Консервирование продуктов при помощи высоких температур

Влияние высокой температуры на микроорганизмы

Жизнедеятельность микроорганизмов понижается при подъеме температуры продукта выше оптимума, особо благоприятного для их развития. Максимальная температура, при которой микроорганизмы еще могут развиваться, сильно вариирует в зависимости от их вида. Некоторые формы термофильных микроорганизмов могут развиваться еще при температуре около 80°. Температура около 55° может являться для термофильных бактерий оптимальной. При повышении температуры свыше максимальной, при которой еще возможна их жизнедеятельность, наступает так называемое «тепловое окоченение». При состоянии теплового окоченения микроорганизмы временно прекращают свою жизнедеятельность и оказываются в состоянии анабиоза. При понижении температуры они вновь проявляют свою жизнедеятельность. Однако споры, подвергшиеся воздействию высокой температуры, могут длительное время оставаться в недеятельном состоянии даже в среде и при температуре, благоприятных для их развития. Прогретая кипячением взвесь спор палочки ботулинуса оставалась в недеятельном состоянии при 36—37° в течение 378 дней. Это наблюдение важно для понимания прорастания спор после консервирования.

При дальнейшем повышении температуры в протоплазме наступают необратимые изменения, и микроорганизмы теряют жизнеспособность. Смерть микроорганизмов при воздействии высокой температуры в основном происходит в результате нарушения коллоидной структуры протоплазмы и уменьшения степени ее дисперсности. При летальной температуре происходит грубое изменение физического состояния протоплазмы и появление элементов неоднородности в структуре протоплазмы. Затем наступает коагуляция белка. В механизме смерти микроорганизмов участвуют также ферменты, разрушение которых под влиянием высокой температуры прекращает в клетках все реакции обмена. Коагуляция белка под воздействием высокой температуры ускоряется при высокой влажности и замедляется при снижении влажности.

Бактерии быстрее отмирают при нагревании во влажной атмосфере и являются более устойчивыми при воздействии сухого жара. Термоустойчивость спор некоторые авторы объясняют тем, что вся вода в спорах бактерий находится в «связанном» состоянии и не участвует в процессах коагуляции белка протоплазмы.

Быстрота отмирания микроорганизмов при повышенной температур зависит также от длительности воздействия высокой температуры. Следовательно, отмирание является функцией времени и температуры.

Заметное отмирание обычных нетермоустойчивых вегетативных форм микроорганизмов отмечается при 50° при условии воздействия на них этой температуры в течение 30—60 минут. При 55° устойчивость их сохраняется в течение 5—20 минут. При 60° большинство вегетативных клеток отмирает в течение 1—10 минут. При температуре, приближающейся к 100°, они разрушаются мгновенно.

Туберкулезные бактерии являются более устойчивыми по сравнению с многими вегетативными формами других микроорганизмов. Быстрота отмирания их (в молоке) под воздействием высоких температур приводится в таблице на рис. 1.

Споры плесеней и дрожжей мало устойчивы к повышенной температуре. Их устойчивость приблизительно равна таковой вегетативных клеток. Споры бактерий обладают очень высокой устойчивостью, и некоторые виды их выдерживают длительное нагревание при температуре выше 100°.

Рис 1. Быстрота отмирания туберкулезных бактерий в молоке

Споры сенной палочки выдерживают температуру 100° в течение 3 часов, а споры некоторых штаммов палочки ботулинуса — даже до 6 часов. Споры ботулинуса выдерживают несколько минут температуру 120°, а огюры некоторых термофильных бактерий — в течение нескольких минут температуру 125—130°. Устойчивость к высокой температуре как вегетативных форм микроорганизмов, так и спор весьма вариирует даже у микробов одной и той же культуры. Молодые клетки вымирают быстрее старых. Поэтому при нагревании пищевых продуктов отмирание микробов даже одних и тех же видов происходит не одновременно. Их отмирание подчиняется закону, согласно которому «время абсолютного вымирания культуры всегда значительно превышает время вымирания большинства ее клеток» (Королев). Этот закон должен учитываться при консервировании продуктов и при их обеззараживании с помощью высоких температур.

Чем выше содержание микробов в продукте, тем труднее получить полное отмирание нежелательной микрофлоры, так как при сильном инфицировании продукта повышается количество устойчивых микробных клеток. Поэтому обработка продукта высокими температурами не исключает организации санитарных мероприятий с целью максимально возможного предупреждения загрязнения продуктов микрофлорой. Особенно нежелательно загрязнение продуктов почвенной микрофлорой, среди которой много устойчивых спороносных форм.

Влияние рН. Кислая или щелочная реакция среды ускоряет коагуляцию белка протоплазмы. Повышение в среде концентрации водородных ионов обычно вызывает понижение термоустойчивости микроорганизмов. Поэтому кислые продукты легче подвергаются консервированию высокими температурами. Это служит одной из причин более частых случаев ботулизма в результате потребления консервированных продуктов с невысокой концентрацией водородных ионов, чем продуктов с высокой их концентрацией.

Влияние хлористого натрия. Небольшие концентрации хлористого натрия (1—2%) могут повышать термоустойчивость спор бактерий, в том числе и спор бациллы ботулинуса. Значительные концентрации соли, наоборот, понижают их термоустойчивость.

Влияние сахара, жира и белков. В присутствии сахара, жира и белков термоустойчивость микроорганизмов может повышаться по сравнению с устойчивостью их в виде взвеси в воде.

Влияние бактерицидных и бактериостатических веществ. В присутствии химических антисептических, а также бактерицидных веществ растительного происхождения (фитонцидов) термоустойчивость микроорганизмов понижается.