На развитие микроорганизмов оказывают влияние такие факторы, как влажность, наличие питательных средств (включая микроэлементы), наличие или отсутствие кислорода, уровень рН и температура. Путем воздействия на те или иные из перечисленных факторов можно контролировать процесс роста микроорганизмов или их уничтожения (инактивации) при стерилизации продукта или оборудования. Диапазон температур, при которых микроорганизмы выживают, — от -2 5 0 °С до +150 °С и выше, однако на практике эти температуры не столь велики. В зависимости от вида бактерии точка тепловой гибели может быть различна. Спорообразующие бактерии более других способны сопротивляться термическому воздействию. Их уничтожение зависит не только от уровня подаваемого тепла, но и от различных внутренних и внешних факторов, например, возраста и термостойкости микроорганизмов, активности
воды, рН и типа субстрата. Большое значение имеет защитное действие субстрата, и именно поэтому технологическое оборудование для эффективной стерилизации должно быть тщательно вымыто, на нем не должно быть каких бы то ни было загрязнений.

Признаком гибели микроорганизма, как правило, считается потеря им способности к размножению, причем сюда включается также и инактивация спор. Следовательно, при постепенном повышении температуры до уровня, превышающего оптимальные условия роста организма, происходит повреждение клеток, и эти изменения в
конечном счете становятся причиной их гибели. Необходимо заметить, что хотя некоторые поврежденные клетки оказываются неспособными к размножению, они, тем не менее, могут восстановить свою жизнеспособность после устранения повреждения.

Подобный тип непредсказуемого поведения подчеркивает сложность термической обработки.

В чистой культуре при идеальных условиях показатель гибели микроорганизмов принято считать логарифмическим. Если, графически представить количество жизнеспособных бактерий и время воздействия на них при определенной температуре, то в результате получится прямая линия (рис. 4.12). По кривой выживания может быть рассчитана величина D представляющая собой время, необходимое для снижения количества клеток на один порядок. Величине D дается следующее определение:

Величина D представляет собой время, необходимое для уничтожения 90% спор или вегетативных клеток данного организма. В числовом отношении эта величина равна количеству минут, требующихся кривой выживания для прохождения одного логарифмического цикла. Математически значение равно обратному значению угла наклона кривой выживания. В численном выражении эта величина соответствует времени в минутах, которое необходимо для снижения количества микроорганизмов на один порядок.

Очень важно, чтобы при ссылке на значения D задавалась также и температура.  Например, если температура воздействия равна 90 °С, то значение D выражается cледующим образом: D₉₀ = 10 мин (см. рис. 4.12). Согласно [89], прямая на рис. 4.12 теоретически продолжается ниже оси абсцисс, то есть на участке отрицательных логарифмов, но на практике число микроорганизмов, конечно же, редко снижается до нуля, а это означает, что вероятность выживания микроорганизмов постоянно присутствует. Таким образом, очевидно, что термообработка (например, при обработке продуктов или мойке/дезинфекции оборудования) необходима для достижения приемлемого уровня уничтожения микроорганизмов.

Время тепловой гибели представляет собой меру относительной стойкости микроорганизмов при воздействии на них различных «летальных» температур. Возможный пример приведен на рис. 4.13. Углу наклона кривой Z дается следующее определение:

Z — это число градусов по Цельсию или Фаренгейту, которое необходимо кривой термической деструкции для прохождения одного логарифмического цикла. Математически значение равно обратному значению угла наклона кривой тепловой гибели.

Следовательно, оба значения (D и Z) могут быть использованы при расчете процесса термообработки, а эффект стерилизации выражается как значение F, которое определено следующим образом:

F — временной эквивалент (в минутах) всему приложенному теплу при температуре в 121,1 °С применительно к его способности разрушать споры и вегетативные клетки отдельного микроорганизма. 

Примером значения F является время (в минутах), необходимое для разрушения определенного количества спор при температуре в 121,1 °С при Z = 10.

Рис. 4.12. Гипотетический график выживания микроорганизмов

Другим параметром (иногда рассматриваемым при термообработке) является значение Q₁₀, представляющее собой соотношение изменения одной температуры к изменению температуры, которая ниже ее на 10 °С. Градиент 1/Z = logQ₁₀. Кинетическое соотношение между Q₁₀ и Z подробно рассматривается в работе [111]. Природа механизмов, вовлеченных в инактивацию микроорганизмов с помощью термообработки, по сути своей химическая. В работе [96] рассмотрен логарифмический порядок гибели микроорганизмов как результат потери ими способности к размножению. Поскольку влажная термообработка более эффективна, чем сухая, предполагается, что тепловая энергия приводит в микробной клетке к обширной молекулярной дезорганизации, денатурации белковых компонентов и, в частности, элементов ДНК, которая отвечает за размножение клеток. Что касается механизмов инактивации при сухой термообработке, то их применение приводит к мутагенному эффекту, вызывающему многочисленные повреждения ДНК [81].