Воздействие температуры на микробы

Действие физических и химических факторов на микроорганизмы.

Микроорганизмы подвержены постоянному воздействию факторов внешней среды. Влияние этих факторов может быть благоприятным либо неблагоприятным. Неблагоприятные воздействия могут приводить к гибели микроорганизмов, то есть оказывать микробицидный эффект {например, фунги- или вирулицидный), либо подавлять размножение микробов, оказывая статическое действие (например, бактериостатическое).

Неблагоприятное воздействие на микроорганизмы факторов внешней среды люди использовали с древнейших времён. Например, погреба часто окуривали серой; во время эпидемий для обеззараживания предметов их прокаливали или обрабатывали специальными составами (например, смесью уксуса и винного спирта). Открытие и изучение свойств патогенных микроорганизмов стало началом направленной разработки метопов подавления жизнедеятельности микробов. Было установлено, что некоторые воздействия оказывают избирательный эффект на отдельные виды, другие — проявляют широкий спектр активности.

Температура.

Микробы приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Выделяют оптимальную температуру (благоприятную для роста и размножения), минимально и максимально приемлемые (за их пределами рост прекращается). По отношению к температурным условиям микроорганизмы разделяют на мезофильные, психрофильные и термофильные.

• Мезофильные виды (от греч. mesos, средний, промежуточный, + phileo, любить) лучше растут в пределах 20-40°С; к ним относится большинство патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

• Термофильные виды (от греч. therm{e), тепло, + phileo, любить) быстрее растут при температуре выше 40°С, верхний предел 70 °С (примеры — Thermoactinomyces vulgaris, Bacillus stearothermophilus). К термотолерантным относят микробов, растущих при повышении температуры до 50 "С (например, Methytococcus capsulatus); к крайне термофильным — виды, для которых оптимальная температура роста превышает 65 °С (Sulfolobus). Отдельные виды бактерий способны расти при температуре выше 70°С: Sulfolobus acidocaldarius растёт при 80°С, a Pyrodictium occultum (строгий анаэроб, восстанавливающий серу) — при 105 °С.

• Психрофильные виды (от греч. psychros, холод, + phileo, любить) растут в диапазоне температур 0-10 °С; к ним относится большинство сапрофитов, обитающих в почве, пресной и морской воде (например, морские светящиеся бактерии, некоторые железобактерии рода Galionella).

Высокая температура вызывает коагуляцию структурных белков и ферментов микроорганизмов. Большинство вегетативных форм гибнет при 60 С в течение 30 мин, а при 80-100 °С — через 1 мин. Для сохранения жизнеспособности относительно благоприятны низкие температуры (например, ниже 0 °С), безвредные для большинства микробов. Бактерии выживают при температуре ниже -100 C; споры бактерий и вирусы годами сохраняются в жидком азоте. Простейшие и некоторые бактерии (спирохеты, риккетсии и хламидии) менее устойчивы к температурным воздействиям.

Воздействие температуры на микробы.

Стерилизация. Температурные воздействия применяют для стерилизации — полного удаления микроорганизмов из различных сред и обеззараживания предметов. Разработано много режимов стерилизации; следует помнить, что термическая обработка применима лишь в отношении термоустойчивых материалов (стекло, металлы). Наиболее простые и доступные методы — прокаливание и кипячение.

Пастеризация. Метод позволяет эффективно уничтожать микроорганизмы инкубацией материала при 71,7 °С в течение 15 с с последующим быстрым охлаждением (быстрая пастеризация). Медленная пастеризация подразумевает более длительную экспозицию (30 мин) при 60 °С. Строго говоря, пастеризация — не стерилизующий метод, так как к ней чувствительны не все микроорганизмы. Метод широко применяют при обработке пищевых продуктов для профилактики кишечных инфекций, желудочно-кишечных форм туберкулёза и Ку-лихорадки.

Стерилизация сухим жаром. Проводят в сухожаровых шкафах при 160 °С в течение 2 ч; метод позволяет уничтожать не только вегетирующие клетки (погибают в течение нескольких минут), но и споры микроорганизмов (необходима экспозиция в течение 2 ч). Такие воздействия разрушают структуру большинства органических соединений и ведут к значительному испарению жидкостей (например, воды из питательных сред).

Автоклавирование (стерилизация текучим паром) включает обработку горячим паром (121 °С) под высоким давлением (1,2-1,5 атм); наиболее эффективно для стерилизации термостабильных жидкостей. Термоустойчивые споры микроорганизмов погибают в течение 15 мин. Обработка больших объёмов (более 500 мл) требует более длительной экспозиции. В лабораториях применяют специальные паровые котлы-автоклавы с горизонтальной или вертикальной загрузкой. Текучий пар нельзя применять для стерилизации сред, содержащих углеводы, молоко и желатина.

Тиндализация — метод дробной стерилизации при низких температурах — ежедневное прогревание сред при 56-58 °С в течение 5~6 сут. В результате такого дробного прогрева погибают вегетативные клетки бактерий, проросших из термостойких спор. Основной недостаток— невозможность полной элиминации микроорганизмов, так как некоторые споры не успевают прорастать во временных интервалах между сеансами прогревания, а некоторые; вегетативные клетки успевают образовать термостабильные споры. Метод применяют для стерилизации сыворотки крови, асцит и ческой жидкости и т.д.

Высушивание микробов.

При относительной влажности окружающей среды ниже 30% жизнедеятельность большинства бактерий прекращается. Время их отмирания при высушивании различно (например, холерный вибрион — за 2 сут, а микобактерии — за 90 сут). Поэтому высушивание не используют как метод элиминации микробов с субстратов. Неблагоприятное влияние высушивания на микроорганизмы применяют при консервировании сухих продуктов и изготовлении сухих концентратов пищевых продуктов. Широко распространено искусственное высушивание микроорганизмов, или лиофилизация. Метод включает быстрое замораживание с последующим высушиванием под низким давлением (сухая возгонка). Лиофильную сушку применяют для сохранения иммунобиологических препаратов (вакцин, сывороток), а также для консервирования и длительного сохранения культур микроорганизмов.