В результате действия повреждающих факторов наступает гибель микроорганизмов. Микробная клетка считается погибшей, если она потеряла способность к воспроизводству. Различают бактерицидное, фун- гицидное и вирицидное действие, вызывающее гибель соответствующих объектов. Для оценки эффективности летального действия того или иного фактора используют показатель D]0 - время выдержки при заданной температуре или доза радиации, при которой происходит снижение концентрации клеток в 10 раз, т. е. гибель 90 % клеток в популяции.
Воздействие на микроорганизмы высоких температур Повышенная температура вызывает денатурацию и разрушение жизненно важных молекул клетки; при стерилизации паром под давлением протекают реакции гидролиза, сухим паром - окислительные реакции.
По показателю устойчивости (резистентности) различают следующие группы микроорганизмов:
1) чувствительные - неспорообразующие бактерии, плесневые грибы, вирусы;
2) слаборезистентные - вирус гепатита, споры Clostridium perfringens;
3) высокорезистентные - С. tetani;
4) чрезвычайно резистентные - споры Bacillus subtilis, С. botulinum;
5) наиболее резистентные - споры В. stearothermophilus почвенных термофилов, прионы.
Термоустойчивость одних и тех же микроорганизмов может изменяться в зависимости от наличия влаги и свойств среды, в которой они находятся. Чувствительность микроорганизмов одного вида к высокой температуре зависит от нескольких причин:
1) от штаммовых различий, например, время гибели спор С. tetani при обработке паром при 100 °С составляет 5-90 мин;
2) от фазового состояния клеток, связанного с активностью их метаболических процессов;
3) от агрегатного состояния клеток, а именно наличия скопления (конгломератов), более устойчивых, чем отдельные клетки;
4) от вида термической обработки: при одинаковой температуре сухой нагрев менее эффективен, чем влажный; отмирание микроорганизмов во влажной среде наступает вследствие денатурации нуклеиновых кислот, белков, повреждения мембран; при воздействии сухого жара происходит активация окислительных процессов (пиролиз);
5) от состава среды термообработки, так как многие органические и неорганические вещества обладают защитным действием на клетку, например, NaCl, соли магния, жиры, поверхностно-активные вещества идр;
6) от значения рН среды, например, при 100 °С некоторые споровые микроорганизмы при рН 6-7 погибают за 2,5 ч, а при рН 3-3,5 - за 30 мин.
Влияние на микроорганизмы лучистой энергии Антимикробным действием обладает ионизирующее и неионизиру- ющее излучение. К неионизирующим относят инфракрасное (ИК) и ультрафиолетовое (УФ) облучения. ИК-лучи обладают сравнительно большой длиной волны и поэтому их энергия невелика. Они оказывают, в основном, тепловое воздействие.
УФ-лучи обладают более высокой энергией, они способны вызывать фотохимические изменения и в молекулах субстрата и в клетках микроорганизмов. Наиболее эффективны лучи с длиной волны 250-260 нм. Различные виды и формы микроорганизмов не одинаково чувствительны к одной и той же дозе облучения. Повышенной устойчивостью отличаются пигментные микроорганизмы и споровые формы бактерий и грибов. Эффективность воздействия УФ-излучения зависит от дозы облучения, т. е. от количества энергии, поглощенной клеткой, от характера облучаемого объекта и условий воздействия (рН среды, влажности субстрата, температуры, наличия защищающих клетки веществ).
Механизм губительного действия УФ-облучения связан с образованием димеров тиминовых и других пиримидиновых оснований ДНК, что сопровождается прекращением репликации и последующей гибелью клетки. Следует помнить о явлении фотореактивации под действием дневного света, активирующего ферменты, которые катализируют расщепление димеров, что приводит к восстановлению жизнедеятельности клетки. Кроме прямого воздействия УФ-излучения возможно и опосредованное в результате образования озона, перекиси водорода и других бактерицидных веществ в обрабатываемом субстрате.
К ионизирующим относят у-излучение и ускоренные электроны. Источником у-излучения являются радиоактивные элементы Со60, Cs137, Радиоустойчивость разных микробных видов существенно различается. Обычно клетки грамотрицательных микроорганизмов более чувствительны по сравнению с грамположительными, наименее устойчивы вегетативные клетки, более резистентны грибы и дрожжи, далее - бактериальные споры, вирусы. Известен микроорганизм Micrococcus radiodurans (радиоустойчивый), приспособившийся к жизни в реакторах атомных электростанций. Радиопоражаемость клеток одного вида зависит от возраста клеток (молодые клетки более чувствительны, чем сформировавшиеся), от состава среды и поглощенной дозы облучения.
Поглощенной дозой излучения называют количество энергии, поглощенное единицей массы среды, через которую проходит излучение. Единицей измерения дозы излучения является рад (radiation absorbed dose - адсорбированная доза радиации), 1 рад эквивалентен величине 100 эрг/г, 1 Мрад = 106рад = 10 Кгр (килогрэй).
Для радиочувствительных микроорганизмов D10< 1 кГр, для радиорезистентных D10 составляет 2,3 кГр. Стерилизующей дозой является 25-35 кГр. Гибель клеток обусловлена протеканием многочисленных химических реакций, в которых участвуют продукты радиолиза воды, образовавшиеся в клетке и в субстрате-это высокоактивные свободные радикалы атомарного кислорода, перекиси.