100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Открыт способ защиты бактерий от неблагоприятных температур

Способ защиты бактерий от воздействия повышенной температуры

Изобретение относится к микробиологии, а именно к способам защиты микроорганизмов от теплового воздействия при получении бактериальных препаратов. Способ защиты бактерий от воздействия повышенной температуры включает введение в бактериальную суспензию не менее чем за 5 мин до воздействия повышенной температуры тяжелой воды до концентрации в конечном продукте 10-60%. Способ позволяет повысить титр жизнеспособных микроорганизмов получаемого после термического воздействия биопрепарата в среднем в 1,5-3 раза. 4 табл.

Изобретение относится к микробиологии, а именно к способам защиты микроорганизмов от теплового воздействия при получении бактериальных препаратов.

Известно большое количество защитных сред, введение которых в культуральную жидкость позволяет снизить гибель бактерий в ходе технологических операций, связанных с обезвоживанием жидкостей, содержащих микроорганизмы, с использованием теплового воздействия Как правило, защитные среды включают значительное количество компонентов, природа которых не связана с жизнедеятельностью бактерий (тальк, крахмал и т.п.), что снижает эффективность получаемого биопрепарата. (J.Corry in «Water relation of food», London-New-York-San Francisco, Acad. Press, 1971, p.325; H.C.Пушкарь и др. Криопротекторы. Киев, Наукова думка, 1978).

Прототипом заявляемого изобретения является способ защиты бактерий от теплового воздействия путем введения в бактериальную суспензию перед воздействием высокой температуры аминобензгидразида в концентрации 0,00001-0,00005 М. (Авт. св. СССР 1214754, 1986, кл C 12 N 1/00).

Недостатками способа является чужеродность вводимой защитной добавки, что исключает ее применение в ряде процессов, в частности для получения биомассы для некоторых генно-инженерных процессов.

Задачей, стоявшей перед авторами, являлось создание технологии защиты микроорганизмов от воздействия повышенной температуры без использования посторонних веществ.

Указанная задача решалась путем введения в культуральную жидкость (КЖ) по крайней мере на 5 минут перед термошоком тяжелой воды (окись дейтерия) до конечной концентрации 20-60% масс.

Использование меньшей концентрации малоэффективно, применение больших количеств тяжелой воды экономически нецелесообразно.

Оптимальное время выдержки составляет 20-60 мин, однако выбор оптимальной концентрации зависит от особенностей защищаемого микроорганизма.

Промышленная применимость метода иллюстрируется следующими примерами: Пример 1.

Клетки Е. coli М-17 выращивались на глюкозоминеральной среде следующего состава, г/л: Na2HPO4 1, КН2РO4 1, NaCl 5, Nа2СО3 2, MgSO47H2O 0,123, цитрат аммония 45, глюкоза 3, никотиновая кислота 0,005, рН 7,0. Исходная плотность клеток составляла 3,3-3,510 9 кл/мл по ОП540.

Культивирование проводили в колбах объемом 250 мл, содержащих 50 мл среды, на качалке (180 об/мин) при 37 o С. Клетки в стационарной фазе роста отделяли от среды культивирования центрифугированием при 4500 об/мин в течение 20 минут, промывали и суспендировали в физиологическом растворе до концентрации 510 9 кл/мл по ОП540.

В КЖ вводили различные количества тяжелой воды фирмы «Изотоп» и выдерживали смесь на шуттеле в течение 30 минут, после чего смесь подвергали термообработке в течение 15 минут при 55 o С. Защитное действие тяжелой воды оценивалось по сохранению колониеобразующей способности (КОЕ) клеток E.coli при повышенной температуре. Число жизнеспособных клеток определяли по высеву на плотной питательной среде Эндо без удаления D2О.

Полученные результаты приведены в табл. 1.

Клетки E.coli C-600 выращивались на глюкозоминеральной среде следующего состава, г/л: Na2HPO4 1, КН2PO4 1, NaCl 5, Na2СО3 2, MgSO47H2O 0,123, цитрат аммония 45, глюкоза 3, никотиновая кислота 0,005, дрожжевой автолизат 4, рН 7,0. Исходная плотность клеток составляла 3,3-3,510 9 кл/мл по ОП540.

Культивирование проводили в колбах объемом 250 мл, содержащих 50 мл среды, на качалке (180 об/мин) при 37 o С. Клетки в стационарной фазе роста отделяли от среды культивирования центрифугированием при 4500 об/мин в течение 20 минут, промывали и суспендировали в физиологическом растворе до концентрации 510 9 кл/мл по ОП540.

В КЖ вводили различные количества тяжелой воды фирмы «Изотоп» и выдерживали смесь на шуттеле в течение 30 минут, после чего смесь подвергали термообработке в течение 15 минут при 55 o C.

Защитное действие тяжелой воды оценивалось по сохранению колониеобразующей способности (КОЕ) клеток E.coli при повышенной температуре. Число жизнеспособных клеток определяли по высеву на плотной питательной среде Эндо без удаления D2O.

Полученные результаты приведены в табл. 2.

При использовании в том же опыте вместо тяжелой воды фирмы «Изотоп» аналогичный препарат фирмы «Sigma» в дозе 40% KOE10 8 =3,50,1, т.е. полученные результаты эквивалентны (при существенно более высокой стоимости препарата фирмы «Sigma»), и, следовательно, существенным является концентрация тяжелой воды, а не выбор конкретного препарата, ее содержащего.

Клетки Bac. thuringiensis. -98 (Bac.th.) выращивали на среде следующего состава, г/л: белково-витаминный концентрат 24, кукурузная мука 20, MgSО47H2О 0,5, (NH4)2HPО4 5, СаСl22O 1,5, рН 6,8-7,2. Культивирование проводили в колбах объемом 250 мл, содержащих 50 мл среды на качалке (160-200 об/мин), при температуре 30 o С. Вегетативные клетки отделяли от среды культивирования центрифугированием при 4500 об/мин в течение 20 минут, промывали и ресуспендировали в физиологическом растворе. Исходная плотность клеток составляла 3,3-3,510 7 кл/мл по результатам подсчета при высеве на плотную питательную среду.

Читайте так же:
Как добывают алмазы в Канаде

В КЖ вводили различные количества тяжелой воды фирмы «Изотоп» и выдерживали смесь на шуттеле в течение 30 минут, после чего смесь подвергали термообработке в течение 15 минут при 55 o С.

Защитное действие тяжелой воды оценивалось по сохранению колониеобразующей способности (КОЕ) клеток E.coli при повышенной температуре. Число жизнеспособных клеток определяли по высеву на плотной питательной среде агаре «Д» без удаления D2O.

Полученные результаты приведены в табл. 3 Пример 4.

В условиях примера 1 проводили опыты по определению воздействия времени контакта бактериальных клеток на величину защитного эффекта. Полученные результаты приведены в табл. 4.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что использование тяжелой воды позволяет повысить титр получаемого после термического воздействия биопрепарата в среднем в 1,5-3 раза в зависимости от условий проведения процесса.

Способ защиты бактерий от воздействия повышенной температуры путем введения в бактериальную суспензию защитных добавок до воздействия повышенной температуры, отличающийся тем, что в бактериальную суспензию не менее чем за 5 мин до воздействия повышенной температуры в качестве защитной добавки вводят тяжелую воду до концентрации в конечном продукте 10-60 мас. %.

Воздействие низкой температуры на динамику численности и проявление биоконтролирующего эффекта бактериями родов Pseudomonas и Bacillus Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Кипрушкина Е. И.

Specific effects of different temperatures (4, 14, 24, 340C) on the numbers and the exhibition of biocontrolling effect by bacteria of genera Pseudomonas and Bacillus are considered. The values of specific rate of growth (dying off) of the cells of Pseudomonas and Bacillus have been found; the antagonistic activity of these microorganisms at different temperatures of the experiment have been determined.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Кипрушкина Е. И.

Текст научной работы на тему «Воздействие низкой температуры на динамику численности и проявление биоконтролирующего эффекта бактериями родов Pseudomonas и Bacillus»

Воздействие низкой температуры на динамику численности и проявление биоконтролирующего эффекта бактериями родов Pseudomonas и Bacillus

Канд. техн. наук Е.И.КИПРУШКИНА

Specific effects of different temperatures (4, 14, 24, 34°C) on the numbers and the exhibition of biocontrolling effect by bacteria of genera Pseudomonas and Bacillus are considered. The values of specific rate of growth (dying off) of the cells of Pseudomonas and Bacillus have been found; the antagonistic activity of these microorganisms at different temperatures of the experiment have been determined.

Биологический контроль фитопатогенов — обязательный элемент современных интегрированных биотехнологий в растениеводстве.

Однако и в процессе хранения в холодильных камерах при температурах, близких к криоскопической, растительная продукция поражается психрофильными патогенными микроорганизмами. Плоды и овоши нуждаются в безопасных и эффективных средствах зашиты в процессе длительного холодильного хранения, поскольку потери урожая от болезней в осенне-зимний период могут быть значительно выше, чем во время вегетации.

Эксперименты, проводимые в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий совместно с В Н И И сельскохозяйственной микробиологии, показали высокую эффективность применения штаммов ризосферных бактерий для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и зашиты их от заболеваний 11, 2, 3|. В результате многолетних исследований был разработан биопрепарат комплексного действия «Экстрасол» |гос. per. № 05-(9117-9120)-01-7-011, активным биоагентом которого являются ризосферные азотфиксирующие бактерии и их метаболиты.

Важным фактором биологической защиты является способность бактерий-антагонистов, входящих в состав биопрепарата, адаптироваться к внешним условиям и продуцировать биологически активные соединения, ответственные за антагонизм. В связи с этим необходимо изыскание опти мальных условий, технологических режимов биообработки, способствующих проявлению потенциальных антагонистических свойств, продуцированию биоконтрольных веществ применяемых бактерий-антагонистов в условиях холодильного хранения.

В качестве объектов исследования были выбраны аген-

ты биологического контроля фитопатогенов штаммы Pseudomonas fluorescens 228, Bacillussubtilis 076 и Bacillus subtilis 083, входящие в состав биопрепарата.

Бактерии штамма Pseudomonas fluorescens 228 для приготовления бактериальной суспензии выращивали в жидкой среде Кинга Б (пептон — 20 г/л, глицерин — 10 г/л, MgS04 -7Н20 — 0,2 г/л, КН2Р04 — 0,2 г/л) на качалке или в ферментере в течение 24. 26 ч при 26. 30 °С до достижения в культуральной жидкости титра 109 кл/мл.

Культуры бактерий Bacillus subtilis 076 и Bacillus subtilis 083 выращивали в жидкой питательной среде следующего состава: пептон — 20 г/л, глицерин — 10 г/л, MgS04 — 1,5 г/л, К2 НР04— 1,5 г/л, на качалке или в ферментере при 37 °С в течение 24. 36 ч до достижения в культуральной жидкости титра 109кл/мл.

Читайте так же:
Как пекут хлеб в иранской пекарне

Адаптогенность бактериальных клеток изучали при тем-пературах4, 14, 24 и 34 °С; определяли численность бактерий и анализировали антагонистическую активность в течение 40 сут проведения эксперимента. Исходная плотность бактериальных суспензий в этих опытах составляла: Pseudomonas fluorescens 228 — 7,4-109 кл/мл, Bacillus subtilis 076 — 7,5-109кл/мл и Bacillus subtilis 083 -5,6-109 кл/мл.

Антагонистическую активность вышеуказанных штаммов оценивали по отношению к тест-грибу Botrytis cinerea — одному из наиболее агрессивных и опасных фитопатогенов. С этой целью Botrytis cinerea высевался газоном на агаризованную среду, состоящую из отвара отрубей с мелом. Одновременно методом «колодцев» в указанную среду вносились культуры бактерий-антагонистов.

Результаты и их обсуждение

Большой интерес представляет изучение кинетических закономерностей роста и отмирания исследуемых культур и выявление факторов, влияющих на численность популяции антагонистов.

Pseudomonas fluorescens 228

Bacillus subtilis 076

Bacillus subtilis 083

Рис. 2. Определение кинетических параметров отмирания культуры Pseudomonas fluorescens 228 при различных температурных режимах хранения

Рис. 1. Динамика численности культур Pseudomonas fluorescens 228, Bacillus subtilis 076 и Bacillus subtilis 083 при различных температурных режимах хранения бактериальных суспензий

Рассматривая адаптивную способность бактерий-анта-гонистов, входящих в состав используемого защитного биопрепарата, при низких температурах, близких к оптимальному температурному режиму холодильного хранения плодоовощной продукции, исследовали влияние температуры на динамику численности бактериальных клеток и антифунгальную активность.

На рис. 1 приведены данные по динамике численности культур Pseudomonas fluorescens 228, Bacillus subtilis 076 и Bacillus subtilis 083 при различных температурах хранения. Эти же экспериментальные данные представлены на рис. 2,3 и 4 в виде графиков в полулогарифмических координатах «логарифм численности популяции — время» (In N— f).

Динамика популяции в условиях периодического культивирования описывается следующим дифференциальным уравнением [ 5]: dN/dt= xN, где N— число клеток;

|д — удельная скорость роста/отмирания клеток.

Это уравнение является уравнением с разделяющимися переменными и легко может быть решено:

где N0 — начальное число клеток.

В полулогарифмических координатах данное уравнение может быть представлено следующим образом:

Анализ кинетических кривых (рис. 2, 3 и 4) показал, что экспериментальные данные группируются около прямой линии: существует линейная зависимость между ло-

Рис. 3. Определение кинетических параметров роста (отмирания) культуры Bacillus subtilis 083 при различных температурных режимах хранения

Рис. 4. Определение кинетических параметров роста (отмирания) культуры Bacillus subtilis 076 при различных температурных режимах хранения

Влияние температуры на изменение удельной скорости роста (отмирания) бактериальных клеток

Вид бактериальной культуры Уцелъная скорость роста (отмирания) культур ц, сут1

ц 'роста ц ГОТ>ІЦ>вННЯ

4 *С 14 *С 24 *С 34 ‘С 4 *С 14 *С 24 *С 34‘С

Pseudomonas fluorescens 228 — — — — 0,1661 0,1472 0,116 0,1168

Bacillus subtilis 083 0,007 0,0003 0,0013 — — — — 0,34

Bacillus subtilis 076 0,0023 0,0028 0,0035 — — — 0,2995

гарифмом численности клеточных культур Pseudomonas fluorescens 228, Bacillussubtilis 076 и Bacillussubtilis 083 и временем. Тангенс угла наклона прямой равен удельной скорости роста (отмирания) культуры (табл. 1).

Как следует из рис. 1 и 2, бактерии рода Pseudomonas fluorescens 228 обладают способностью адаптироваться к различным температурам (4, 14, 24, 34 °С) и сохраняют высокое значение титра на протяжении длительного времени во всех вариантах опыта.

В начале проведения эксперимента наибольшее значение титра бактерий Pseudomonas fluorescens 228 было при температуре 34 °С. В ходе эксперимента с течением времени наименьшая численность бактериальных клеток была характерна именно для данного варианта (34 °С).

Первоначально удельная скорость отмирания клеток Pseudomonas fluorescens 228 была максимальна при температурах 4 и 14 °С в течение 20 сут (участки прямой с большим углом наклона на рис. 2, соответствующие быстрой стадии снижения бактериального титра). В табл.1 приведены величины удельной скорости отмирания на этой стадии. Однако в дальнейшем происходило приспособление псевдомонад к пониженным температурам, резко снижалась скорость отмирания, и соответственно увеличивалась стабильность титра данных бактерий.

При исследовании бактериальных суспензий штаммов Bacillus subtilis 076 и Bacillus subtilis 083 установлено, что данные бактерии также хорошо адаптируются в условиях низких температур. Численность клеток бацилл на протяжении всего модельного эксперимента в диапазоне температур от 4 до 24 *С изменялась незначительно (рис. 3,4).

При температуре 4 °С даже на 40-е сутки отмечен хотя и незначительный, но рост титра бактериальной суспензии Bacillus subtilis 083.

При температуре 34 °С скорость отмирания бактериальных клеток бацилл обоих штаммов максимальна, особенно в последние 20 сут проведения эксперимента (в табл.1 указано значение удельной скорости отмирания клеток в этот период). Вероятно, увеличение температуры ведет к необратимой инактивации клеточных компо-

нентов, прежде всего к денатурации белков и нуклеиновых кислот, и гибели клетки и (или), скорее всего, при повышенной температуре увеличивается скорость потребления субстрата, что в последующем лимитирует рост бактериальных клеток.

Читайте так же:
5 главных витаминов для печени: рассмотрим основательно

Псевдомонады и бациллы — типичные представители психрофильных микроорганизмов. Ряд исследователей [4, 6] отмечают, что скорость роста психрофилов меньше зависит от снижения температуры, чем скорость роста мезофиллов.

Таким образом, поддерживается жизнедеятельность психрофилов в диапазоне температур, приемлемых для холодильного хранения плодоовощной продукции, что способствует их применению в составе защитных биологических препаратов.

Приспособление психрофильных микроорганизмов к пониженным температурам проявляется в изменении состава мембран (в них повышается содержание ненасыщенных жирных кислот), ферменты имеют низкие температурные оптиму мы активности. В целом белки психрофилов по сравнению с мезофильными содержат больше полярных групп, чем гидрофобных, их транспортные системы также работают лучше при низких температурах [ 5, 6|.

Наиболее устойчивыми к разнообразным неблагоприятным физическим и химическим факторам являются бактерии рода Bacillus, которые образуют эндоспоры, имеющие большое значение для выживания в неблагоприятных условиях[71.

Представители родов Pseudomonas и Bacillus являются «поставщиками» биоконтролирующих агентов.

Существенное влияние на проявление антагонистических свойств бактерий оказывает температура. Однако данные о температурной зависимости продуцирования антагонистами биоконтрольных веществ неодназначны. Так, у некоторых бактериальных популяций рода Bacillus нижний порог образования антибиотических веществ на глюкозодрожжевом экстракте составляет 12 °С, а при росте на почвенном экстракте 14. 16 °С |7]. Флуоресцирующие псевдомонады лучше проявляли антагонизм при 12 или

Влияние температуры на антифунгальную активность бактерий-антагонистов

Штаммы антагонистов Температура, 'C Диаметр 'юны ингибирования Botrytis cinerea, мм

Pseudomonas fluorescens 228 4 34,3±1,3 33±1,2

Bacillus subtilis 076 4 31±0,3 26,5± 1,2

Bacillus subtilis 083 4 15,4+0,8 25,2±1

18 'С, чем при более высоких температурах. У штамма Pseudomonas fluorescens 88W биоконтрольная активность лучше при 5 и 15 °С, чем при 25 °С |8].

Исследуемые бактериальные суспензии были протестированы на наличие антагонистической активности по отношению к фитопатогенному грибу Botrytis cinerea. Следует отметить, что по способности поражать плодоовощную продукцию при холодильном хранении наиболее вредоносными являются именно грибы рода Botrytis. Холодильные камеры представляют собой искусственную нишу для данного патогена, которому свойственна адаптация синтеза ферментов при низких температурах, что определяет возможность участия данного гриба в процессах, вызывающих ухудшение качества и потери массы растительной продукции при холодильном хранении.

Все исследованные штаммы бактерий Pseudomonas fluorescens 228, Bacillus subtilis 076 и Bacillus subtilis 083 ингибировали развитие гриба Botrytis cinerea (табл.2).

Для псевдомонад было характерно пролонгированное воздействие на фитопатоген в течение всего времени проведения эксперимента. Повышение температуры с 24 до 34°С отрицательно сказалось на эффективности подавления роста Botrytiscinerea: антагонистическая зона сократилась более чем в 2 раза.

Культура бацилл Bacillus subtilis 076 проявляла больший антагонизм (биоконтроль) на 20-е сутки исследования бактериальных суспензий. Причем диаметры зон ингибирования роста грибною мицелия вокруг лунок с бакте-

риальной культурой варьировали при разных температурах незначительно (впределах23. 31 мм).

Бациллы штамма Bacillus subtilis 083 в начале эксперимента слабее действовали на патоген, затем при адаптации к условиям окружающей среды активность их возрастала. Чувствительность патогена к бациллярным антибиотикам снижалась с повышением температуры. При 34 °С на 40-е сутки зоны антагонистической активности отсутствовали. Со снижением численности бактерий снижалась и их антифунгальная активность.

Для бацилл и псевдомонад характерен незначительный интервал оптимальных температур (4. 14 °С), в котором отмечена пролонгированная и максимальная эффективность антифунгальной активности, причем реакция на изменение температуры зависит от видовой принадлежности штамма.

В целом явно прослеживается тенденция снижения биоконтроля с повышением температуры и со снижением численности популяций бактерий-антагонистов.

Проведенные эксперименты показывают возможность применения штаммов Pseudomonas fluorescens 228, Bacillus subtilis 076 и Bacillus subtilis 083 для создания защитных биопрепаратов, которые могут бьггь использованы для сокращения потерь растительной продукции от инфекционных заболеваний при длительном холодильном хранении.

1. Кипрушкина Е. И., Колодязная В. С., Хотянович А. В. Экс -периментальное обоснование биотехнологических основ хранения растительного сырья //Доклады РАСХН. 2003. № 3.

2. Кипрушкина Е.И. , Колодязная B.C., Чеботарь В.К. Экологически безопасный биологический метод сохранения сельскохозяйственной продукции // Вестник защиты растений. 2003. № 3.

3. Кипрушкина Е.И., Петров В. Б., Чеботарь В. К. Защит -но-стимулирующие свойства биопрепарата при вегетации и хранении картофеля//Доклады РАСХН. 2005. №3.

4. Кудряшева A.A. Микробиологические основы сохранения плодов и овощей. — М.: Агропромиздат, 1986.

5. Метаболизм микроорганизмов: Учеб.пособие/Подред. Н.С.Егорова. — М.: Изд-во Моск.ун-та, 1986.

6. Экология микроорганизмов: Учеб. для студ.вузов/ А.И.Нетрусов, Е.А.Бонч-Осмоловскаяидр.; Под ред. А.И.Нетрусова. — М.: издат.центр «Академия», 2004.

7. Lengkeek V.H., OttaJ.D. Biological control attempts using five species of bacillus as seed-treatments of wheat//Proc. N.D.Acad.Sei. 1979/- V33.

8. Vandenhove H., Merckx R., WilmostH., Vlassak K. Survival of Pseudomonas fluorescens inocula of different physiological stages in soil//Soil Biol. Biochem. 1991 .V23.

Типичные причины гибели бактерий

Царство бактерий не только количественно неисчислимо – их роль в круговороте веществ на планете невозможно переоценить. Разнообразие взаимоотношений с другими видами организмов варьируются от патогенных микроорганизмов до симбионтов; их наличие или отсутствие не останутся незамеченными. Образцом такого конгломерата существ является микроскопическая вселенная, которая есть даже в каждом аквариуме. К примеру, к чему может привести гибель бактерий и инфузорий желудка коровы? Без сомнения, такое животное погибнет в кратчайшие сроки – микрофлора желудка жвачных животных за счет бактериальной ферментации позволяет усваивать растительную целлюлозу и азотсодержащие вещества (производные мочевины и аммиака). Без нее животное не сможет переваривать пищу.

Читайте так же:
Целебная сила человеческой руки: рассмотрим со всех сторон

Бактерии мод микроскопом

Другой пример – в аквариуме одновременно существуют множества самых разных микроорганизмов. Среди них одни – полезные в аквариуме, а другие приносят вред.

Бактерии являются частью окружающей среды аквариума и других экосистем. Как и все организмы, они подвержены воздействию экологических факторов, которые не всегда благоприятны, а некоторые могут оказывать подавляющее влияние на жизнедеятельность прокариотов, вплоть до наступления гибели. Что можно увидеть в аквариуме: нитробактерии перерабатывают нитриты в нетоксичные нитраты, разлагают продукты гниения, тем самым очищая воду в аквариуме.

Смерть микроорганизмов

Что же понимается под гибелью бактерий? Это необратимая утрата способности расти и размножаться. Подобное воздействие принято назвать бактерицидным, а сам процесс хорошо видно под микроскопом.

В ряде случаев микробы избегают гибели в результате внешнего воздействия – способность расти и размножаться восстанавливается. Такая способность бактерий называется реактивацией, а неблагоприятное воздействие называют бактериостатическим.

Причиной гибели спороносных бактерий и вирусов могут стать следующие факторы:

  • биотические – воздействие живых существ;
  • абиотические – воздействие осуществляется неживой материей;
  • антропогенные – любые причины, являющиеся следствием какой-либо формы человеческой деятельности.

Факторы гибели микроорганизмов подразделяют в зависимости от природы воздействия на следующие группы:

  • физические – температура, облучение, колебания электромагнитного поля;
  • химические – значение pH среды, окислительно-восстановительные процессы окружающее среды;
  • физико-химические – осмотическое давление и влажность окружающей среды;
  • биологические – межвидовые взаимоотношения и следствие воздействия антибиотиков и фитонцидов

Бактерицидность (гибель бактерий)

Факторы, влияющие на жизнедеятельность

Основным фактором подавления жизнедеятельности спороносных бактерий и вирусов является температура, причем независимо от сферы воздействия, как в аквариуме, так и на сухой поверхности.

Для различных микробов зоной температурного комфорта являются различные значения. Весьма условно все микроорганизмы подразделяют на 3 группы, где критерием является оптимальная температура развития и роста бактерий и вирусов, что определяется под микроскопом:

  • психрофилы – холодолюбивые, их температура жизнедеятельности от -2 до + 30°С, к ним относятся морские бактерии и микрофлора холодильников;
  • мезофилы – растут и размножаются при температуре от +5 до +50°С, и это – большинство микроорганизмов;
  • термофилы – любители тепла, лучшая температура окружающей среды для них – от +30 до +80°С, оптимальные условия жизни – горячие источники.

Следствие значительных тепловых воздействий

Когда температура превышает максимальные значения для данной группы микроорганизмов, последствия могут быть двоякими:

  • при непродолжительном воздействии высоких температур микробы получают тепловой шок и способны к реактивации;
  • значительный рост температуры и продолжительное воздействие приводят к гибели бактерий, что происходит вследствие разрушения клеточного белка (денатурации).

Температура, при которой бактерии гибнут, различна:

  • большинство бактерий погибнет при 70°С (15-минутная выдержка);
  • для спороносных эта температура составляет 120°С.

Но не только высокая температура губительна для микроорганизмов – бактерий и вирусов.

Существенное понижение теплового значения

В случае, когда температура значительно понижается, гибель спороносным микробам не грозит – они переходят в анабиоз, а при наступлении благоприятных условий начнут активно размножаться. Этот процесс наглядно просматривается под микроскопом.

Схема спорообразования бактерий

Однако низкие температурные значения все же приводят к гибели микроорганизмов. Это в большей мере связано с вымораживанием клеточной воды, образованием структур льда, которые повреждают стенки клетки. Чем больше содержание воды в клетке микроба, тем более она подвержена влиянию температуры. Принято считать, что температура –12°С является гарантом гибели всех микроорганизмов. Вирусы, живущие в клетке, также погибают.

Радиационное воздействие

Солнечное облучение необходимо большей части микроорганизмов, бактериям и вирусам. Важными критериями являются интенсивность и продолжительность. Краткосрочное и слабоинтенсивное облучение способствует росту и стимулирует метаболизм бактерий как в аквариуме, так и на сухой поверхности. Более значительные дозы приводят к торможению процессов жизнедеятельности и мутациям микроорганизмов, что видно под микроскопом.

Причины летального воздействия облучения

Ультрафиолетовое и ионизирующее излучение провоцируют в клетках бактерий следующие необратимые процессы:

  • подавление деятельности клеточных ферментов;
  • деструкцию мембранных структур, нуклеиновых кислот;
  • образование пероксидных групп и свободных радикалов в теле клетки, активные реакции которых не совместимы с нормальной жизнью бактерии.

Наименее подвержены воздействию радиационного излучения представители спороносных бактерий, создающие себе защиту от неблагоприятных условий среды, что предотвращает их гибель.

Воздействие токов СВЧ и ультразвука

В электромагнитном поле токов СВЧ бактерии погибают от теплового эффекта, что позволяет использовать данный метод для обработки пищевых продуктов.

Читайте так же:
10 фактов о том, как правильно воспитывать детей: наш взгляд на вопрос

Ультразвуковое воздействие также приводит к гибели микроорганизмов, что связано со спецификой воздействия ультразвука на жидкие среды:

  • кавитационный эффект, приводящий к образованию гидравлической ударной волны, губительной для микроорганизмов;
  • электрохимические реакции в водяных средах, которые провоцирует воздействие ультразвука, нехарактерны для живой клетки; процессы деструкции информативно демонстрируются микроскопом.

Химическое негативное воздействие

Большинство микроорганизмов весьма критичны к кислотности среды, и рост кислотности (понижение значения рН) приводит к гибели. Примером может являться естественное подавление процессов роста и развития бактерий на коже человека.

Схема разрушения бактериальной клетки под воздействием молекул озона

Исследования под микроскопом показали, что жизнедеятельность микроорганизмов на коже значительно подавляется. Причиной их гибели является защитная кислотная мантия, покрывающая эпидермис. Кроме того, микроорганизмы-симбионты, живущие на коже человека, вырабатывают вещество, схожее по свойствам с антибиотиками и губительно воздействующее на чужеродные бактерии.

Биорезонанс – новый метод в медицине

Одно из новых направлений в медицине – биорезонансная терапия. В основе метода лежит представление о любом живом объекте как источнике электромагнитных колебаний. Любые патологии организма сопровождаются нарушенным биорезонансом, который выявляется при обследовании пациента.

У метода высокая эффективность и широкий спектр применения. Воздействие биорезонансом позволяет восстановить нормальные волновые показатели каждого отдельного органа и организма в целом, приводя к гибели патогенных бактерий, причем погрешность метода – минимальная.

Автор Пятирублева Юлия

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Влияние замораживания на жизнеспособность микроорганизмов

Основными причинами, вызывающими порчу свежих плодов и овощей, являются повреждения, вызванные микроорганизмами. На поверхности замороженных плодоовощных продуктов обнаруживаются, главным образом, те же виды микроорганизмов, что и на свежих. Кроме того, дополнительно были установлены почвенные и водные микроорганизмы, попадающие на продукцию при переработке. Микроорганизмы относительно легко приспосабливаются к различным неблагоприятным условиям, в том числе и к низким температурам. Установлено, что некоторые виды болезнетворных бактерий остаются жизнеспособными при температурах от -20 до -45°С. Однако в замороженных продуктах никогда не отмечалось развития патогенных микроорганизмов.

Замораживание по-разному влияет на разные виды микроорганизмов. При температуре ниже -10°С микроорганизмы развиваться не могут, большинство психрофильных микроорганизмов прекращает жизнедеятельность при температурах ниже -5. -7°С. Наиболее устойчивыми к низким температурам считаются плесневые грибы и дрожжи. Наиболее чувствительны к отрицательным температурам не образующие спор бактерии. Однако полного отмирания всех микроорганизмов при замораживании практически не происходит. Например, количество спор грибов при хранении замороженных продуктов при -12°С в течение 114 дней снижалось с 10 млн единиц на 1 см 2 до нескольких единиц, которые оставались жизнеспособными и могли размножаться в благоприятных условиях. На гибель микроорганизмов при замораживании в первую очередь влияют температура и время замораживания, а также кислотность среды. Лучше всего микроорганизмы выживают в нейтральной или слабощелочной среде. Медленное замораживание вызывает более активную гибель микроорганизмов, чем быстрое, так как в них так же образуются крупные кристаллы льда, разрушающие протоплазму и клеточные оболочки. При температуре -4°С микроорганизмы погибают в большей степени, чем при -15°С и при -24°С. Установлено, что бактерии выживали при длительном хранении (220 дней) при отрицательных температурах. При -10°С выживаемость составила 2,5%, при -15°С — 8,2%, при -20°С — 53%. Некоторые виды микроорганизмов выдерживают многократное замораживание и оттаивание.

При производстве многих быстрозамороженных плодов и овощей применяется бланширование, в результате которого создаются благоприятные условия для развития микроорганизмов. При медленном охлаждении продукции, а также за счет того, что при бланшировании снижаются естественные защитные реакции самих растительных тканей, микроорганизмы получают хорошую питательную среду для жизнедеятельности. Поэтому бланшированные плоды нужно подвергать быстрому охлаждению до температуры ниже 5°С и быстрому замораживанию. Чем выше скорость замораживания, тем ниже степень обсемененности продукции микроорганизмами.

Микроорганизмы, сохранившиеся в замороженной продукции, после оттаивания могут развиваться и служить причиной ее порчи. Длительное оттаивание замороженных плодов и овощей создает благоприятные условия для развития психрофильных дрожжей, плесеней и молочнокислых бактерий. Считается, что при температуре от -10°С до +3°С могут развиваться сапрофитные психрофильные микроорганизмы, вызывающие порчу продукции. При низких положительных температурах (+3°С и выше) могут начинать медленно развиваться патогенные микроорганизмы.

При изготовлении консервов или соков из замороженных фруктов или полуфабрикатов необходимо учитывать, что добавление небольших количеств сахара повышает выживаемость микроорганизмов. Добавление поваренной соли в концентрации до 3% оказывает на бактерии защитное влияние, повышение концентрации соли вызывает осмотическую деструкцию микроорганизмов.

Анализируя известные сведения, ученые пришли к выводу, что температура хранения замороженной плодоовощной продукции, предупреждающая развитие эпифитной микрофлоры, должна быть не ниже -18°С.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию