Факторы, влияющие на устойчивость бактерий к высокому давлению

Можно выделить следующие основные факторы, влияющие на устойчивость биосистем к высокому давлению.

1. Тип микроорганизмов

Грамположительные бактерии обычно более устойчивы к воздействию высокого давления, чем грамотрицательные, хотя существуют определенные исключения.

2. Условия роста и возраст микроорганизмов

Известно, что устойчивость клеток к изменению внешних условий в фазе их экспоненциального роста более низкой, чем в стационарных микробиальных фазах. Эта закономерность сохраняется также при обработке продуктов высоким давлением. В работе [37] показано, что культуры V.Vulnificus и V.Parahaemolyticus в состоянии анабиоза демонстрируют большую компрессионную резистентность, чем соответствующие активные культуры. Однако это увеличение устойчивости незначительное и существенно не влияет на параметры инактивации. В работе [38] исследовано скорость инактивации компресионноустойчивых (С9490) и компресинночувствительных (8003) штаммов Е. coli в зависимости от их физиологической активности. Фазы обоих штаммов, растут экспоненциально, не демонстрировали каких-либо различий. Однако, условия, в которых проходит развитие вегетативных форм из спор, заметно влияют на их способность сопротивляться давлению [39].

3. Кислотность среды

Выживание бактерий зависит от уровня рН среды [38, 51, 40]. При снижении рН чувствительность бактерий к давлению возрастает, а также замедляется восстановления сублетальных поврежденных клеток [40]. Ранее было обнаружено [11], что нейтральные значения рН больше способствуют выживанию спор под давлением, чем кислотные. Кроме того, под воздействием высокого давления на пищевые продукты происходит изменение кислотности среды. В работе [41] доказано снижение рН в яблочном соке на 0,2 единицы при росте давления на каждые 100 МПа.

4. Состав пищевых продуктов

Состав пищевых продуктов может оказать значительное влияние на бароустойчивость бактерий. Внутренняя среда, богатая углеводами, белки и жиры, оказывает защитное влияние на микроорганизмы. Кислая среда повышает их чувствительность к давлению, а также инактивирует поврежденные клетки [42]. Это делает кислотосодержащие продукты, такие как фруктовые соки, идеальными кандидатами для технологий обработки высоким давлением, так как даже мягкие технологические условия дают хорошие результаты.

5. Факторы давления и времени обработки

Увеличение давления, продолжительности обработки и температуры приводит к росту процента инактивированных бактерий. Споровые формы бактерий наиболее эффективно уничтожаются при 500-700 МПа и 90-110°С. Есть минимальное давление, под действием которого не наблюдается заметной инактивации клеток при любой длительности его воздействия на микробиологическую среду [11]. Гидростатическое давление от 100 до 300 МПа часто инициирует прорастания спор [43]. В работах[44, 45] было показано, что степень инактивации зависит не только от величины давления, но и от скорости его роста.

6. Температура

Отклонение температуры обработки от комнатной (20°С) до низшей или высшей приводит к росту летальности бактерий, однако в случае повышенных температур (45-50°С) их инактивация проходит более интенсивно. Применение температур 90-110°С и давлений 500-700 МПа способно вызвать полную инактивацию спор Clostridium Botulinum, которые демонстрируют значительную устойчивость как к высокому давлению, так и к повышенной температуре [46, 47]. Во время быстрой компрессии продуктов в рабочей камере температура среды может значительно возрастать, в результате чего в некоторых случаях отпадает необходимость предварительного нагрева.