Микроорганизмы в сравнении с другими живыми существами имеют широкий температурный диапазон развития. Некоторые из них способны развиваться при 8-10° С и более низких температурах; другие, в частности обитающие в воде и иле горячих источников, хорошо чувствуют себя при 80-95 °С. Уникальные микроорганизмы выделены в 1982 г. в Красном море из глубинных горячих вод. Они живут при 250 °С и громадном давлении, прекращая жизнедеятельность от переохлаждения уже при 100°С. Абсолютное же большинство предпочитает темпера­туры в пределах 15-35 °С.

В отношении каждой физиологической группы микроорганизмов различают три температуры: оптимальную (при которой данный вид наиболее активно проявляет свою жизнедеятельность); максимальную (выше которой жизнь данного вида прекращается в связи с гибелью); минимальную (ниже которой микроорганизмы не развиваются).

Интервал температур между максимальными и. минимальными значениями у разных микроорганизмов неодинаков. Например, пределы развития сенной палочки составляют от 3 до 52 °С, т. е. интервал составляет почти пятьдесят градусов, тогда как у других он равен всего 1-2°С (менингококки).

В зависимости от оптимальной температуры развития микробы подразделяются на группы.

Психрофилы, или холодолюбивые, имеют минимальную температуру развития 0-2°С (некоторые — даже —10 °С), максимальную — 25-35, оптимальную— 15-20 °С. Однако они хорошо размножаются и при температурах значительно ниже оптимальной. К этой группе относятся все микробы, способные вызывать порчу продуктов питания в процессе хранения. Они могут развиваться и на товарах, хранящихся при комнатной температуре.

Термофилы, или теплолюбивые, имеют оптимальную температуру развития около 45-60°С, максимальную — около 80 и минимальную — около 35 °С. Обитают они в некоторых почвах, пищеварительном тракте животных, горячих источниках, в почве южных широт.

Мезофилы, или любящие средние температуры, имеют оптимальную температуру 25-37 °С, максимальную— 40-45, минимальную — около 10 °С. К этой группе относятся все гнилостные бактерии, большинство дрожжей и плесневых грибов. Представители этой группы чаще остальных вызывают порчу пищевых продуктов, хранящихся без охлаждения.

Микробы сравнительно быстро привыкают (приспосабливаются) к небольшим изменениям температуры. Поэтому небольшое понижение по сравнению с минимальной температурой или повышение по сравнению с максимальной не гарантирует прекращения развития микробов, что важно иметь в виду при хранении пищевых продуктов.

Влияние высоких температур. Температуры, превышающие максимальные, действуют на микробы губительно. В водной среде большинство бесспоровых бактерий, дрожжи, плесневые грибы отмирают при нагревании до 60 °С в течение часа, до 70 °С — в течение 10-15 мин, при кипячении (100 °С) — в течение нескольких секунд. В воздушной среде гибель этих микробов наступает при 170 °С через 1-2 ч.

Споры бактерий обладают более высокой устойчивостью к нагреванию. Среди них имеются такие, которые остаются жизнеспособными при 4-часовом кипячении или нагревании в парах воды до 120 °С в течение 20 мин. Это объясняется тем, что в бактериальных спорах свободной воды вдвое меньше, чем в вегетативных клетках. Более высокая концентрация белков в цитоплазме и является причиной повышенной устойчивости к тепловой коагуляции.

Споры плесневых грибов и дрожжей хотя и более стойки, чем вегетативные клетки, но нагревание в водной среде до 100 °С часто вызывает их гибель.

В одних и тех же условиях споры одного и того же вида микробов погибают не одновременно. Некоторая часть их оказывается менее устойчивой, другая — более устойчивой. Поэтому чем больше спор в субстрате, тем больше среди них особо устойчивых. Чем сильнее обсеменен микробами, особенно споровыми, продукт, тем продолжительнее должно быть действие высоких температур для полного его обезвреживания.

Известны два основных способа обработки различных продуктов высокими температурами— стерилизация и пастеризация.

При стерилизации («стерилис» — бесплодный) полностью уничтожаются живые вегетативные и споровые формы микробов. Существует много приемов и методов стерилизации. Чаще ее проводят в специальных котлах— автоклавах. За счет герметизации и накапливания образующегося при нагреве пара в них создается повышенное давление и температура кипения воды повышается. При избыточном давлении в 0,5 атм она равна 112°С, 1 атм — 121 °С и т. д. Наиболее широко применяется режим стерилизации при 120 °С в течение 20 мин, при котором погибают споровые и вегетативные формы различных микроорганизмов. Некоторые вещества, например растворы Сахаров, желатина, при таком нагреве разрушаются, поэтому их стерилизуют при 111°С в течение 15-20 мин.

Стерилизацией пользуются при производстве мясных, рыбных, овощных и крупяных консервов, лабораторных питательных сред и др.

Эффект стерилизации зависит от количественного и качественного состава микрофлоры субстрата, его химического состава, консистенции. Чем выше обсемененность сырья, особенно споровыми формами, чем больше жира в продукте, чем больше масса и крупнее куски стерилизуемого продукта, тем эффект стерилизации слабее.

Наличие в продукте кислот и солей ускоряет гибель микробов при стерилизации.

При пастеризации уничтожаются только вегетативные клетки микробов, находящихся в продукте. При этом продукт однократно прогревают при температуре от 60 до 100 °С в течение нескольких минут. Пастеризация применяется для сохранения молока, пива, виноградных вин, соков, жиров и некоторых других пищевых продуктов. Режим пастеризации может быть различным в зависимости от свойств продукта, размеров, особенностей тары. В связи с тем, что некоторые термофильные бактерии и споры микробов могут оставаться при этом жизнеспособными, продукты, подвергнутые пастеризации, во избежание порчи необходимо хранить при пониженных температурах.

В лабораторной практике для получения эффекта стерильности при температуре, не превышающей 100°С, иногда пользуются кипятильником Коха. Это металлический цилиндрический сосуд, на дно которого наливается вода; над водой, на решетке, помещают стерилизуемые предметы. При кипячении воды все они оказываются в атмосфере пара (при температуре 100°С), вытекающего через неплотно закрывающуюся крышку, отчего и возникло выражение «стерилизация текучим паром».

Однократное прогревание текучим паром не приводит к гибели споровых микробов. Для уничтожения их приходится прибегать к повторному нагреванию в течение двух дней по часу. Это так называемая дробная стерилизация, основанная на том, что выжившие после первого прогрева споры к следующему дню при комнатной температуре прорастают, а образующиеся из них вегетативные клетки легко убиваются действием температуры при втором и третьем прогреваниях. Лабораторную посуду и различные рабочие предметы (петли, скальпели и др.) можно стерилизовать в пламени горелки или завернутыми в бумагу при 170 °С. в течение 2 ч в суховоздушных шкафах — стерилизаторах.

Влияние низких температур. Низкие температуры, как правило, не убивают микробов, но приостанавливают их жизнедеятельность.

Некоторые микробы способны переносить исключительно низкую температуру и не погибают даже при —172 … —190°С. Споры бактерий сохраняют способность к прорастанию даже при —250°С. Довольно устойчивы к холоду болезнетворные микроорганизмы, в частности представители кишечно-тифозной группы.

Об устойчивости микробов к низким температурам свидетельствуют факты обнаружения жизнеспособных гнилостных бактерий в трупах животных, например мамонта, пролежавших в мерзлой почве тысячелетия. Однако развитие микроорганизмов при низких температурах если и происходит, то очень медленно. Наибольшую жизнедеятельность при низких температурах проявляют плесневые грибы, сохраняя способность развиваться даже при минусовых температурах.

Тормозящее действие низких температур на микробы используют для хранения различных пищевых продуктов в охлажденном виде при 0-4°С и в замороженном — от —6 до —20 °С и ниже.

При хранении продуктов в замороженном виде на развитие микробов действуют не только низкая температура, но и недостаток жидкой воды, так как большая часть ее переходит в лед. Одновременно резко возрастает влияние осмотического давления, так как в небольшом количестве воды, оставшейся в жидком состоянии, оказываются растворенными практически все вещества, находившиеся ранее во всей массе свободной воды продукта.

Поскольку при хранении продуктов в замороженном виде погибают не все микробы, и часть их переходит в недеятельное состояние, после дефростации (размораживания) они могут вновь размножаться и вызывать порчу продуктов. Процесс развития микрофлоры ускоряется при неправильной дефростации, когда ткани продукта не успевают поглотить выделившийся ранее тканевый сок, являющийся прекрасной средой для их развития.

Обитая длительное время в холодильниках и рефрижераторах, микробы приспосабливаются к новым условиям существования, приобретая способное развиваться при более низких температурах с большой интенсивностью.

Губительно действуют на микроорганизмы повторное замораживание и оттаивание.

Изменение температуры влияет на соотношение различных видов микроорганизмов, образование ароматических, вкусовых веществ, на свойства и качество продуктов при их производстве (сыры и др.). Развитие и последовательность микробиологических процессов в молоке при его хранении и переработке также связаны с температурными воздействиями. От температуры зависят характер молочного сгустка, аромат и вкус получаемых продуктов.

Снижение интенсивности жизненных процессов микробов или полное их прекращение с изменением температуры обусловлено изменением активности ферментов. При понижении температуры их каталитическая активность снижается, в результате чего различные процессы замедляются. При повышении температуры выше определенного предела ферменты микробов быстро инактивируются в связи с денатурацией белкового компонента их молекул.