Влияние условий внешней среды на микроорганизмы

Микроорганизмы, как и все живые организмы подвержены влиянию окружающей среды. Биологические, физические и химические воздействия могут как отрицательно, так и положительно влиять на существование микробов, вызывая их активный рост или оказывая губительное действие. Опишем влияние условий внешней среды на микроорганизмы и их биологические особенности

Влажность

Оно из важнейших условий развития живого наличие воды. Плазматическая мембрана утроена таким образом, что вода может спокойно мигрировать через полупроницаемую оболочку клеток из большей концентрации в меньшую. Поскольку вода является основным компонентом внутреннего содержание клетки, в ней растворяются вещества, проходят синтез и различные химические реакции, она необходима для поддержания нужного гомеостаза. Микроорганизмы предпочитают влажные места обитания и потребность в наличии воды у видов различна. При понижении влажности окружающей среды до 20 % рост бактериальной клетки прекращается, плесневые штаммы не растут при снижении ниже 15%. Это поясняет влияние влажности на микроорганизмы и то почему хранение сухих продуктов возможно так долго без охлаждения. Однако минимальное количество влаги останавливает, но не всегда убивает микробы, которые способны образовывать споры и переживать безводные периоды.

Влияние внешней среды на микроорганизмы проявляется в колебании различных температур. Бактериальные микроорганизмы относят к трем основным группам:

1. Психрофилы – микробы, уверенно живущие при довольно низких температурных оптимумах в пределах от -10°С до -15°С, причем не выдерживающие повышение выше 0°С;
2. Мезофиллы – средняя группа по температурным показателям жизни. Оптимальные находятся в пределах 25 35°С. При понижении до 10 °С жизненная активность снижается, развитие останавливается, верхний предел выживаемости находится не выше 60-65°С;
3. Термофилы – микроскопические организмы способные выдерживать и нормально себя чувствовать в горячих условиях около 50–60°С, и выдерживать более высокие температуры (выше 70 °С).

По долевому соотношению наиболее распространены мезофиллы оптимально себя чувствующие при привычных нам температурах. Они-то и являются причиной порчи пищевых продуктов, приводят к отравлениям различным инфекционным заболеваниям. Охлаждение температуры приводит к замедлению метаболизма бактерий, но не к смерти. Многие способны переносить понижение и приспособились переживать неблагоприятные условия. Даже заморозка не сделает продукты полностью безопасными. При наступлении оптимальных температур бактерии продолжают развиваться.

Более губительна для общей численности бактерий высокая температура. Чем она выше, тем выше смертность микроорганизмов. При повышении ее в условиях влажности до уровня 60-70 °С гибель наступает в пределах двадцати минут, при 80-100°С менее чем за минуту. Но есть такие которые могут образовывать устойчивые споры способные выдерживать нагревание до 120 °С в течении нескольких часов. Споры простейших грибов и плесени наименее устойчивы к влиянию высоких температур.

Для уничтожения патогенов применяют пастеризацию и стерилизацию. В первом случае это обработка минимальными температурными показателями. Выделяют два вида:

1. Низкая пастеризация включает обработку в течении двадцати минут температурами в диапазоне 65-80°С;
2. Высокая пастеризация непродолжительное (около минуты) воздействие высокой (около 100°С). Это убивает бактерии и незначительно влияет на обрабатываемый объект.

После такой обработки распакованный продукт требует хранения при низких температурах.

Стерилизация наиболее действенная, избавляет не только от микробов, но и от их спор и цист. Проводиться при 125–135°С и условии высокого давления. Так готовят консервы, продукты длительно хранения.

Влияние условий внешней среды на микроорганизмы характеризуется кислотностью. Чем кислее будет окружающая бактерию среда, тем хуже для нее. Так можно коротко сформулировать влияние рН среды на жизнеспособность бактерий, т. е. чем рН ниже, тем хуже. Оптимальные показатели это нейтральные или слабощелочные и находятся в пределах от 7 до 4. Все дело в концентрации положительных ионов водорода и отрицательных гидроксильных групп. Однако некоторые грибы и плесневые элементы могут существовать и при слабокислой реакции. На практике применяют кислоту (уксусная, лимонная, молочная, щавелевая и. т. д) для консервации продуктов.

Поскольку прокариотическая клетка содержит воду, которая легко растворяет соли и сахара, которые по градиенту концентрации диффундируют в цитоплазму по правилам клеточного транспорта. Насыщение внутриклеточного цитозоля солью, сахаром или подобными химическими соединениями предотвращает развитие микроорганизмов. Чем выше концентрации, тем среда становится менее пригодной для развития и при концентрации выше 7-12% рост полностью останавливается.

Есть исключения бактерии-галофиты – живут в засоленных средах при концентрации соли более 20%. Именно они портят соленую продукцию. Высокая концентрация сахарозы предотвращает размножение бактерий и, если концентрация превысит порог около 60%. Но некоторые дрожжевые одноклеточные и осмофильные виды плесени преодолевают этот порог и продолжают свое развитие.

Большинство видов микроорганизмов очень чувствительны к действию лучей как природного, так и искусственного происхождения. Речь идет об ультрафиолетовом и инфракрасном излучении, не говоря уже об радиационном. При определенных концентрациях и продолжительности их воздействия наступает гибель микробов. Это активно применяется в дезинфекции и стерилизации во многих сферах, медицины, промышленности, биотехнологии и т. д. Магнитные поля, излучения ионов отрицательно влияют на жизнеспособность прокариот.

Такие вещества называются антисептиками и обладают бактерицидными свойствами. Они могут быть искусственного или натурального происхождения, суть действия не меняется – они смертельны для бактерий. Примеры: спирт, хлор, известь, различные кислоты, фитонциды растений и. т. д.

Природа позаботилась от том, чтобы защитить организмы от бактерий. Поскольку все взаимосвязано между организмами устанавливаются симбиозы, влияющие друг на друга. Есть паразиты, полностью угнетающие хозяина, но есть и наоборот приспособления которые угнетают микроорганизмы. Это выделение фитонцидов растениями, кислот организмами для подавления патогенов, наличие полезной микрофлоры, чья деятельность угнетает вредные бактерии обесточивая необходимый гомеостаз. Часто развитее одних бактерий угнетает другие, (пример квашенной капусты). Особое место занимают антибиотики. Их вырабатывают грибы-пенициллины. Они активно применяются в промышленности медицине.