Сущность и практическое значение методов обработки: пастеризация и стерилизация; свет, радиоактивное излучение; ультразвук; антибиотики

  УФ-лучи инактивируют ферменты, которые адсорбируются важнейшими веществами клетки (белками, нуклеиновыми кислотами) и вызывают изменения или повреждения их молекул. В облучаемой среде могут образоваться вещества (пероксид водорода, озон и др.), губительно действующие на микроорганизмы.

  В настоящее время УФ-лучи довольно широко применяют на практике. Ими  дезинфицируют воздух холодильных  камер, лечебных и производственных помещений. При обработке УФ-лучами в течение 6 часов уничтожается до 80% бактерий и мицелиальных грибов, находящихся в воздухе. Такие  лучи могут быть использованы для  предотвращения инфекции извне при  розливе, фасовке и упаковке пищевых  продуктов, лечебных препаратов, а также  для обеззараживания тары, упаковочных  материалов, оборудования, посуды (на предприятиях общественного питания). В последнее  время бактерицидными свойствами УФ-лучей  пользуются для дезинфекции питьевой воды. 

  Опыт  Бухнера показывает, насколько УФ-лучи губительно действуют на клетки: чашку Петри с плотной средой засевают сплошным газоном. Часть посева накрывают бумагой, и ставят чашку Петри на солнце, а затем через некоторое время ее ставят в термостат. Прорастают только те микроорганизмы, которые находились под бумагой. Поэтому значение солнечного света для оздоровления окружающей среды очень велико.

  Радиоактивное излучение

   Α-лучи, β- лучи и γ-лучи обладают высокой энергией, в связи с чем химически и биологически чрезвычайно активны.

  Особенность радиоактивных излучений- их способность вызыватьонзаиютоов и молекул, которая сопровождается разрушением молекулярных структур.

  Микроорганизмы радиоактивно значительно более устойчивы, чем высшие организмы. Смертельная доза для них в сотни и тысячи раз выше, чем для животных и растений.

  Эффективность действия ионизирующих излучений на микроорганизмы зависит от поглощенной дозы облучения и многих других факторов. Очень малые дозы активизируют некоторые жизненные процессы микроорганизмов, воздействуя на их ферментные системы. Они вызывают наследственные изменения свойств микробов, приводящие к появлению мутаций. С повышением дозы облучения обмен веществ нарушается значительнее, наблюдаются различного рода патологические изменения клеток (лучевая болезнь), которые могут привести к их гибели. При дозе ниже смертельной может восстановиться нормальная жизнедеятельность облученных клеток.

  Радиоустойчивость различных видов и даже штаммов неодинакова чувствительностью. Чувствительны к облучению кишечная палочка, протей, многие бактерии рода Pseudomonas – распространенные возбудители порчи мясных и рыбных продуктов. Микрококки отличаются повышенной устойчивостью. Весьма радиоустойчивы споры бактерий и грибов. Высока радиоустойчивость вирусов.

  В нашей стране и во многих других проведены и продолжают проводиться исследования возможности радиационной обработки пищевых продуктов в целях предотвращения быстрой микробной порчи их. Наиболее приемлемы для этих целей γ-лучи, обладающие наибольшей проникающей способностью и не вызывающие при облучении появления в продукте «наведенной» радиации.

  При обработке пищевых продуктов радиобиологический эффект зависит от состава микрофлоры, её численности, химического состава и агрегатного состояния продукта, поглощенной дозы и мощности дозы.

  Применительно к радиационной обработке пищевых продуктов предложены специальные термины: радисидация, радуризация и радаппертизация. Радисидация – это обработка пищевых продуктов в дозах, достаточных для гибели патогенных для человека микроорганизмов. Радуризация снижает численность микроорганизмов, вызывающих порчу и потерю массы пищевых продуктов. Радаппертизация осуществляется для промышленной стерилизации пищевых продуктов в условиях, исключающих повторное инфицирование микроорганизмами.

  Ультразвук

  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.

  Ультразвуковыми колебаниями называют механические колебания с частотами более 20 000 колебаний в секунду. Колебания такой частоты находятся за пределами слышимости человеческого уха. С помощью ультразвука можно вызвать распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов и токсинов, разрушить полностью или частично много- и одноклеточные организмы, в том числе и микроорганизмы. Эффективность действия зависит от природы организмов, интенсивности ультразвуковой энергии и частоты колебаний.

  Различные микроорганизмы обладают неодинаковой чувствительностью к воздействию  ультразвука. Бактерии более чувствительны, чем дрожжи; при этом кокковидные бактерии более стойки, чем палочковидные. Споры бактерий значительно выносливее вегетативных клеток. Дикие дрожжи более резистентны, чем культурные.

  Природа бактерицидного действия ультразвука  в полной мере еще не раскрыта. Основной причиной является, по-видимому, кавитационный эффект. При распространении УЗ-волн в жидкости происходит быстрочередующееся разрежение и сжатие частиц жидкости. При разрежении в среде образуются мельчайшие полые пространства – «пузырьки», заполняющиеся парами окружающей жидкости и газами. При сжатии, в момент захлопывания кавитационных «пузырьков», возникает мощная гидравлическая ударная волна, оказывающая разрушительное действие. Гибель микроорганизмов завит, очевидно, не только от механического, но и от электрохимического действия УЗ-энергии. В водной среде происходят ионизация молекул воды и активация растворенного в ней кислорода. При этом образуются вещества, обладающие большой реакционной способностью, которые и обуславливают возникновение ряда химических процессов, неблагоприятно действующих на живые организмы.

  Антибиотики

  Антибиотики это продукты жизнедеятельности  бактерий, актиномицетов и плесневых  грибов - низших растительных организмов. Синтезированные одними микроорганизмами, они являются губительными и действуют  угнетающе на другие виды микробов. Химический состав многих антибиотиков выяснен учёными, и в настоящее  время растёт промышленное производство лекарственных препаратов путём  синтеза их характерными микроорганизмами в специальных условиях.

  Действие  различных антибиотиков на микроорганизмы избирательно, не одинаково. Так, некоторые  из них направлены против развития грибов, некоторые - подавляют рост бактерий. Те, которые задерживают  или приостанавливают рост микроорганизмов, действуют бактериостатически. Антибиотики, приводящие к гибели микроорганизмов, разрушению их клетки изнутри, имеют бактерицидное действие. Некоторые антибиотики способны растворять клетку микроба, это явление носит название бактериолизис.

  Антибиотики не воздействуют на вирусы, и поэтому бесполезны при лечении заболеваний, вызываемых вирусами (например, грипп, гепатиты А, В, С, ветряная оспа, герпес, краснуха, корь)

  Огромное  разнообразие антибиотиков и видов  их воздействия на организм человека явилось причиной классифицирования  и разделения антибиотиков на группы. По характеру воздействия на бактериальную  клетку антибиотики можно разделить  на три группы:

• бактериостатические (бактерии живы, но не в состоянии размножаться),
• бактерициды (бактерии погибают, но физически продолжают присутствовать в среде),
• бактериолитические (бактерии погибают, и разрушаются бактериальные клеточные стенки).

  Активность  антибиотиков очень высока, она в  десятки тысяч раз превышает  активность сильнодействующих антисептиков. Поэтому антимикробное действие проявляется при чрезвычайно малых их консистенциях.

  Некоторые антибиотики нарушают генетический аппарат клетки и другие клеточные  структуры; подавляют синтез белков, нуклеиновых кислот и веществ клеточной стенки. Эффективность действия антибиотиков может изменяться в зависимости от их концентрации, температуры, состава среды и других факторов.

  Со  временем микроорганизмы адаптируются к антибиотикам, в результате чего возникают нечувствительные (устойчивые) к ним формы.

  Называют  антибиотики обычно по видовому или  родовому названию выделяющего их микроорганизма или по характеру действия. Например, пенициллин именуется по родовому названию его продуцента – гриба пеницилла Penicillium; антибиотик грамицидин назван так потому, что воздействует преимущественно на грамположительные бактерии.

  Первым  антибиотиком, применимым для лечения  человека, оказался плесневой гриб Penicillinum, открытый в 1929 году английским учёным Александром Флемингом в лаборатории лондонской больницы св. Марии. Учёный, находясь в поиске средства для уничтожения кокков, обнаружил случайное заражение плесенью агаров с посевами кокков (агар-агар - желеобразная масса для культивирования бактерий, полисахарид, полученный из морских водорослей). В чашках с питательными средами для бактерий оказались заплесневелые участки, в которых колонии бактерий прекратили своё развитие.

  В относительно чистом виде кристаллический  пенициллин извлекли в 1939 году англичане  химики - бактериологи Хоуард Флори и Эрнест Чейн. В 1941 была сделана первая инъекция человеку. В Советском Союзе в 1943 году лекарственное сырьё пенициллина удалось получить З.В. Ермольевой.

  Используют  антибиотики и в сельском хозяйстве  для борьбы с возбудителями заболеваний растений. Применяют их также в качестве стимуляторов роста растений и животных. Добавление небольших количеств антибиотика, например биомицина, в пищевой рацион молодняка птиц и домашних животных способствует ускорению их роста и снижению заболеваемости.

  Многими исследователями показана эффективность  применения антибиотиков для задержки микробной порчи скоропортящихся  пищевых продуктов, особенно в сочетании  с действием холода.

  В некоторых странах разрешено  использование антибиотиков для  обработки сырых продуктов (мяса, птицы, рыбы), которые затем сохраняются  на холоде. Допустимое содержание антибиотика  в продукте строго регламентируется и, кроме того, требуется, чтобы в  процессе обычной тепловой кулинарной обработки он полностью разрушался.

  Для консервирования пищевых продуктов  целесообразно иметь специальные, не применяемые в медицине антибиотики. Таким антибиотиком является, например, вырабатываемый некоторыми молочнокислыми стрептококками низин. Он ингибирует рост многих стафилококков и стрептококков, задерживает прорастание спор анаэробных термостойких бактерий. Применяют низин также при приготовлении сгущенного молока, плавленых сыров, икры.

  Для обработки плодов и овощей, закладываемых  на длительное хранение, предложено использовать трихотецин. Этот антибиотик немедицинского назначения, вырабатываемый грибом Trichothecium roseum, обладает высоким противогрибковым действием и уже применяется в стране для борьбы с болезнями овощных и плодовых культур при выращивании.

  Фитонциды

  Фитонциды — образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших. Фитонциды открыл советский учёный Б.П. Токин (в 1928 году) у цветковых растений. Фактически, вырабатываемые высшими растениями фитонциды по своей природе являются теми же антибиотиками.

  Фитонциды — естественный фактор иммунитета растений. При попадании в растение микробы нарушают целостность и  форму клеток, а также процессы жизнедеятельности в них, проявляя ядовитое действие на оболочку и цитоплазму растительных клеток. В свою очередь, растение отвечает выработкой веществ, нейтрализующих действие микробных  ферментов, и тем самым обезвреживаются  токсины микробов — в этом проявляется  биохимическая роль факторов иммунитета растений.