Огромное  влияние на развитие микроорганизмов  оказывает вода. Микробная клетка на 70...85 % состоит из воды, все питательные  вещества попадают в клетку только в растворенном виде, с водой удаляются  из клетки продукты жизнедеятельности. Микроорганизмы могут развиваться  в пищевых продуктах и на непищевых  предметах только в присутствии  свободной воды и не ниже определенного  уровня.

     Активная  вода в пищевом продукте — это  часть общей воды, которая не связана  с растворенными солями, сахаром, белками и другими водорастворимыми веществами. Перспективным способом продления сроков годности пищевых продуктов является создание в них такой величины активной воды, при которой микроорганизмы не развиваются.

     Для сохранности сухих продуктов  большое значение имеет относительная  влажность и температура воздуха. При относительной влажности  окружающей среды ниже 30% жизнедеятельность  большинства бактерий прекращается. Время их отмирания при высушивании  различно (например, холерный вибрион  – за 2 суток, а микобактерии –  за 90 суток). Особой устойчивостью обладают споры бактерий.

     Широко  распространено искусственное высушивание  микроорганизмов, или лиофилизация. Метод включает быстрое замораживание  с последующим высушиванием под  низким (вакуумом) давлением (сухая  возгонка). Лиофильную сушку применяют для сохранения иммунобиологических препаратов (вакцин, сывороток), а также для консервирования и длительного сохранения культур микроорганизмов.

     Влияние концентрации растворов на рост микроорганизмов  опосредовано изменением активности воды как меры доступной для организма  воды. И если содержание солей вне  клетки окажется выше их концентрации в клетке, то вода будет выходить из клетки. Угнетение патогенных бактерий хлористым натрием обычно начинается при его концентрации около 3%.

     Из  всех естественных излучений неионизирующая солнечная радиация обладает наибольшим потенциалом биологически вредного воздействия. Солнечный свет губительно действует на микроорганизмы, исключением  являются фототрофные виды. Наибольший микробицидный эффект оказывает коротковолновые УФ-лучи. Энергию излучения используют для дезинфекции, а также для стерилизации термолабильных материалов.

     УФ-лучи (в первую очередь коротковолновые, т.е. с длиной волны 250-270 нм) действуют на нуклеиновые кислоты. Микробицидное действие основано на разрыве водородных связей и образовании в молекуле ДНК димеров тимидина, приводящем к появлению нежизнеспособных мутантов. Применение УФ-излучения для стерилизации ограничено его низкой проницаемостью и высокой поглотительной активностью воды и стекла.

     Рентгеновское и  g-излучение в больших дозах  также вызывает гибель микробов. Облучение  вызывает образование  свободных  радикалов, разрушающих нуклеиновые  кислоты и белки с последующей  гибелью микробных клеток.  Применяют  для стерилизации бактериологических препаратов, изделий из пластмасс.

     Микроволновое излучение применяют для быстрой  повторной стерилизации длительно  хранящихся сред. Стерилизующий эффект достигается быстрым подъемом температуры.

     Определенные  частоты ультразвука при искусственном  воздействии способны вызывать деполимеризацию  органелл микробных клеток, под действием  ультразвука газы, находящиеся в  жидкой среде цитоплазмы, активируются и внутри клетки возникает высокое  давление ( до 10 000 атм). Это приводит к разрыву клеточной оболочки и гибели клетки. Ультразвук используют для стерилизации пищевых продуктов (молока, фруктовых соков), питьевой воды.

     Бактерии  относительно мало чувствительны к изменению гидростатического давления. Повышение давления до некоторого предела не сказывается на скорости роста обычных наземных бактерий, но в конце концов начинает препятствовать нормальному росту и делению. Некоторые виды бактерий выдерживают давление до 3 000 – 5 000 атм, а бактериальные споры - даже 20 000 атм. В условиях глубокого вакуума субстрат высыхает и жизнь невозможна.

     Для удаления микроорганизмов применяют  различные материалы (мелкопористое  стекло, целлюлоза, коалин); они обеспечивают эффективную элиминацию микроорганизмов из жидкостей и газов. Фильтрацию применяют для стерилизации жидкостей, чувствительных к температурным воздействиям, разделения микробов и их метаболитов (экзотоксинов, ферментов), а также для выделения вирусов.

2.2. Влияние химических  факторов на микроорганизмы

     Реакция среды (рН) оказывает большое влияние на жизнедеятельность микроорганизмов. Для каждого микроорганизма существует своя оптимальная зона рН, в пределах которой он может развиваться. Большинство микроорганизмов развивается в нейтральной среде, т.е. при рН около 7, и испытывает угнетение в более кислой или более щелочной среде. Однако в зависимости от места обитания могут быть щелочнолюбивые и кислотолюбивые микроорганизмы.

     У многих микроорганизмов имеется способность  в известных пределах регулировать рН среды. Эту способность микроорганизмов можно назвать «приспособительным обменом», когда одни и те же микроорганизмы, например дрожжи, в кислой среде образуют из сахара большое количество этилового спирта и мало глицерина, а в щелочной — большое количество глицерина и мало спирта. Установлено, что некоторые органические кислоты (уксусная, бензойная, масляная) оказывают бактерицидное действие на микроорганизмы. Уксусная кислота губительно действует на микроорганизмы в концентрации 0,5... 2 %. Молочнокислый стрептококк прекращает размножаться в присутствии молочной кислоты при рН 4,7...4,4, а уксусной — при рН 5,1 ...4,8. Зная отношение микроорганизмов к реакции среды и регулируя рН, можно подавлять или стимулировать их развитие, что имеет большое практическое значение.

     Ряд химических веществ замедляет или  полностью тормозит рост микроорганизмов. Если вещество подавляет рост бактерий, но после его удаления рост бактерий возобновляется, то говорят о бактериостатическом  действии. Если вещества вызывают гибель клеток, то они называются бактерицидными, или антисептиками. Тот или иной эффект зависит от концентрации действующего вещества. Однако среди микроорганизмов  существуют виды, устойчивые к общим  клеточным и метаболическим ядам, таким, как сероводород, фенол, окись  углерода. Есть даже виды микроорганизмов, способные использовать эти вещества как источник энергии.

     Из  неорганических соединений наиболее сильнодействующими антисептиками являются соли тяжелых  металлов, особенно ртути. При действии ртути концентрацией 1: 1000 в течение  нескольких минут большинство бактерий погибает. Более устойчивыми являются споры бактерий. Губительное действие на микроорганизмы оказывают ионы тяжелых металлов (золота, меди, особенно серебра), присутствующие в растворах даже в ничтожно малых концентрациях.

     Бактерицидное действие проявляют многие окислители (хлор, йод, перекись водорода, перманганат  калия) и минеральные кислоты (сернистая, борная, фтористо-водородная). Губительны для микроорганизмов сероводород, окись углерода, сернистый газ, диоксид углерода. Ядами для микроорганизмов являются некоторые органические соединения — формалин, фенолы. Вегетативные клетки бактерий погибают в 2...5%-ном растворе карболовой кислоты довольно быстро, а споры даже в 5%-ном растворе карболовой кислоты сохраняют жизнеспособность в течение 2 недель и более. Губительно действуют на микроорганизмы спирты, органические кислоты (салициловая, масляная, уксусная, бензойная, сорбиновая). Бактерицидным действием обладают эфирные масла, дубильные вещества, некоторые красители (генцианвиолет, бриллиантовая зелень, фуксин).

     Многие  из названных антисептиков используют в медицине, сельском хозяйстве, промышленности, в быту как дезинфицирующие средства для борьбы с патогенными микробами. Для обработки свежих плодов, овощей, плодово-ягодных полуфабрикатов применяются  сернистый ангидрид, сернистая кислота  и ее соли. Для консервирования  полуфабрикатов из плодово-ягодного сырья, рыбных консервов, кетовой икры и  других продуктов используют бензойную кислоту и ее натриевую соль. Некоторые пищевые продукты (полукопченые колбасы, сыр, копченая рыба) хорошо хранятся при периодическом озонировании небольшими дозами непосредственно в холодильных камерах или в камерах, озонированных перед загрузкой продуктов.

     Чувствительность  разных микроорганизмов к антисептикам неодинакова. Целесообразно применять  смесь антисептиков, подбирая ее с  таким расчетом, чтобы при воздействии  на микрофлору пищевого продукта один консервант дополнял другой. Древнейший способ обработки пищевых продуктов  — копчение мясных и рыбных продуктов  — основан на принципе антисептики. При копчении мясо и рыба пропитываются  летучими антисептическими веществами дыма. Наибольшими бактерицидными и  фунгицидными свойствами из компонентов дыма обладают формальдегид, фенолы и органические кислоты. Кроме дымового копчения существуют различные коптильные препараты, позволяющие проводить копчение бездымным способом.

     Кислород, являясь одним из важнейших факторов внешней среды, необходим микроорганизмам (за исключением анаэробов) для осуществления  окислительных процессов, которые  дают энергию для жизни. Микроорганизмы при поверхностном росте (на субстрате) получают кислород непосредственно  из воздуха. При глубинном росте (внутри субстрата) микроорганизмы могут  использовать только растворенный кислород.

2.3. Влияние физико-химических  факторов

     В природе  микроорганизмы живут в субстратах (средах) с разнообразным содержанием  растворенных веществ, имеющих разное осмотическое давление. Соответственно в среде обитания микроорганизмов  внутриклеточное осмотическое давления у разных микроорганизмов колеблется в широких пределах. Повышение  концентрации веществ в среде выше определенного предела вызовет обезвоживание (плазмолиз) клеток, при этом приостанавливается поступление питательных веществ в клетку. В состоянии плазмолиза одни микроорганизмы долго сохраняют жизнеспособность, другие погибают. Для повышения стойкости пищевых продуктов при хранении широко используют поваренную соль и сахар. Размножение многих гнилостных бактерий при концентрации поваренной соли 3... 4 % подавляется, а при 7... 10 % прекращается. Развитие некоторых возбудителей пищевых отравлений (ботулинуса, сальмонелл) приостанавливается при концентрации поваренной соли 6... 10 %. Однако многие микроорганизмы долго сохраняют жизнеспособность даже при концентрации соли 20 %.

     Среди микроорганизмов есть приспосабливающиеся  виды, которые могут развиваться  как при невысоком, так и при  относительно высоком осмотическом давлении, например при повышенном содержании соли и сахара. Такие  микроорганизмы называют осмотолерантными. Существуют микроорганизмы, которые нормально развиваются в субстратах с высоким осмотическим давлением. Их называют осмофильными. Эти микроорганизмы, развивающиеся при высоких концентрациях поваренной соли (20 % и выше), называют галофилами (солелюбивыми). Снижение концентрации соли до 10... 13 % приводит к остановке размножения галофилов. Концентрация поваренной соли, необходимая для подавления развития микроорганизмов, зависит от рН среды. Развитие дрожжей в соленых продуктах в кислой среде подавляется при концентрации соли 14 %, а в нейтральной — при 20 %.

2.4. Влияние биологических  факторов на микроорганизмы

     Условно все формы взаимоотношений микроорганизмов  можно подразделить на несколько  типов: метабиоз, симбиоз, комменсализм, паразитизм, антагонизм. К биологическим  средствам могут быть отнесены препараты, содержащие живых особей – бактериофагов  и бактерий, обладающих выраженной конкурентной активностью по отношению  к патогенным и условно-патогенным для человека и животных видам  микробов. Они вводятся в организм в жизнеспособном состоянии.

     Фитонциды — летучие вещества, выделяемые некоторыми растениями, а также тканевые соки, которые вызывают гибель инфузорий, бактерий, дрожжей, плесневых грибов. Фитонциды обнаружены у представителей всех групп высших растений.

     Фаги  и антагонисты оказывают прямое повреждающее действие на патогенных и условно-патогенных микробов; изготовленные  из них лекарственные препараты  предназначены для местного применения, для них характерна специфичность  действия на микроорганизмы и безвредность для пациента; целью их внесения в организм человека и животных является лечение или профилактика инфекционных заболеваний. По механизму действия они близки к химическим антисептикам.

     Необходимо  также помнить и о молочно-кислых бактериях, которые вызывают процесс молочно-кислого брожения. Некоторые молочно-кислые бактерии способны синтезировать антибиотики и с их помощью подавлять развитие болезнетворных микробов.

     Препараты, содержащие бактерии (эубиотики или пробиотики): колибактерин, лактобактерин, бифидумбактерин, бификол, микрококкобактерин, линекс, бактисубтил и другие.

     Препараты, содержащие бактериофаги: бактериофаг  брюшнотифозный, бактериофаг  дизентерийный, бактериофаг сальмонеллезный, бактериофаг коли-протейный, бактериофаг стафилококковый, бактериофаг стрептококковый, бактериофаг пиоцианеус, бактериофаг синегнойный, бактериофаг клебсиеллезный, пиофаг комбинированный и другие.

     Развитие  микроорганизмов зависит как  от наличия питательных веществ, так и от других факторов. Изменяя  условия хранения пищевых продуктов, можно регулировать развитие микроорганизмов  и их биохимическую деятельность. Пищевые продукты являются хорошей  питательной средой для многих микроорганизмов, которые, развиваясь на них, вызывают порчу.

3. Микробиологические  методы определения  качества

     Наличие в пище большого количества различных  факторов роста и витаминов способствует росту микроорганизмов. Этот факт является основным отличием изучения пищевых  продуктов от прочих санитарно-микробиологических исследований, так как ни в воде или почве, ни тем более в воздухе  столь бурного размножения микробов не происходит. При этом следует  помнить, что естественная и безвредная для человека микрофлора пищи служит биологической защитой от нежелательных  «гостей». Как во всяком биоценозе, в ней могут доминировать те или  иные виды, влияющие на качество пищевых  продуктов. Представление о микрофлоре пищевых продуктов может дать качественное или количественное изучение её популяции.