Влияние химических веществ

Микроорганизмы, как и все живые существ, реагируют на присутствие в окружающей среде различных химических элементов и соединений. Естественно, представляют интерес поиск и изучение действия как положительно, так и отрицательно действующих элементов и соединений. Наиболее сильно действующими на микроорганизмы являются соли тяжелых металлов (свинца, кадмия, ртути, меди, серебра), особенно соли ртути. При концентрации в среде тяжелых металлов 0,001% многие бактерии погибают в течение нескольких минут, но споры способны сохраняться часами.

Ионы таких металлов, как золото, медь, серебро, оказывают губительное действие на микроорганизмы. Даже их присутствие в крайне малых количествах вызывает гибель микроорганизмов. Это специфическое действие называется олигодинамическгш (от греч. oligos — малый + dynamis — сила). Примером является действие воды, находящейся в контакте с металлическим серебром, на микроорганизмы: ионы серебра, адсорбируясь на поверхности клетки, оказывают негативное действие на цитоплазматическую мембрану. Действие тяжелых металлов заключается в ингибировании синтеза белка нуклеиновых кислот, нарушении координации процессов жизнедеятельности.

Многие химические вещества действуют губительно на микроорганизмы, их называют антисептиками (от греч. anti — против + septicos — гнилостный). Действие антисептиков зависит от концентрации вещества в окружающей среде, продолжительности воздействия, pH среды, температуры и множества других факторов. Интересно, что в очень малых дозах антисептики оказывают благотворное действие, стимулируя жизнедеятельность микробов. С повышением концентрации антисептиков развитие микроорганизмов подавляется, а затем они быстро погибают. Чувствительность различных видов микроорганизмов к одному и тому же антисептику различается.

Действие, которое различные вещества способны оказывать на микроорганизмы, бывает разным:

• • замедляющее жизненные процессы (жизнеподавляющее) — бактериостатическое действие (в отношении бактерий) или фунгистатическое (в отношении плесневых грибов);
• • вызывающее гибель микроорганизмов — бактерицидное или, соответственно, фунгицидное действие.

Губительное действие на микроорганизмы оказывают следующие антисептики: окислители — перманганат калия, пероксид водорода; галогены — йод и йодсодержащие соединения (раствор Люголя, йодинол и др.); кислоты — борная, серная, азотная; щелочи, спирты, альдегиды; различные газы: сероводород, сернистый и углекислый. Ядами для микробов являются производные фенолов (резорцин, трикрезол и др.).

Губительно действуют на микроорганизмы некоторые органические кислоты: сорбиновая, салициловая, бензойная, масляная, уксусная. Неблагоприятное воздействие этих кислот связано не столько с уменьшением кислотности среды, сколько с негативным действием недиссоциированных молекул этих кислот. Бактерицидное действие на микроорганизмы оказывают дубильные вещества, эфирные масла, многие красители (фуксин, генциан-виолет, бриллиантовый зеленый, метиленовый синий). Сильное антисептическое действие оказывают соединения тяжелых металлов — дихлорид ртути, нитрат серебра, сульфаты цинка и меди, оксид цинка.

Антисептики действуют по-разному: одни нарушают проницаемость цитоплазматической мембраны, другие образуют комплексы с компонентами микробной клетки, многие нарушают различные жизненные процессы микроорганизмов. Соединения тяжелых металлов, формалин и фенолы являются ферментными ядами. Спирты, эфиры растворяют липиды клеточных мембран. Хлор и озон вызывают окислительные процессы, не свойственные микроорганизмам, и разрушают ферменты. По сути дела, механизм гибели бактерий можно свести к одному их трех типов: разрушение липидных клеточных мембран, модификация белков и модификация ДНК.

Антисептические вещества широко используются для защиты от действия микроорганизмов древесных и текстильных изделий, бумаги и др. Многие антисептики применяют в медицине, промышленности, сельском хозяйстве, быту для борьбы с патогенными микробами. Хлор в газообразном, жидком виде и в форме соединений используют для дезинфекции воды, тары, оборудования, инвентаря и др.

Применение антисептиков для сохранения продовольственных товаров ограничено. С одной стороны, доза антисептика должна быть достаточной, чтобы обеспечить надлежащее консервирующее действие, с другой — это количество должно быть безвредным для человека и не влиять отрицательно на качество продукта.

В России разрешено использование сернистого ангидрида (S0₂), сернистой кислоты и ее солей (бисульфита и метабисульфита калия и натрия) для обработки свежих плодов и овощей и плодово-ягодных полуфабрикатов. Бензойную кислоту и ее натриевую соль разрешено использовать при приготовлении плодово-ягодных полуфабрикатов и пресервов, в том числе икры. Интересно, что бензойная кислота как природное соединение присутствует в ягодах брусники и черники.

Сорбиновая кислота и ее соли (сорбаты) являются традиционным консервантом, их используют при производстве многих пищевых продуктов и продукции общественного питания. Эта кислота менее токсична, чем бензойная и сернистая, и оказывает сильное воздействие на микроорганизмы. В небольших количествах она находится в ягодах рябины. Считается, что в дозах, допускаемых для консервирования пищевых продуктов (до 0,1% от массы продукта), она безопасна для человека.

Также важно, что столь малая концентрация не придает продукту посторонних привкусов и запахов и длительно задерживает рост плесеней, дрожжей и некоторых бактерий (группы кишечных палочек, сальмонелл). Но на рост многих бактерий (например, молочнокислых, уксуснокислых) сорбиновая кислота в указанных концентрациях заметного действия не оказывает. Особенно эффективно ее действие в кислой среде (pH 3,0—4,5), когда сорбиновая кислота находится в недиссоциированном виде. Этот консервант вводится непосредственно в продукт, им можно обрабатывать поверхность товаров и оберточные материалы.

Пропионовую кислоту и ее соли (пропионаты) добавляют в хлеб для предотвращения его плесневения и возникновения картофельной болезни. Еще работы Я. Я. Никитинского и его последователей показали эффективность хранения скоропортящихся товаров в атмосфере с повышенным содержанием углекислого газа. Присутствие С0₂ в 20%-ной концентрации тормозит развитие плесневых грибов, а в 50%-ной они совсем не растут. Хорошие результаты дает применение углекислого газа в сочетании с охлаждением продуктов. Бактерии более устойчивы. Заметное угнетающее действие на многие гнилостные формы проявляется лишь при концентрации углекислого газа примерно 40—50%, а некоторые анаэробные спорообразующие бактерии развиваются даже при концентрации 60—80% и более.

Эффективно хранение товаров при периодическом озонировании их небольшими (3—10 мг/м³) дозами озона. Озон — нестойкое вещество, быстро распадающееся на молекулярный и атомарный кислород, который и является сильным окислителем и определяет дезинфицирующие свойства озона.

На принципе антисептики основано копчение, когда продукты пропитываются летучими антисептическими веществами дыма или аналогичными антисептиками коптильной жидкости. Из компонентов коптильного дыма наибольшим бактерицидным и фунгицидным действием обладают формальдегид, фенолы и органические кислоты.