Группу термофилов делят на 4 подгруппы.
1. Термотолерантные микроорганизмы имеют диапазон роста от 10 до 55–60 °С, оптимальная температура 35–40 °С.
2. Факультативные термофилы растут при температуре 50 и 65 °С и способны к размножению при температуре 20 °С.
3. Облигатные термофилы относят растут при 70 °С, но не размножаются при температуре ниже 40 °С.
4. Наконец, недавно обнаружены прокариоты, выделенные в подгруппу экстремальных термофилов. Оптимум их роста в области 80–105 °С, минимальная температура роста 60 °С и выше, максимальная – до 110 °С. К экстремальным термофилам относятся организмы из группы архебактерий, не имеющие аналогов среди мезофилов, например представители родов Thermoproteus, Pyrococcus, Pyrodictium и др.
Появились публикации об обнаружении бактерий, способных расти при температуре воды 250–300 °С и давлении 265 атм (при этом давлении вода в жидком состоянии может находиться до 460 °С). Эти бактерии выделены из проб воды поднятых с глубины 2560 м над поверхностью Тихого океана, где предположительно они существуют в горячих струях, выбрасываемых на дне океана так называемыми «черными гейзерами». Давление в районе обнаружения бактерий около 250 атм, а температура воды может быть выше 350 °С. в связи с этим исследователи начинают переоценивать границы условий, при которых способны развиваться прокариоты. Высказывается предположение, что прокариоты могут существовать везде, где есть вода в жидком состоянии и достаточное количество питательных веществ.
Воздействие температуры около 60 °С приводит к гибели вегетативные формы в течении 30 мин, а при 80–100 °С они гибнут через 1мин. Температура около и ниже 0 °С не обладает повреждающим действием на микроорганизмы.
Микроорганизмы длительно сохраняются при – 100 °С; некоторые из них десятки лет выживают при температуре жидкого азота (- 196 °С).
Простейшие и некоторые бактерии (спирохеты, риккетсии и хламидии) менее устойчивы к температурным воздействиям.
Воздействие высоких температур широко используется на практике. Стерилизация (sterilis –бесплодный) объектов проводится методами автоклавирования, кипячения, тиндализации, пастеризации, стерилизации сухим жаром, паром без давления.
Высокая температура вызывает коагуляцию структурных белков и ферментов микроорганизмов.
14.1.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И СОХРАНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Высокими температурами обычно называют любые температуры выше температур окружающей среды. Для предотвращения порчи пищевых продуктов чаще всего используют пастеризации и стерилизации. Использование пастеризации подразумевает температурную дезинтеграцию микроорганизмов или уменьшение количества микроорганизмов, порчи.
Например, пастеризация молока достигается нагреванием при одной из следующих комбинаций сочетания времени и температуры:
1. 63 °С в течение 30 мин (низкая температура, длительное время обработки [НТДВ]);
2. 72 °С длительностью15 с [ВТКВ]);
3. 89 °С в течение 0,1 с;
4. 90 °С в течение 0,5 с;
5. 94 °С в течение 0,1 с;
6. 100 °С в течение 0,01 с.
Названные способы высокотемпературного воздействия вполне эффективны для дезинтеграции многих устойчивых патогенных бактерий, не способных к спорообразованию.
Внесенные в молоко штаммы Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (40 - 100 000 КОЕ/мл) не показали роста колоний после пастеризации молока вышеуказанными способами. Аналогична судьба испытанных дрожжей, мицелиальных грибов, грамотрицательных и многих грамположительных бактерий.
При пастеризации молока сохраняют жизнесполсобность терморезистентные и термофильные микроорганизмы, представители родов Streptococcus и Lactobacillus.
Термофилы к тому же нуждаются в высоких температурах для своего метаболизма. К ним относятся представители родов Bacillus, Clostridium, Alicyclobacillus, Geobacillus и Thermoanaerobacter, которые существенно влияют на сохранение и качество продуктов питания.
Стерильные продукты питания, запечатанные в банках, не содержат живых микроорганизмов или в них не может быть обнаружено обычно применяемыми культуральными методами любое минимальное число живых микроорганизмов.
К методам стерилизации относится использование ультравысоких температур (УВТ). Молоко, подвергнутое УВТ, относится к особого рода продуктам и отличается от пастеризованного молока.
Способ УВТ-обработки предполагает использование высоких температур (в пределах 140-150°С). Достаточное время для надежной стерилизации – несколько секунд.
Рассмотрим влияние некоторых условий хранения продуктов на механизм дезинтеграции микроорганизмов действием термического шока.
Высущивание микроорганизмов и снижение активности воды повышают резистентность микробиоты и патогенных бактерий к действию термического шока.
Наличие липидов обеспечивает терморезистентность отдельных видов микроорганизмов. Это явление называют жировой защитой.
Воздействие различных солей, сахаров и рН среды на устойчивость микроорганизмов к термическому шоку не одинаково. Влияние белков, количества микроорганизмов в продукте на их терморезистентность доказано.