Ультрафиолетовые лучи

Действие Уф-лучей на микроорганизмы сходно с ионизирующими излучениями: они вызывают либо гибель, либо мутации микроорганизмов в зависимости от вида

_{1 МАГАТЭ - Международное агентство по атомной энергии при ООН.}

_{2 ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения при ООН, ФАО организации при ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства}

микроорганизмов, дозы и продолжительности облучения.

Очень малые дозы облучения оказывают стимулирующее действие на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие, но не приводящие к гибели дозы вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменение свойств микроорганизмов, вплоть до наследственных. Это используется на практике для получения вариантов микроорганизмов с высокой способностью продуцировать антибиотики, ферменты и

другие, биологически активные вещества. Дальнейшее увеличение дозы приводит к гибели. При дозе ниже смертельной возможно восстановление (реактивация)нормальной жизнедеятельности микроорганизмов.

Наименее устойчивы к Уф-лучам бактерии, особенно патогенные. Среди неспороносных особенно чувствительны к облучению бактерии, выделяющие в окружающую среду пигменты (например, гнилостные бактерии Preudomonas fluorescens). Другие микроорганизмы, содержащие внутри клеток каротиноидные пигменты (бактерии, дрожжи), весьма устойчивы к действию Уф-лучей, поскольку каротиноидные пигменты поглощают Уф-лучи и обусловливают защитные свойства микроорганизмов.

Споры бактерий значительно устойчивее к действию Уф-лучей, чем вегетативные клетки; чтобы убить споры, требуется в 4-5 раз больше энергии. Конидии грибов более устойчивы, чем мицелий.

Гибель микроорганизмов происходит при облучении их Уф-лучами с короткой длиной волны (250-260 нм). Это объясняется тем, что Уф-лучи воздействуют, с одной стороны, непосредственно на клетки, а с другой стороны - на субстрат. В облучаемой среде могут образоваться вещества (перекись водорода, озон), губительно действующие на микроорганизмы. Уф-лучи адсорбируются важнейшими веществами клетки - белками, ДНК и РНК - и вызывают их химические изменения, повреждающие клетку. Так, летальный эффект Уф-лучей с длиной волны около 260 нм объясняется тем, что именно в этой области лежит максимум поглощения Уф-лучей молекулами ДНК и РНК.

Уф-лучи применяется для дезинфекции воздуха в медицинских и производственных помещениях, в холодильных камерах, для обеззараживания производственного оборудования, упаковочных материалов, тары. Обработка воздуха в течение 6 ч уничтожает до 80% микроорганизмов. Уф-лучи могут быть использованы для предотвращения попадания микроорганизмов извне при розливе, фасовке, упаковке пищевых продуктов, медицинских препаратов.

Предлагается применять Уф-лучи для стерилизации плодовых соков и вин (в тонком слое). При таком «холодном» способе стерилизации вино получается лучшего качества и сохраняется без порчи дольше, чем пастеризованное.

Применение Уф-облучения с целью стерилизации пищевых продуктов ограничено вследствие их невысокой проникающей способности, позволяющей обеспложивать только поверхность продуктов (например, поверхность упакованного хлеба).

Тем не менее, известно, что облучение охлаждённых мяса, мясопродуктов удлиняет срок их хранения в 2-3 раза.

Для некоторых продуктов (например, для сливочного масла, молока) стерилизация Уф-лучами неприемлема, так как в результате облучения ухудшаются вкусовые и пищевые свойства продуктов. Уф-лучи успешно применяются для дезинфекции питьевой воды.

Лазерное излучение

Это излучение представляет собой фокусированное в виде пучка электромагнитное излучение в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового спектров. Оно обладает очень большой энергией и способно вызывать сильное биологическое воздействие. Этот вид излучения получают при помощи технических устройств - лазеров - оптических квантовых генераторов.

Под влиянием лазерного излучения повышается температура биологических тканей, происходит коагуляция белков и разрушение клеток. Повреждающее действие зависит от длины волны, длительности импульсов, мощности излучения, а также свойств и структуры облучаемых объектов.

В настоящее время влияние этого рода излучений на микроорганизмы изучено ещё мало. Проведённые исследования показывают, что реакция на воздействие лазерного излучения у различных видов микроорганизмов может различаться значительно, при этом споры более устойчивы, чем вегетативные клетки. Выявлено, что ультрафиолетовый спектр лазерного излучения обладает более высоким антимикробным действием, чем синий и красный.

В зависимости от природы спектра, мощности излучений и продолжительности облучения можно получить как стимулирующий, так и повреждающий (подавление роста) и летальный эффекты.

Это направление использования лазерного излучения представляет теоретический и практический интерес.

Свет

Свет необходим только для фотосинтезирующих микробов, использующих световую энергию в процессе ассимиляции углекислого газа. Микроорганизмы, не способные к фотосинтезу, хорошо растут в темноте. Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов, даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере их рост. Однако развитие многих мицелиальных грибов при постоянном отсутствии света протекает ненормально: хорошо развивается только мицелий, а спорообразование тормозится.

Патогенные бактерии (за редким исключением) менее устойчивы к свету, чем сапрофитные.

Радиоволны

Короткие электромагнитные волны длиной от 10 до 50 м ультракороткие длиной от 10м до миллиметров обладают стерилизующим эффектом. Это объясняется тем, что при прохождении коротких и ультрарадиоволн через среду возникают переменные токи высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. В электромагнитом поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Характер нагревания в СВЧ-поле отличается от характера нагрева при обычных способах и обладает рядом преимуществ: объект нагревается быстро и равномерно и сразу во всех точках объёма. Так, в СВЧ-поле стакан воды закипает за 2-3 с, 1 кг рыбы варится в течение 2 мин, 1 кг мяса - 2,5 мин, курица - 6-8 мин.

Вызывая нагревание среды, СВЧ-поле действует губительно на микроорганизмы. При этом основной причиной гибели микроорганизмов является повреждение клетки под влиянием высоких температур. Однако механизм действия СВЧ-энергии на микроорганизмы ещё окончательно не раскрыт.

СВЧ-энергия является перспективным способом тепловой обработки пищевых продуктов и может использоваться для пастеризации и стерилизации фруктовых соков, компотов и др., варки, сушки, разогрева, выпечки продукции. Имеются СВЧ-установки периодического и непрерывного действия.

Быстрота СВЧ-нагревания обеспечивает наиболее полное сохранение вкусовых и питательных свойств пищевых продуктов, а эффект воздействия на их микрофлору по сравнению с традиционными способами тепловой обработки практически одинаков.

Некоторые исследователи считают, что существует специфическое воздействие электромагнитных волн. Установлено, что СВЧ-поля малой интенсивности, не вызывающей нагревания среды, активируют некоторые физиологические и биохимические свойства микробных клеток.

Сверхвысокочастотную электромагнитную обработку пищевых продуктов всё шире применяют в пищевой промышленности и общественном питании (для варки, сушки, выпечки, при разогревании и др.).

Ультразвук

Ультразвуки (УЗ)¹ - это механические колебания с частотами выше 20000 Гц²(20 кГц), что находится за пределами частот, воспринимаемых человеком.

УЗ-колебания ускоряют многие химические реакции, вызывают распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов и токсинов, могут привести к разрыву клеточной стенки, и иногда и разрушению внутриклеточных структур. Летальное действие УЗ начинает проявляться при интенсивности 0,5-1,0 Вт/см² и частоте колебаний порядка десятков кГц.

Среди микроорганизмов бактерии более чувствительны к действию УЗ, чем дрожжи; причём УЗ легче вызывает гибель палочковидных форм бактерий, чем шаровидных.

Споры бактерий более устойчивы, чем вегетативные клетки.

Механизм действия УЗ на микроорганизмы недостаточно изучен. Основной причиной гибели микроорганизмов, очевидно, является особый эффект, называемый кавитацией. При прохождении через жидкость УЗ-волн в ней образуются мелкие разрывы, которые под действием сил поверхностного натяжения жидкости принимает форму пузырьков. В момент захлопывания кавитационного пузырька возникает мощная гидравлическая ударная волна, обладающая сильным разрушительным действием.

Практическое использование УЗ-волн с целью стерилизации эффективно в основном

для жидких пищевых продуктов (молока, фруктовых соков, вин), воды, для мойки и стерилизации стеклянной тары. При обработке с мощностью УЗ-волн плотных пищевых продуктов с целью их стерилизации происходит не только уничтожение микроорганизмов, но и повреждение молекул самого сырья.