Микроорганизмдер, барлық тіршілік иелері сияқты, қоршаған орта жағдайларына ұшырайды және оның компоненттерімен үздіксіз өзара әрекеттеседі. Кейбір жағдайлар микроорганизмдердің белсенді дамуына ықпал етеді, ал басқалары олардың өмірлік белсенділігін тежейді.

Микробтардың ұрпақтардың тез өзгергіштігі мен өзгеру қабілеті олардың тіршілік ету ортасының әртүрлі жағдайларына бейімделуіне, сондай-ақ алынған белгілерді бекітуге және ұрпақтарға беруге мүмкіндік береді. Биосфераның тірі затының құрамында микроорганизмдер өз ерекшеліктеріне сәйкес қоршаған ортаны өзгерте алады. Деструкторлар бола отырып, олар органикалық заттарды Бейорганикалық заттарға дейін ыдыратады. Микробтардың қоректенуі мен тыныс алу процестері олардың алмасу өнімдерінің бөлінуімен бірге жүреді олар қоршаған ортаның әртүрлі заттарының химиялық құрамын, реакциясын және қатынасын өзгертеді.

Сондықтан микроорганизмдердің экологиясын зерттеуде екі тармаққа назар аударылады: біріншісі – табиғатта микроскопиялық организмдер қандай өзгерістер тудырады; екіншісі – қоршаған орта жағдайлары микроорганизмдердің тіршілік әрекетіне қалай әсер етеді. Олардың дамуын ынталандыратын және тежейтін экологиялық факторларды білу микробтардың қызметін реттеуге мүмкіндік береді (пайдалы заттардың дамуына ықпал етеді немесе зиянды әсерлердің алдын алады).

Микроорганизмдерге әсер ететін экологиялық факторлар үш топқа бөлінеді:

1) микроорганизмдерге айтарлықтай әсер ететін физикалық факторлар: температура, ылғалдылық, сәулелік энергияның әртүрлі формалары, ультрадыбыстық, осмостық қысым;

2) химиялық факторлар: қоректік ортаның құрамы мен реакциясы, тотығу-тотықсыздану потенциалы, микробқа қарсы әсері бар химиялық заттар;

3) биологиялық факторларға микроорганизмдердің басқа организмдермен қарым-қатынасы жатады.

Микроорганизмдердің тіршілік әрекетіне қоршаған ортаның температурасы, ылғалдылығы, қышқылдығы және химиялық құрамы, еріген заттардың концентрациясы, осмостық қысым, жарық сияқты факторлар маңызды әсер етеді.

 

Физикалық факторлар. Температура.

Температура микроорганизмдердің дамуына әсер ететін маңызды факторлардың бірі болып табылады. Ол өмірлік процестердің қарқындылығын ғана емес, сонымен қатар микроорганизмдердің өмір сүру мүмкіндігін де анықтайды.

Микробтардың дамуына әсер ететін негізгі температура нүктелері: температуралы оптимум, минимум және максимум.

Микроорганизмнің физиологиялық қажеттіліктеріне сәйкес келетін оның ішінде түр ең жақсы дамитын температура режимі, температуралық оптимумына жатады.

Температураның минимумы немесе максимумы пайда болған кезде микроорганизмдердің тіршілік әрекеті тежеледі. Максимумнан асатын температура өлімге әкеледі, минимум микробтық жасушаның анабиоз күйіне өтуіне ықпал етеді, онда өмірлік белсенділік тоқтатылады, бірақ температура жоғарылаған кезде белсенді өмірге оралуға болады.

Микроорганизмнің әр түрінің өсуі үшін минималды, оңтайлы және максималды температура режимі бар. Осы қасиеті бойынша микробтар үш топқа бөлінеді:

1) минималды мәндері бар төмен температура жақсы өсетін психрофилдер 10–0°С, оңтайлы 10–15°С;

2) мезофилдер, олар үшін оңтайлы температура режимі 25–35°C, минимум 5–10°C, максимум 50–60°C температурада байқалады;

3) термофилдер жоғары температурада өсуге қабілетті микроорганизмдер олар үшін оңтайлы режим 50–65°С, максимум 70°С жоғары температурада.

Микроорганизмдер көбею кезінде берілген температуралық шекараларды ұстанады. Басқа өмірлік процестер спора түзілуі, пигменттер немесе токсиндердің түзілуі сияқты температураның басқа мәндерінде де мүмкін. Психрофильді микроорганизмдер суық су көздерінде, терең теңіздердің, мұхиттар мен көлдердің суларында өмір сүреді. Олар тоңазытқыш жағдайында да жақсы дамиды. Зең саңырауқұлақтары мен шірік процестерін тудыратын микроорганизмдер (3–9 °C) күшті төзімділікке ие. Мезофильді микрофлораға барлық патогендік, оппортунистік және сапрофиттік микроорганизмдердің көпшілігі жатады. Көң, топырақ, ағынды сулар, шөл құмдары, термалды суларда термофильді микробтар көп мөлшерде кездеседі. Олар көптеген биологиялық процестердің қатысушылары мысалы шөп пен мақтаны жоғары ылғалдылықта өздігінен жылыту. Жемді сүрлеуге және қырыққабатты ашытуға қатысады. Пастерленген және зарарсыздандырылған өнімдердің бұзылуының себебі болып табылады. Микробтардың әртүрлі түрлерінің температураның әсеріне қатынасын білу оларды жасанды қоректік орталарда зертханалық жағдайда өсіру кезінде маңызды. Оңтайлы өсіру режимдерін құру үшін термостаттар қолданылады. Микроорганизмдердің температураның әртүрлі мәндеріне қатынасы тамақ, дәрі-дәрмек және басқа заттарды сақтау кезінде ескеріледі. Бұл жағдайда төмен және жоғары температура мәндері қолданылады. Осыған сүйене отырып, өнімдерді өңдеу мен сақтаудың бірнеше технологиялық әдістері қолданылады. Мұздатылған және салқындатылған күйде сақтау үшін төмен температура қолданылады. Салқындатылған күйде сақтау үшін 0–4°C температураны қолданыңыз, бұл өнімді салыстырмалы түрде ұзақ уақыт сақтауға мүмкіндік береді, бірақ оны бұзу көтерілу режимі салқындағанға дейін болған микробтардың қарқынды көбеюіне әкеледі. Нәтижесінде өнімнің бұзылуы болады.

Өнімдерді мұздату үшін 12–30°C температураны қолданыңыз. Мұндай температуралық режимде микроорганизмдер көбеймейді, олардың белсенділігі тоқтатылады, кейбіреулері ұзақ уақыт бойы тоқтатылған анимация жағдайында өміршең болып қала алады. Өнімдерді төмен температурада сақтау кезінде ауаның салыстырмалы ылғалдылығы, салқындату және мұздату жылдамдығы, психрофильді микрофлорамен себудің болуы сияқты қоршаған орта көрсеткіштері маңызды.

Адамзат азық-түлік, дәрі-дәрмек және басқа заттарды сақтау үшін тек төмен температураны ғана емес, сонымен қатар жоғары температураны да пайдаланады. Жоғары температураның әсерінен, төзімділік шегінен тыс, микробтардың өлімі орын алады. 15–30 минуттан кейін 60–70 °C-қа дейінгі температурада, 80–100 °C-қа дейін бірнеше секундтан немесе минуттан кейін бактериялар өледі олар спора түзбейді. Бактериялардың споралары ыстыққа төзімді 1–6 сағат ішінде 100°C температураға төтеп бере алады, ал зең споралары ыстыққа төзімділігі төмен.

Мысалы, тамақ өнеркәсібінде жоғары температураға әсер етудің екі әдісі қолданылады: микроорганизмдердің вегетативті жасушаларының ішінара немесе толық өлімі болатын зарарсыздандыру және пастерлеу.

Пастерлеу – тамақ өніміне 20–40 минут ішінде 63–80 ° C температурада әсер ететін процесс. процесте барлық микроорганизмдер өлмейді. Ыстыққа төзімді бактериялар мен саңырауқұлақ споралары өлмейді. Сондықтан пастерлеуден кейін өнімдер дереу салқындатылады және споралардың өнуін және сақталған бактериялық жасушаларды ұстау үшін 10°C-тан аспайтын температурада сақталады. Пастерлеуге сүт және сүт өнімдері, сыра, шырындар, уылдырық, консервілер және басқа да өнімдер жатады. Пастерлеу де қысқа мерзімді болуы мүмкін және 90–100 °C температурада бірнеше секунд ішінде жүзеге асырылады.

Зарарсыздандыру – арнайы аспаптарда (автоклавтарда) 20–60 минут ішінде 112–120 °С температурада немесе кептіру шкафтарында (құрғақ жылу) 160–180 °С температурада 1–2 сағат бойы қысыммен қызып тұрған бумен жүргізіледі.

Физикалық факторлар. Ылғалдылық. Микроорганизмдер белгілі бір деңгейде бос суы бар ылғалданған субстраттарда дамиды. Субстраттың ылғалдылығы төмендеген кезде көбею белсенділігі баяулайды, ал субстраттан ылғал микроорганизмдер үшін қажетті деңгейден төмен болған кезде олардың өмірлік белсенділігі тоқтайды. Микроорганизмдердегі субстраттың ылғалдылық деңгейіне қойылатын талаптар әртүрлі. Ылғалдың минималды қажеттілігі бойынша микроорганизмдер топтарға бөлінеді: гидрофиттер (ылғал сүйгіш), мезофиттер (орташа ылғал сүйгіш), ксерофиттер (құрғақ сүйгіш).

Бактериялардың көпшілігі ылғал сүйгіш, мицелий саңырауқұлақтары мен ашытқылар орташа ылғал сүйгіш, бірақ олар гидрофит болуы мүмкін. Микроорганизмдердің тіршілік әрекеті үшін абсолютті ылғалдылық емес, субстраттағы судың болуы маңызды, ол су белсенділігі немесе а_w терминімен белгіленеді.

Су белсенділігі бұл субстраттың үстіндегі су буының қысымының қатынасы (Р) таза судың үстіндегі бу қысымына (Ро) бірдей температурада: а_w. = Р / Ро.

Су белсенділігінің шамасы 0-ден 1-ге дейін және субстраттың салыстырмалы ылғалдылығын көрсетеді. Микроорганизмдер а_w мәндерінде 0,99-дан 0,65–0,61-ге дейін өседі. Көптеген адамдар үшін оңтайлы 0,99–0,98 шамасы, бұл шектерде тез бұзылатын тамақ өнімдерінің (ет, балық, жемістер, көкөністер) су белсенділігі бар.

Бактериялар субстраттың су белсенділігі 0,94–0,90 болған кезде дамиды. Ашытқы – 0,88–0,85, мицелий саңырауқұлақтары – 0,8. Бактериялардың, ашытқылардың, мицелий саңырауқұлақтарының кейбір түрлері өседі, бірақ су белсенділігімен баяу – 0,75–0,62.

Осылайша, өнімдерді микробтық бұзылусыз сақтау үшін өнімнің су белсенділігі 0,7-ден аз болуы керек.

Судың жетіспеушілігімен кейбір бактериялар қоршаған ортадан суды сіңіретін шырышты капсулалар түзеді. Субстратты кептіру әрқашан микробтардың өліміне әкелмейді. Кейбір микробтық жасушалар мүмкін тоқтатылған анимация күйіне өтеді. Кептіру кезінде бактериялар температураға, сутегі көрсеткішіне, тұз концентрациясына байланысты өміршеңдігін сақтай алады. Кішкентай жасушалық формалар кептіруге төзімді, коккалар таяқша тәрізді бактерияларға қарағанда кептіруге жақсы төзеді, грам оң бактериялар грам теріс және микоплазмаларға қарағанда төзімді. Микобактериялар кептіруге оңай төзеді, өйткені олардың массивті жасуша қабырғаларында судың жоғалуына жол бермейтін липидтердің көп мөлшері бар. Споралар мен кисталардың пайда болу қабілеті бактерияларға жедел ылғал тапшылығы жағдайларына төзуге мүмкіндік береді.

Субстратты кептіру жем-шөп пен азық-түлік өндіру технологиясында қолданылады. Лиофилизация төмен қысымды кептіру арқылы жылдам мұздату процесі. Бұл әдіс биологиялық өнімдерді өндіруде және микробтардың таза дақылдарын сақтауда қолданылады.

Жарық. Сәулелену әрекеті. Қалыпты даму үшін бірнеше микроорганизмдерге жарық қажет, басым көпшілігі үшін ол жойқын.  Күн сәулелері күшті микробқа қарсы әсерге ие. Мысалы, күн сәулесінің әсерінен үш минут ішінде Escherichia coli 99,9 % өледі. Күн сәулесінің өлімге әкелетін зақымдануы, мутациясы және бактериялардың кейбір түрлерінің фотолизі бар.

Ультракүлгін сәулелер және иондаушы сәулелену. Толқын ұзындығы 400–320 нм ультракүлгін сәулелену қозғалмалы бактерияларда қозғалыс механизмдері мен таксистің бұзылуын тудырады, тіпті аз мөлшерде. Ультракүлгін сәулелер мен толқын ұзындығының жоғарылауы бактериялық жасуша дақылдарының өсуінің баяулауына әкеледі, ферменттердің қозуын тежейді, ақуыз биосинтезін бұзады және бактериялардың өліміне әкеледі.

Сынап-кварц шамдарының ультракүлгін сәулелері (УФЛ) медицинада, мал шаруашылығында, дәрілік заттар өндірісі, зертханалық бокстар сияқты стерильді жағдайлар сақталуы тиіс өндірістерде үй-жайлардың ауасын зарарсыздандыру үшін қолданылады. Ол сондай-ақ суды, кейбір тағамдарды, сондай-ақ өндіріс қалдықтарын зарарсыздандыру үшін қолданылады.

Иондаушы сәулелену. Бұл топырақта және атмосфералық жауын-шашынның тұрақсыз изотоптарынан туындаған табиғи сәулеленудің құрамдас бөлігі. Радиоактивті минералдардың пайда болуы болған жерде табиғи радиациялық фон жоғарылайды. Егер изотоптар жұтылса, ішкі сәулелену пайда болады. Бактериялар кейбір элементтерді айтарлықтай мөлшерде жинай алады. Иондаушы сәулелену биологиялық заттарды, таңғыш материалды, құралдарды зарарсыздандыру үшін қолданылады.

Химиялық факторлар. Микроорганизмдерге әртүрлі әсер ететін көптеген химиялық заттар белгілі. Бактерицидтік әсері бар химиялық заттар бар мұндай заттар антисептиктер деп аталады. Олар патогендік микробтармен күресу үшін санитарлық медицинада, тамақ өнеркәсібінде, қоғамдық тамақтандыру және басқа салаларда қолданылады. Сорбин және бензой қышқылы сияқты антисептиктер тамақ өнеркәсібінде шырындар, кремдер, салаттар және т. б. жасау технологиясында тағамдық қоспалар ретінде қолданылады.

Еріген заттардың концентрациясы және осмостық қысым. Жасушаішілік осмостық қысым жасуша цитоплазмасындағы еріген заттардың концентрациясы арқылы жасалады. Микроорганизмдерде ол кең ауқымда өзгереді, сондықтан микроорганизмдер тұщы суда және теңіздердің тұзды суларында өмір сүре алады. Осмотикалық белсенді заттардың жоғары концентрациясы микробтық жасушалардың плазмолизін тудырады.

Осмотикалық белсенді заттар ретінде ас тұзы мен қант тағамды сақтау үшін қолданылады. Бактериялардың көпшілігі ас тұзының (NаСL) концентрациясына 0,5–2 % шамасында дерлік сезімтал емес, бірақ оның 3 % концентрациясы кейбір микроорганизмдер үшін қолайсыз.

Мысалы, шіріген бактериялардың өмірлік белсенділігі 3–4 % ас тұзының концентрациясымен басылады, ал 7–10 %-да олар өледі. Сфералық бактериялар тұздың жоғары концентрациясына төзімді таяқша тәрізді шірік бактерияларға қарағанда.

Тамақтан уланудың кейбір қоздырғыштарының (ботулинус, сальмонелла) дамуы тұздың 6–10 % концентрациясында тежеледі, бірақ тіпті 20 %-да өміршең бола алатын бактериялар бар. Ас тұзының жоғары концентрациясында дами алатын микроорганизмдер (20 % және одан жоғары) галофилдер (тұзды жақсы көретін) деп аталады. Тұз концентрациясының микроорганизмдердің дамуына әсері температура мен рН сияқты орта жағдайларына да байланысты. Тұздалған тағамдардағы ашытқы жасушаларының дамуы қышқыл ортада басылады егер тұз мөлшері 14 %, ал бейтарап 20 % болса.

Температураның төмендеуі тұздың басым әсерін күшейтеді. 0°C және 8 % тұз температурасында мицелий саңырауқұлақтарының өсуінің тежелуі байқалады, ал температураның 20°C дейін көтерілуі дәл осындай әсер үшін 12 % тұзды қажет етеді. Ас тұзының әсері нитраттар мен нитриттердің қатысуымен күшейеді.

Тұздың микроорганизмдердің өсуіне депрессиялық әсері осмостық қысымның жоғарылауынан ғана емес. Ас тұзы микроорганизмдерге улы әсер етеді: тыныс алу процестері тежеледі, жасуша мембраналарының функциялары бұзылады және т.б. плазмолизденген күйдегі көптеген микроорганизмдер ұзақ уақыт өлмеуі мүмкін, оларда тек белсенді белсенділік баяулайды, сондықтан шикізатты өңдеу кезінде санитарлық-гигиеналық талаптарды қатаң сақтау қажет.

Тұздалған тауарлардың бұзылуы (ет, балық және т.б.) галофильді және тұзға төзімді микроорганизмдердің әсерінен пайда болады. Мысалы, «фуксин» деп аталатын қатты тұзды балықтың қызаруының себебі қызыл пигменті бар галофильді бактерия. Микроорганизмдердің дамуын болдырмау үшін тұзды тауарлар төмен температурада сақталады.

Биологиялық факторлар. Микроскопиялық организмдер арасында биотикалық факторлар ретінде сипатталатын қатынастардың әртүрлі формалары бар: симбиоз – симбионттар үшін өзара пайда әкелетін қатынастар; метабиоз – микробтардың бір түрінің тіршілік әрекеті оған зиян келтірместен екіншісінің есебінен жүзеге асырылатын қатынастардың осы түрімен сипатталады; паразитизм – бір түрдің өмірі зиянды әсер ету арқылы екіншісінің есебінен мүмкін болады; антагонизм кезінде қысымға ұшыраған түрдің өлімімен бір түрдің екіншісіне қысым жасауы. Мысал ретінде сүтті қантты қышқылға ашытатын сүт қышқылы бактерияларының белсенділігін келтіруге болады, ал сүт қышқылы шірік бактериялардың өсуін тежейді. Микроорганизмдердің антагонистік қатынастарын адам көкөністерді ашытуда немесе ішектің қалыпты микрофлорасын сақтау үшін пайдаланады. Антагонистік белсенділікте микроорганизм қоршаған ортаға антибиотиктер деп аталатын микробқа қарсы, бактериостатикалық, бактерицидтік және фунгицидтік қасиеттері бар заттарды шығарады. Антибиотиктер медицинада дәрі-дәрмек ретінде, мал шаруашылығында жемшөп қоспасы ретінде, тамақ өнеркәсібінде тамақ консерванттары ретінде (ойпат) қолданылды. Антибиотикалық қасиеттерге көптеген өсімдіктер (пияз, сарымсақ, шалғам, желкек, дәмдеуіштер және т. б.) бар заттар да ие. Эфир майлары, антоцианиндер және басқа заттар да фитонцидтік қасиеттерге ие, олар патогендік микроорганизмдердің көптеген түрлеріне және шірік тудыратын бактерияларға зиянды әсер етеді.

 

Өзіндік жұмыс істеуге арналған тапсырмалар

 

1. Микроорганизмдердің тіршілік әрекетіне әсер ететін экологиялық факторлар.
2. Микробтардың дамуына әсер ететін негізгі температура нүктелері.
3. Температуралық режимге қатысты микроорганизмдердің экологиялық топтары.
4. Пастерлеу процесі, пастерлеу түрлері.
5. Құбылыстың анықтамасы-субстраттың су белсенділігі.
6. Ылғалға қатысты микроорганизмдердің экологиялық топтары.
7. Қандай процесс лиофилизация деп аталады. Оны қолдану саласы.
8. Ультракүлгін сәулелер мен иондаушы сәулеленудің микроорганизмдеріне әсері.
9. Микроорганизмдердің дамуына әсер ететін химиялық факторлар.
10. Микробтардың тіршілік әрекетіне әсер ететін биологиялық факторлар.