Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Пищевая микробиология: микробиологическая безопасность сырья и продуктов животного и растительного происхождения

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ОБЕСПЕЧЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

СУЩЕСТВОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИ ВЫСОКИХ И НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Все организмы построены из химических компонентов, и все процессы жизни происходят на основе химических реакций, подчиненных законам термодинамики. Температура действует на скорость химических реакций и является причиной структурной перестройки протеинов, фазовых перемещений жиров, изменения структуры воды. Температурная амплитуда биохимической активности относительно мала в связи со специфическими свойствами биомолекул.

По отношению к температуре среды обитания микроорганизмы делят на мезофильные, психрофильные и термофильные. Деление бактерий на указанные группы довольно условно, так как температурные диапазоны их роста значительно перекрываются (рис. 13.1).

Температурные границы и оптимальные зоны роста прокариот и основанная на этом их классификация

Рис. 13.1. Температурные границы и оптимальные зоны роста прокариот и основанная на этом их классификация:

I — психрофилы: 1 — облигатные; 2 — факультативные; II — мезофилы; III — термофилы: 3 — термотолерантные; 4 — факультативные; 5 — облигатные; б — экстремальные. Жирной линией выделены оптимальные температуры роста

К мезофилам относятся микроорганизмы, у которых оптимальные температуры роста лежат между 30 и 40°С, а температурный диапазон, в котором возможен рост, находится между 10 и 45—50°С. Типичным мезофилом является Е. coli: нижняя граница роста 10°С, верхняя — 49°С, оптимальная температура — 37 °С при росте на богатой среде.

Психрофилы и факторы, определяющие возможность роста при низких температурах. Границы адаптивных температур для психро- филов лежат в диапазоне от -10 до +20°С. Психрофилы делятся на облигатные и факультативные.

Сходство облигатных и факультативных психрофилов состоит в способности к росту при 0°С и минусовых температурах. Термин «психрофильные организмы» в настоящее время применяется в пищевой микробиологии к микроорганизмам, которые растут в области температур от точки замерзания до 20°С при оптимальных значениях температур от 10 до 15°С. Для микроорганизмов, способных расти при 5°С и ниже, был предложен термин «психро- трофы» (от лат. psychros — холод и trephein — питаться, развиваться). К психротрофам относят бактерии, растущие при температурах 0—7°С. Поэтому микроорганизмы, вызывающие порчу молочной продукции, мяса, растительного сырья, овощей и фруктов при их хранении в температурных диапазонах 0—5°С, называют психротрофами.

Однако скорость роста у различных групп психротрофов в вышеуказанном диапазоне температур разная, поэтому их разделили на две группы: эврипсихротрофы (от eurypsychrotroph — от eurys — широкий, пространный, размашистый) и стенопсихротрофы. Они отличаются скоростью образования видимых колоний на плотных средах.

Микроорганизмы размножаются при низких температурах, потому что:

  • • клетки обладают ферментами с низкотемпературной адаптацией;
  • • в связи с большим количеством ненасыщенных жирных кислот мембраны не замерзают;
  • • не утрачивается свойство образовывать полисомы при низкой температуре;
  • • приспособление к пониженной температуре проявляется в изменении состава мембран (в ней повышается содержание ненасыщенных жирных кислот) и синтезе криопротекторов (например, глицерола);
  • • другой механизм связан с накоплением в клетках больших количеств наиболее важных ферментов, так что даже при неоптимальной температуре их функционирование позволяет клетке поддерживать достаточную активность.

Постоянно обитающие в источниках с низкой температурой микроорганизмы называют психротрофами.

Холодоустойчивость микроорганизмов. Организмы, способные образовывать тепло внутри своего организма с помощью различных физиологических и биохимических механизмов, называют эндо- термными (эндотермы), а организмы, температура тела которых полностью зависит от температуры окружающей среды, т.е. определяется внешними источниками тепла, — эктотермными (эктотермы).

Многочисленные наблюдения позволяют утверждать, что при переходе от среды обитания с относительно высокой температурой к среде обитания с низкой температурой эктотермные организмы способны поддерживать свой метаболизм на необходимом для нормальной жизнедеятельности уровне, для чего в процессе эволюции у них сформировались специальные генетико-биохимические механизмы.

Поддержание постоянства метаболизма у эктотермных организмов при смене температуры обитания названо температурной компенсацией. Генетико-биохимическая адаптация эктотермных организмов к изменению температурных условий обитания достигается разными путями: регуляцией экспрессии генов, изменениями функциональной активности ферментов, заменой одних изоферментов другими, изменениями концентрации ферментов в клетках и тканях и подвижностью жидкокристаллического состояния мембран.

Как происходит компенсация температурных влияний у эктотермных организмов? Это осуществляется при помощи качественной или количественной стратегии, т.е. или путем качественного изменения каталитической эффективности самих ферментов, или путем изменений количественного содержания ферментов в клетках. Под каталитической эффективностью фермента понимают меру скорости, с которой одна молекула фермента может превратить субстрат в необходимый для метаболизма продукт.

Патогенные бактерии при выведении из теплокровного организма попадают в окружающую среду, где температура значительно ниже и ее перепад для бактерий может составлять до 30—35°С. С учетом узкого диапазона активности ферментов становится понятным, что в этих изменяющихся условиях один фермент не способен функционировать. Экзотермные организмы могут синтезировать несколько форм ферментов, сходных по функциям, но отличающихся молекулярной массой и приспособленностью к различным температурам. Синтез этих форм может кодироваться разными генными локусами, и тогда они называются изоферментами (изозимами).

Изоферменты, которые способны работать при различных температурах сред обитания, назвали холодовыми и тепловыми вариантами. Этих вариантов может быть от двух и более. Синтезируются они по принципу регуляции экспрессии генов. Различная температура является индуктором депрессии и репрессии операторных локусов, поскольку известно, что репрессоры при различной температуре могут более или менее активно блокировать операторные локусы генов и ослабляют или усиливают их экспрессию. Возможен вариант конформационных изменений фермента, приводящих к переходу фермента в другую форму, адаптированную для работы в холодных условиях. Таким образом, температурная фенотипическая адаптация эктотермов может происходить или вследствие замены одних изоферментов другими, или в результате изменений устойчивости одного и того же фермента.

При изменении температурных условий обитания компенсация может осуществляться за счет изменения концентрации ферментов. Однако для бактерий наиболее целесообразной представляется адаптация к изменениям температуры на изоферментном уровне.

В бактериальной клетке температурозависимые изоферменты всегда находятся в небольших количествах, чтобы немедленно включиться в метаболизм при резких перепадах температуры. А затем под ее индуктивным влиянием синтезируется изофермент, который необходим.

Для каждого фермента существует зона минимума, в которой активность фермента тормозится в разной степени низкой температурой, а реакции, им катализируемые, протекают с меньшей скоростью или останавливаются. Среди многообразия адаптаций к температурным условиям среды необходимо отметить пойкило- термию микроорганизмов. Температура микробных тел следует за температурой внешней среды, и микроорганизмы вынуждены периодически впадать в состояние физиологического покоя, что сопровождается повышением устойчивости к неблагоприятным абиотическим факторам.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>