Хімічні фактори зовнішнього середовища, що впливають на мікроорганізми
До хімічних факторів зовнішнього середовища, що впливають на життєдіяльність мікроорганізмів, відносяться склад середовища та концентрація в ній деяких речовин, наявність або відсутність інгібіторів, що гальмують зростання мікробів, кислотність, окислювально-відновлювальні умови середовища.
Склад середовища та концентрація в ній речовин.
Для зростання та розмноження мікроорганізмів важливе значення має концентрація поживних речовин. Для кожного з них існує мінімальна концентрація, при якій клітина може асимілювати цю поживну речовину. За оптимальної, тобто достатньої, концентрації мікроорганізми ростуть з найбільшою швидкістю. Подальше збільшення концентрації деяких поживних речовин, наприклад, вуглеводів, призводить до пригнічення росту. Тому при максимальній концентрації ще відбувається незначне розмноження клітин, але далі воно вже припиняється.
Коли концентрація речовин у клітинному соку мікроорганізмів вище, ніж у навколишньому середовищі, то клітину ззовні надходить вода і створюється пружний, напружений стан - тургор. При цьому цитоплазма клітини щільно притискається до мембрани, розтягуючи її. У стані тургору клітини мікроорганізмів можуть нормально здійснювати процеси життєдіяльності.
Інгібітори.
Деякі отруйні речовини гальмують або зупиняють (пригнічують) розвиток мікроорганізмів. При дії отруйних речовин велике значення має концентрація.
Відомо, що багато сильнодіючих отруйних речовин у дуже малих дозах стимулюють життєдіяльність мікроорганізмів. Однак при підвищенні концентрації ці речовини виявляють вже бактерицидну (вбиваючу бактерії) дію щодо вегетативних клітин, а потім і щодосуперечка. Отруйні речовини, які застосовуються боротьби з мікроорганізмами, називають антисептиками. Велике значення знищення мікробів має тривалість контакту отруйних речовин із кислотами.
Деякі хімічні сполуки викликають лише тимчасову зупинку життєдіяльності мікробів, яка відновлюється після видалення отруйної речовини. Така дія хімічних речовин називається бактеріостатичним.
Сильними отрутами для мікроорганізмів є солі важких металів, наприклад, ртуті та срібла, вже при концентрації 0,0001 % і менше. Механізм дії отруйних речовин різний. Одні, такі, як феноли, пригнічують окисні реакції мікроорганізмів, пригнічуючи їх розвиток і призводячи до загибелі. Інші, наприклад кислоти, луги та сильні окислювачі, руйнують білкові сполуки у клітинах мікроорганізмів. Альдегіди та деякі мінеральні солі вступають у сполуки з білками цитоплазми мікроорганізмів та пригнічують їхню хімічну активність.
Різноманітні властивості отруйних речовин використовують у практичній роботі для знищення мікроорганізмів (докладніше див. у розділі «Дезінфекція»).
Кислотність середовища.
Для розвитку мікроорганізмів велике значення має кислотність середовища як загальна кислотність (титрована), так і концентрація водневих іонів рН (активна). Титрована кислотність визначається кількістю серед органічних і неорганічних кислот. Мікроорганізми розрізняються за здатністю розмножуватися в кислих середовищах: є кислотостійкі бактерії (наприклад, молочнокислі, оцтовокислі), але є кислоточутливі (наприклад, гнильні бактерії).
Те саме щодо активної кислотності середовища, т. е. рН.
Кожен мікроорганізм може виявляти життєдіяльність лише у певних межахзначень рН, оскільки від них залежить активність ферментів мікробної клітини Відношення мікроорганізмів до реакції середовища різноманітне. Окремі мікроорганізми можуть розвиватися у широких межах величини рН і легко переносять підкислення або підлужування середовища, проте для більшості допустимі межі зміни рН порівняно вузькі.
Активна реакція середовища поза межами, придатних у розвиток, діє згубно. Більшість бактерій розвивається у нейтральному середовищі; дріжджі та кислотоутворюючі мікроорганізми - у слабокислій; у кисліших продуктах можуть рости тільки плісняві гриби. Гнильні бактерії в кислому середовищі не розмножуються і не розкладають білків. Кишкова паличка та паратифозні бактерії розвиваються у слабокислому середовищі, але при рН до 3-3,5 гинуть дуже швидко. Відоме значення має хімічна природа кислоти. Відношення деяких мікроорганізмів до активної кислотності середовища показано у табл. 2.
Таблиця 2. Кардинальні точки рН середовища для зростання деяких мікроорганізмів.