Глава VIII влияние факторов внешней среды на микроорганизмы

Все факторы внешней среды, оказывающие влияние на микроорганизмы, можно разделить на три группы: 1) физические (температура, высушивание, лучистая энергия, концентрация растворов); 2) химические (реак­ция среды, действие различных веществ и др.)*» 3) биоло­гические (антагонизм микробов, симбиоз, антибиотики и т. д.).

Физические факторы

Температура. Микробы в сравнении с высшими организмами обладают значительно большей приспособ­ляемостью к температурным условиям. Различают темпе­ратуру оптимальную, минимальную и максимальную для развития микроорганизмов. Температура, наиболее бла­гоприятная для роста и размножения микробов, назы­вается оптимальной. Она обычно соответствует темпера­турным условиям естественной среды обитания микро­бов. Выше температурного максимума и ниже минимума развитие микробов прекращается.

Все микроорганизмы по отношению к температуре раз­деляются на: 1) психрофилы (от греч. psychros — холод­ный), которые приспособились в процессе эволюции к жизни при низких температурах. Их оптимальная темпе­ратура 10—20°С при максимуме 30° и минимуме 10°. Это главным образом железобактерии, сапрофитные микробы северных морей, почвы; 2) мезофилы (от греч. mesos — средний) имеют оптимум 30—37°С, максимум около 45°, минимум 10°. Это самая обширная группа. К ней относятся все патогенные микробы; 3) термофилы (от греч. termos — теплый). Их оптимальная темпера­тура 50—60°С, максимальная 70—80°, минимальная 25°. Микробов этой группы обнаруживают в почве, навозе, горячих источниках. Среди них много споровых форм.

Высокие и низкие температуры оказывают неодинако­вое действие на микроорганизмы, которые значительно более чувствительны к высоким температурам. Повыше­ние температуры за пределы максимальной вызывает их гибель, так как происходит свертывание белков клетки и повреждение ферментов. Гибель большинства вегета­тивных форм бактерий при 60°С наступает в среднем через 30 мин, при 70° —через 10—15 мин, а при 80— 100° — через 1 мин. Споры микробов гораздо устойчивее к высоким температурам, например, споры возбудителя столбняка выдерживают кипячение до 3 ч, а ботулизма — до 6 ч. Применение высоких температур положено в ос­нову стерилизации— обеспложивания различных мате­риалов и предметов.

К низкой температуре микроорганизмы чрезвычайно устойчивы. Даже температуры ниже 0° не вызывают гибе­ли большинства микробов. Они впадают в состояние анабиоза — затормаживаются все процессы жизнедея­тельности в клетке, прекращается размножение. Многие бактерии даже в жидком водороде при температуре —253°С часами остаются живыми. Холерный вибрион и кишечная палочка могут долгое время сохраняться во льду. Возбудители дифтерии переносят замораживание в течение 3 мес, возбудители чумы — до 1 года. Особен­но устойчивы к низким температурам вирусы и бактерии, образующие споры. Многие патогенные бактерии — гоно­кокк, менингококк, бледная спирохета, риккетсии — ме­нее устойчивы к низкой температуре. Повторное замора­живание и оттаивание действует на микробов губительно. Так, возбудители брюшного тифа при восьмикратном за­мораживании и оттаивании погибают в течение несколь­ких дней. Угнетающее действие низкой температуры на микроорганизмы используют при сохранении пищевых продуктов в погребах, холодильниках, в замороженном виде.

Высушивание. Для нормадьной жизнедеятельно­сти микробов необходима вода, так как питательные ве­щества поступают в бактериальную клетку только в рас­творенном виде. Установлено, что при влажности субстра­та, в котором размножаются микроорганизмы, ниже 30% развитие большинства микробов прекращается, хотя многие из них при этом не погибают, а сохраняются в те­чение длительного времени. Сроки отмирания различ­ных микробов под влиянием высушивания широко варь­ируют: холерный вибрион выдерживает высушивание до 2 сут, дизентерийные бактерии — 7 дней, ₍ возбудители дифтерии — 30 дней, брюшного тифа — 70 дней, стафило­кокки и микобактерии туберкулеза — 90 дней, а молочно­кислые бактерии и дрожжи — несколько лет. Очень устой­чивы к высушиванию споры бактерий, так как вода в них находится в основном в связанном состоянии. Они могут сохраняться высушенными десятки лет. Неблагоприят­ное влияние высушивания на микроорганизмы использу­ют при консервировании продуктов. Но, попав в условия высокой влажности, сухие продукты быстро портятся из-за восстановления активности микробов. Устойчивость микробов к высушиванию в настоящее время используют, применяя искусственное высушивание — лиофилизацию. Сущность ее заключается в том, что микроорганизмы быс­тро замораживают, а потом высушивают в безвоздушном пространстве (вакуум). Лиофильную сушку широко при­меняют при изготовлении вакцин, сывороток, для сохра­нения культур микробов.

Лучистая энергия. Солнечный свет оказывает губительное действие на микроорганизмы, за исключени­ем зеленых и пурпурных серобактерий. Прямые солнеч­ные лучи убивают большинство микробов в течение не­скольких часов. Патогенные бактерии более чувствитель­ны к действию света, чем сапрофиты. Гигиеническое зна­чение света, как естественного обеззараживающего средства очень велико. Он освобождает от болезнетвор­ных бактерий воздух, внешнюю среду. Наиболее сильное бактерицидное действие оказывают лучи с короткой дли­ной волны — ультрафиолетовые. Их используют для сте­рилизации операционных, бактериологических лабора­торий и других помещений, для стерилизации воды, молока. Источником этих лучей являются ртутно-кварце­вые и бактерицидно-увиолевые лампы. Другие виды лу­чистой энергии — рентгеновы лучи, гамма-лучи — вызы­вают гибель микробов лишь в больших дозах. Их исполь­зуют для стерилизации бактериологических препаратов и некоторых пищевых продуктов (при этом вкусовые ка­чества пищи не изменяются).

Осмотическое давление имеет большое зна­чение для жизни микробов. При высокой концентрации в среде солей и сахара микробная клетка отдает воду и, так как питательные вещества не поступают в нее, пре­кращается нормальный обмен веществ с внешней средой. Неблагоприятное действие концентрированных растворов соли и сахара на микроорганизмы используют для кон­сервирования ряда продуктов: рыбы, мяса, овощей, фрук­тов. Различные бактерии неодинаково чувствительны к наличию хлорида натрия в среде. Так, возбудители боту­лизма прекращают жизнедеятельность в 6% растворе, а дрожжи — в 14% растворе хлорида натрия. Некоторые виды бактерий способны размножаться даже на кристал­лическом хлориде натрия.

Высокое давление не оказывает значительного влияния на микроорганизмы. Живых микробов находят на дне океана. Даже давление в 5000 атм не препятст­вует бродильной способности дрожжей.

Незначительное бактерицидное действие оказывает механическое сотрясение микробов. Быстро погибают ми­кробы от действия ультразвука.