9.5 Вплив рН на ріст мікробів

Проілюструйте та коротко опишіть мінімальні, оптимальні та максимальні вимоги до рН для росту
Визначте та опишіть різні категорії мікробів, що потребують рН для росту: ацидофіли, нейтрофіли та алкаліфіли
Наведіть приклади мікроорганізмів для кожної категорії вимог рН

Йогурт, соління, квашена капуста та приправлені вапном страви зобов’язані своїм гострим смаком високому вмісту кислоти (Малюнок 9.34). Нагадаємо, що кислотність є функцією концентрації іонів водню [Н +] і вимірюється як рН. Середовища зі значеннями рН нижче 7,0 є кислими, з високою концентрацією іонів Н +; ті, у кого значення рН вище 7,0, вважаються основними. Екстремальний рН впливає на структуру всіх макромолекул. Водневі зв’язки, що утримують ланцюги ДНК, розпадаються при високому рН. Ліпіди гідролізуються при надзвичайно основному рН. Рушійна сила протону, відповідальна за продукцію АТФ у клітинному диханні, залежить від градієнта концентрації Н + у плазматичній мембрані (див. Клітинне дихання). Якщо іони Н + нейтралізуються гідроксид-іонами, градієнт концентрації руйнується і погіршує виробництво енергії. Але найбільш чутливим до рН клітиною компонентом є його робоча конячка, білок. Помірні зміни рН змінюють іонізацію амінокислотних функціональних груп і порушують водневий зв’язок, що, в свою чергу, сприяє змінам згортання молекули, сприяючи денатурації та руйнуючи активність.

Малюнок 9.34. Молочнокислі бактерії, які зброджують молоко в йогурт або перетворюють овочі в соліннях, процвітають при рН, близькому до 4,0. Квашена капуста та такі страви, як піко де галло, своїм пікантним смаком зобов’язані кислотності. Кислі продукти протягом століть були головною основою раціону людини, частково тому, що більшість мікробів, що спричиняють псування їжі, найкраще ростуть при майже нейтральному рН і погано переносять кислотність. [Кредит «йогурт»: модифікація роботи від «nina.jsc»/Flickr; кредитні «соління»: модифікація твору Ноа Суссмана; кредит «квашена капуста»: модифікація твору Джессі ЛаБафф; кредит “pico de gallo”: модифікація твору “regan76”/Flickr]

Оптимальний рівень рН є найбільш сприятливим для росту організму. Найнижче значення рН, яке може переносити організм, називається мінімальним рН зростання, а найвищим рН є максимальне рН зростання (Малюнок 9.35). Ці значення можуть охоплювати широкий діапазон, що важливо для збереження їжі та виживання мікроорганізмів у шлунку. Наприклад, оптимальний рН росту Salmonella spp. становить 7,0–7,5, але мінімальний рН зростання ближче до 4,2.

Малюнок 9.35. Криві показують приблизні діапазони рН для росту різних класів рН-специфічних прокаріотів. Кожна крива має оптимальний рН та екстремальні значення рН, при яких ріст значно зменшується. Більшість бактерій є нейтрофілами і найкраще ростуть при майже нейтральному рН (центральна крива). Ацидофіли мають оптимальний ріст при значеннях рН близько 3, а алкаліфіли мають оптимальний ріст при значеннях рН вище 9.