ТЕРМОФИЛЫ И МЕХАНИЗМ ТЕРМОФИЛИИ
Группу термофилов делят на 4 подгруппы.
1. Термотолерантные микроорганизмы имеют диапазон ростаот 10 до 55–60 °С, оптимальная температура 35–40 °С.
2. Факультативные термофилы растут при температуре 50 и 65 °С и способны к размножению при температуре 20 °С.
3. Облигатные термофилы относят растут при 70 °С, но не размножаются при температуре ниже 40 °С.
4. Наконец, недавно обнаружены прокариоты, выделенные в подгруппу экстремальных термофилов. Оптимум их роста в области 80–105 °С, минимальная температура роста 60 °С и выше, максимальная – до 110 °С. К экстремальным термофилам относятся организмы из группы архебактерий, не имеющие аналогов среди мезофилов, например представители родов Thermoproteus , Pyrococcus , Pyrodictium и др.
Появились публикации об обнаружении бактерий, способных расти при температуре воды 250–300 °С и давлении 265 атм (при этом давлении вода в жидком состоянии может находиться до 460 °С). Эти бактерии выделены из проб воды поднятых с глубины 2560 м над поверхностью Тихого океана, где предположительно они существуют в горячих струях, выбрасываемых на дне океана так называемыми «черными гейзерами». Давление в районе обнаружения бактерий около 250 атм, а температура воды может быть выше 350 °С. в связи с этим исследователи начинают переоценивать границы условий, при которых способны развиваться прокариоты. Высказывается предположение, что прокариоты могут существовать везде, где есть вода в жидком состоянии и достаточное количество питательных веществ.
|
|
|
Воздействие температуры около60 °С приводит к гибели вегетативные формыв течении 30 мин, а при 80–100 °С они гибнут через 1мин. Температура около и ниже 0 °С не обладает повреждающим действием на микроорганизмы.
Микроорганизмы длительно сохраняются при –100 °С; некоторые из нихдесятки лет выживают при температуре жидкого азота (- 196 °С).
Простейшие и некоторые бактерии (спирохеты, риккетсии и хламидии) менее устойчивы к температурным воздействиям.
Воздействие высоких температур широко используется на практике. Стерилизация (sterilis –бесплодный) объектов проводится методами автоклавирования, кипячения, тиндализации, пастеризации, стерилизации сухим жаром, паром без давления.
Высокая температура вызывает коагуляцию структурных белков и ферментов микроорганизмов.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И СОХРАНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Высокими температурами обычно называют любые температуры выше температур окружающей среды. Для предотвращения порчипищевых продуктов чаще всего используют пастеризации и стерилизации.Использование пастеризацииподразумевает температурную дезинтеграцию микроорганизмов или уменьшение количества микроорганизмов, порчи.
|
|
|
Например, пастеризация молока достигается нагреванием при одной из следующих комбинаций сочетания времени и температуры:
1. 63 °С в течение 30 мин (низкая температура, длительное время обработки [НТДВ]);
2. 72 °С длительностью15 с [ВТКВ]);
3. 89 °С в течение 0,1 с;
4. 90 °С в течение 0,5 с;
5. 94 °С в течение 0,1 с;
6. 100 °С в течение 0,01 с.
Названные способы высокотемпературного воздействия вполне эффективны для дезинтеграции многих устойчивых патогенных бактерий, не способных к спорообразованию.
Внесенные в молокоштаммыMycobacteriumaviumsubsp.paratuberculosis(40 - 100 000 КОЕ/мл)не показали роста колоний после пастеризации молока вышеуказанными способами. Аналогична судьба испытанных дрожжей, мицелиальных грибов, грамотрицательных и многих грамположительных бактерий.
При пастеризации молока сохраняют жизнесполсобность терморезистентные и термофильные микроорганизмы,представители родовStreptococcus и Lactobacillus.
Термофилы к тому же нуждаются в высоких температурах для своего метаболизма. К ним относятся представители родов Bacillus , Clostridium , Alicyclobacillus , Geobacillusи Thermoanaerobacter , которые существенно влияют на сохранение и качество продуктов питания.
|
|
|
Стерильные продукты питания, запечатанные в банках, не содержат живых микроорганизмов или в них не может быть обнаружено обычно применяемыми культуральными методами любое минимальное число живых микроорганизмов.
К методам стерилизации относится использование ультравысоких температур (УВТ). Молоко, подвергнутое УВТ, относится к особого рода продуктам и отличается от пастеризованного молока.
Способ УВТ-обработки предполагает использование высоких температур (в пределах 140-150°С). Достаточное время для надежной стерилизации – несколько секунд.
Рассмотрим влияние некоторых условий хранения продуктов на механизм дезинтеграции микроорганизмов действием термического шока.
Высущивание микроорганизмов и снижение активности воды повышают резистентность микробиоты и патогенных бактерий к действию термического шока.
Наличиелипидовобеспечивает терморезистентностьотдельных видов микроорганизмов. Это явление называют жировой защитой.
Воздействие различных солей, сахаров и рН среды на устойчивость микроорганизмов к термическому шоку не одинаково. Влияние белков, количества микроорганизмов в продукте на их терморезистентность доказано.
|
|
|
Резистентность спор
Резистентность бактериальных эндоспор к термическому шоку имеет большое практическое значение.Причин их высокой резистентности пока не представлено, хотя доказано, что уменьшение содержания влаги в клетке является основной причиной термоустойчивости микроорганизмов. Известны и некоторые другие причины их термоустойчивости.
Ферменты термофильных микроорганизмов могут быть разделены на три группы:
1. Некоторые ферменты стабильны при температуре их выработки, но для инактивации этих ферментов требуются температуры немного большие.
2. Некоторые ферменты инактивируются даже при температуре их выработки случае отсутствия специфических субстратов.
3. Некоторые ферменты и белки являются чрезвычайно термоустойчивыми например, α-амилаза, некоторые протеазы, некоторые ферменты, активирующие аминокислоты, белки бактериальных жгутиков, эстеразы и термолизин.
Ферменты термофилов, которые продуцируются в условиях термофильного роста, проявляют большую терморезистентность, чем ферменты мезофилов. Отдельно следует упомянуть об α-амилазе, продуцируемой штаммом бактерий G. stearothermophilus, которая оставалась в активном состоянии даже после нагревания до 70 °С в течение 24 ч. Было показано, что оптимум температуры для активности α-амилазы бактерий G. stearothermophilus был равен 82 °С, а оптимальное значение рН было равно 6,9. Для сохранения стабильности фермент требует присутствия ионов кальция.
Термостабильность цитоплазматических белков, выделенных из четырех различных термофильных микроорганизмов, была выше, чем у аналогичных белков, изолированных из четырех разных мезофилов.
Следует отметить такую особенность ферментов термофилов, как более высокое содержание гидрофобных аминокислот, чем у аналогичных ферментов мезофилов. Белки, обладающие большей гидрофобностью, проявляют большую степень термоустойчивости.
Некоторыми исследователями отмечено, что не существует доказательств того, что микроорганизмы погибают при нагревании вследствие инактивации белков и других макромолекул, каковое представление является широко распространенным. Согласно представлениям этих авторов, гибель микроорганизмов происходит в результате нагревания некоторых больших структур, таких как клеточные мембраны. Образование даже одного отверстия в мембране клетки может привести к вытеканию всего ее внутреннего содержимого и последующей смерти.
Закономерность термической смерти вследствие инактивирования термочувствительных ферментов или термочувствительных рибосом, у которых существует много копий в клетке, не может подчиняться кинетике первого порядка. Предположение о том, что летальные повреждения происходят в результате плавления липидных составляющих клетки или клеточных мембран, является не просто вероятным, а получило подтверждения результатами экспериментов многих исследователей. Клеточная мембрана состоит из липидных слоев, окруженных белками, имеющих разнообразные биологические функции. Следует ожидать, что при разрушении этой структуры наступает повреждение клетки и возможен смертельный исход.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 336; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!