грибка Aspergillus niger, і в одну із чашок розмістити невелику кількість подрібненого на терці часнику, то через два-три дні в контрольній чашці (без часнику) грибок розростеться по всій поверхні поживного середовища, а в дослідній - тільки по її периферійній частині, на значній відстані від часникової кашки, навколо якої буде знаходитись стерильна зона (Рис. 3).

Численні дослідження Б. П. Токіна із співробітниками показали, що фітонциди виявлені у різних органах більшості культурних і дикорослих рослин, особливо цибулі, гірчиці, часнику, хрені, редьці, ялівці. Вони характеризуються подібними до антибіотиків властивостями. Впливають на мікроорганізми вибірково: сік якої-небудь рослини згубний для одних мікробів і нешкідливий для інших. Хімічна природа фітонцидів, очевидно, дуже різноманітна. Відомо, що антимікробною дією характеризу-ються різні продукти життєдіяльності рослинних організмів, наприклад ефірні масла, глюкозиди, органічні кислоти, дубильні речовини, смоли та деякі інші. Природа фітонцидних властивостей багатьох рослин ще не з'ясована, хоч лікувальна дія різних рослин вже давно відома людству. У даний час фітонциди знаходять застосування у медицині для боротьби з хвороботворними мікробами. Проводяться дослідження і з застосування фітонцидів для подовження термінів зберігання швидкопсувних харчових продуктів.

До антибіотичних речовин тваринного походження відносять лізоцим, еритрин. Лізоцим - речовина, що виробляється різними тканинами і органами тварин та людини. Це білок із вираженими лужними властивостями. Міститься у яєчному білку, сльозах, слині, в рибній ікрі. Чутливість мікроорганізмів до лізоциму різна. Він не тільки вбиває чутливих до нього бактерій, але і розчиняє їх. Еритрин - речовина, яку отримують із червоних кров'яних тілець (еритроцитів) тварин. Еритрин проявляє бактеріостатичну активність відносно дифтерійних паличок, стафілококів і стрептококів.

Використання чинників зовнішнього середовища для регулювання життєдіяльності мікроорганізмів при зберіганні харчових продуктів.Висока якість готових продуктів нерідко значно знижується у процесі їх зберігання, перевезення та реалізації. Харчові продукти є сприятливим поживним середовищем для розвитку багатьох мікроорганізмів і тому легко псуються через бактерії, дріжджі та цвілеві гриби. Неправильні способи заготовки, перевезення, зберігання та реалізації харчових продуктів обумовлюють в окремих випадках їх великі втрати. Наявність джерел харчування – це не єдина умова для розвитку мікробів. Життєдіяльність їх залежить і від інших чинників зовнішнього середовища, змінюючи які, можна регулювати активність життєдіяльності мікроорганізмів. Якщо при використанні мікроорганізмів у виробництві продуктів необхідно створювати оптимальні умови для їх розвитку, то на практиці зберігання продуктів, на всіх стадіях пересування необхідно, навпаки, перешкоджати росту мікробів.

У даний час широко використовують на практиці вплив на мікроорганізми різних факторів довкілля. Для зберігання багатьох продуктів (яблука, виноград, свіжа капуста і ін.) користуються схемою, запропонованою Я. Я. Нікітинським:

1. Методи зберігання, засновані на принципі біозу(«біоз» - життя), направлені на підтримку життєвих процесів у продуктах і використання їх природного імунітету. На цьому принципі засновано зберігання плодів і овочів у свіжому вигляді. Плоди і овочі є живими органами рослин та здатні протистояти дії мікробів, тобто вони характеризуються природним імунітетом. На тривале зберігання слід відбирати тільки здорові, непошкоджені екземпляри, а щоб уникнути перезрівання їх та старіння (а отже, і ослаблення природних захисних властивостей) необхідно знижувати інтенсивність життєвих процесів (дихання, випаровування води) шляхом регулювання температури і вологості повітря у сховищах.

1. Методи зберігання, засновані на принципі абіозу (абіоз - відсутність життя), направлені на знищення мікробів у продукті. До них відносять: використання високих температур - пастеризація і стерилізація продуктів; добавка антисептиків; опромінювання різними формами променистої енергії; застосування антибіотиків.

2. Методи зберігання, засновані на принципі анабіозу («анабіоз» - придушення життя), направлені на призупинення життєдіяльності мікробів у продуктах. Створюють такі умови, за яких мікроорганізми зберігаються життєздатними, але не життєдіяльними. Прикладами можуть бути використання низьких температур (зберігання продуктів в охолодженому і замороженому стані), видалення води із продукту (зберігання у висушеному вигляді), додавання до продукту речовин, які створюють високий осмотичний тиск (зберігання продуктів, що містять підвищену кількість солі або цукру), підвищення кислотності продукту шляхом додавання оцтової кислоти (зберігання продуктів в маринованому вигляді).

3. Методи зберігання, засновані на принципі ценоанабіозу, направлені на зміну видового складу мікрофлори продукту. Викликають розвиток мікроорганізмів, які у процесі своєї життєдіяльності хоч і змінюють властивості продукту, але не тільки не псують, а навіть покращують його харчові і смакові властивості. Продукти життєдіяльності цих мікроорганізмів пригнічують розвиток мікробів - збудників псування. На цьому принципі засновано квашення овочів та плодів, виробництво кисломолочних продуктів.

Контрольні запитання

1. Антисептики, їх бактеріостатична та бактерицидна дія.

2. На які групи поділяють бактерицидні хімічні речовини за їхньою дією на мікроорганізми?

3. Галузі використання антисептиків.

4. Вплив біологічних факторів на мікроорганізми - типи їх взаємовідносин.

5. У чому полягає різниця між симбіозом, синергізмом, сателізмом і вірогенією?

6. У чому полягає різниця між коменсалізмом і метабіозом?

7. У чому полягає різниця між паразитизмом, хижацтвом, антагонізмом і конкуренцією?

8. Як поділяють антибіотики за походженням?

9. Характер і механізм дії антибіотиків на мікроорганізми.

10. Використання антибіотиків у народному господарстві.

11. Використання антимікробної дії фітонцидів при зберіганні харчових продуктів.