Условия проявления активной жизнедеятельности микробов

Изучение особенностей физиологии микроорганизмов основано на положении единства организма и необходимых для него условий существования, тесной связи любого развивающегося организма с окружающей внешней средой. Наблюдения и опыт показывают, что чем благоприятнее внешние условия, тем интенсивнее идет развитие микробов, и наоборот.

Благодаря своим микроскопическим размерам микроорганизмы чрезвычайно быстро реагируют на все изменения в среде их обитания. Недостаток влаги, слишком низкая или, наоборот, слишком высокая температура, сильное освещение, наличие необходимых питательных веществ и ряд других факторов обусловливают определенный темп развития микробной клетки. Находясь в тех или иных условиях, микроорганизмы постепенно приспосабливаются к ним. Этим, например, объясняется тот факт, что в соленых озерах встречаются в основном солелюбивые микроорганизмы (галофилы и галобы); в засушливых районах развиваются микробы ксерофиты, нуждающиеся лишь в ничтожных количествах влаги; в горячих источниках живут теплолюбивые микроорганизмы - термофилы, а в снегах Арктики обитают холодолюбивые - психрофильные микроорганизмы, приспособившиеся к жизни при низких температурах. Приспособляемость к самым неблагоприятным условиям жизни, исключительная выносливость присущи почти всем микробам.

Микроорганизмы способны переходить очень быстро от состояния покоя к весьма оживленной деятельности, которая в свою очередь может вновь смениться полной бездеятельностью, если внешние факторы резко ухудшатся и станут неблагоприятными. Приспосабливаясь к новым условиям, микробы постепенно и сами изменяются: у них появляются новые признаки, новые свойства. Возникающие у организма новые признаки могут закрепиться и при стабилизации условий жизни станут наследственными.

Попадая в определенную среду, микроорганизмы не только приспосабливаются к ней, но и изменяют ее в соответствии со своими биохимическими свойствами. Поглощая из среды в процессах питания и дыхания различные химические вещества, микробы выделяют наружу продукты обмена, что вызывает резкое изменение химического состава данной питательной среды, ее реакции, концентрации содержащихся в ней веществ и пр.

Поэтому, изучая микробиологические процессы, необходимо всю совокупность наблюдаемых явлений рассматривать с двух сторон, а именно:

1) с точки зрения внешних факторов среды, обусловливающих наиболее интенсивное проявление жизнедеятельности данного микроба, и

2) с точки зрения тех изменений, которые вызывает сам микроб в данной среде благодаря своим биохимическим особенностям.

Внешние факторы, обусловливающие развитие и жизнедеятельность микроорганизмов, весьма разнообразны и многочисленны. Среди них имеются такие, без которых жизнь микробов невозможна, и такие, в отсутствие которых микроорганизмы метут существовать. Все факторы среды подразделяются на три основные категории: физические, химические и биологические.

К физическим факторам относятся: температура, свет и другие формы лучистой энергии, влажность среды, механические воздействия, осмотическое давление в среде обитания микроба, воздействие токами высокой частоты, ультразвуковыми колебаниями.

Химические факторы - это реакция среды (ее pH), окислительно-восстановительный потенциал, условия питания углеродом, азотом, наличие в среде зольных элементов, микроэлементов, факторов роста и ядовитых веществ.

Наконец, биологические факторы - это взаимодействие с другими организмами (симбиоз, метабиоз, паразитизм, антагонизм) и действие продуктов обмена самого организма и других организмов на жизнедеятельность данного микроба.

Изучая влияние внешних факторов среды на жизнедеятельность микробов, следует обратить внимание на кардинальные точки их действия (минимум, оптимум и максимум). Возможность развития для микроорганизмов лежит между двумя кардинальными точками: минимумом и максимумом, причем с наибольшей эффективностью жизнедеятельность микроба будет протекать при оптимальной напряженности рассматриваемого фактора, лежащей между минимумом и максимумом. Наилучшего развития микроорганизм достигает в том случае, если все факторы, влияющие на его жизнедеятельность, будут находиться в оптимуме. Снижение до минимума или повышение до максимума хотя бы одного из факторов вызывает снижение активности микроба, а то и его гибель.

Изменяя условия среды, воздействуя на микроорганизмы теми или иными физико-химическими факторами, можно либо способствовать развитию в данных продуктах какой-либо одной группы микробов, либо полностью уничтожить микрофлору этих пищевых продуктов, т.е. регулирование условий существования микроорганизмов является тем рычагом, с помощью которого можно управлять их биохимической активностью.

Установление и соблюдение в производстве оптимальных условий в отношении всех внешних факторов, влияющих на микробиологический процесс, представляет далеко не легкую техническую задачу. Ведь нужно применить такие меры воздействия, которые одновременно не только бы обеспечивали лучший эффект регулирования деятельности микробов, но в то же время вызывали бы наименьшие качественные изменения в пищевых продуктах и явились бы наиболее экономически выгодными.

На консервных заводах при консервировании продуктов стремятся уничтожить микробов или по крайней мере подавить их жизнедеятельность, т.е. создают такие условия, при которых развитие микроорганизмов становится невозможным, причем эти воздействия не должны отрицательно влиять на органолептические качества и пищевую ценность консервируемого продукта.

Раздел микробиологии, изучающий взаимосвязь и взаимозависимость между микроорганизмами и необходимыми для них условиями существования, имеет вследствие этого большое практическое значение. Во многих случаях знание факторов, влияющих на жизнедеятельность и биохимические свойства микробов, позволяет более рационально и быстро подобрать наилучшие для данных конкретных условий технологические режимы, способствующие повышению качества продукции и снижению ее себестоимости.