Hemijski uslovi za razvoj mikroorganizama

a) pH- VRIJEDNOST (REAKCIJA SREDINE)

Jedan od najvažnijih činilaca za razviće i biohemijsku aktivnost mikroorganizama je reakcija sredine koja se označava kao kiselost ili alkalnost sredine i izražava se simbolom pH. Prebivališta na kopnu i u vodama razlikuju se kiselošću i bazičnošću što je određena prema tipovima i količini različitih minerala i mikrobiološkom aktivnošću. Mjerenje relativne kiselosti ili bazičnosti rastvora (otopine), naziva se pH vrijednost, koja je određena brojčanim iznosima od 0 do 14. Čista voda nije kisela ni bazična i ona ima pH vrijednost 7,0 (neutralna je). Kisele tvari imaju pH vrijednost ispod 7,0 , dok vrijednosti iznad 7,0 označavaju povećanje bazičnosti.

Najniže vrijednosti pH označavaju najvišu koncentraciju vodonikovih iona. (max. kiselost) Najviše vrijednosti pH označavaju najnižu koncentraciju vodonikovih iona (max. alkalnost). pH- vrijednosti su zapravo negativni logaritmi koncentracije vodonikovih (H+) iona.

Svaka vrsta mikroorganizama za svoje razviće zahtjeva određenu koncentraciju vodonikovih iona, odnosno određenu pH vrijednost, koje mogu biti: optimalne (pri kojima se najbolje razvijaju), minimalne i maksimalne.

S obzirom na kiselost ili bazičnost supstrata, mikroorganizmi se dijele na: a) Neutrofilne (preferiraju neutralno pH-područje) b) Acidofilne (vole kiselo) c) Alkalofilne (vole bazično).

Najveći broj bakterija najbolje raste u neutralnoj do slabo kiseloj sredini u granicama pH od 6,5 do 8,0. Kvasci i plijesni traže kiselu sredinu pH od 3,0 do 6,0. Sa malim izuzecima minimalne vrijednosti za bakterije iznose pH 4, a maksimalne pH 9. Kod plijesni te granice su znatno šire: pH od 1,2 do 11. (jako kisela i jako alkalna sredina).

Neke vrste bakterija kisela sredina uništava. (vegetativne forme su osjetljivije od spora). Posebno su osjetljive bakterije truljenja (izazivaju razlaganje organskih tvari) Bakterijske vrste koje stvaraju kiselinu (acidogene), npr. bakterije mliječnog i sirćetnog vrenja, znatno su otpornije na kiselu sredinu. U toku rasta mikroorganizama stvaraju se i otpadni produkti mikrobnog metabolizma, koji su često kiseline ili baze, pa mogu brzo smanjiti ili povećati pH. Zato se u toku pripreme hranjivih podloga za uzgoj mikroorganizama često dodaju puferi. Puferi su hemijske tvari koje se opiru promjenama pH-vrijednost, čak i onda kada se dodaju kiseline ili baze. Pufer je ili donator ili akceptor H+ iona, odnosno, dodatkom kiseline se ponaša kao baza, a dodatkom baze kao kiselina. Za mjerenje koncentracije H+ iona upotrebljavaju se različiti indikatori (slabe organske kiseline ili baze) koji promjenom boje pokazuju koncentraciju H+ iona. Najveći broj mikroorganizama ne može preživjeti ekstremno niske pH- vrijednosti u ljudskom želucu. Samo patogeni mikroorganizmi mogu podnijeti produženu izloženost jake kiseline želuca, te tako izazvati infekcije nakon ulaska u tijelo kroz probavni trakt.

b) POTREBE ZA KISIKOM ILI CO₂

Mikroorganizmi se mogu kategorisati s obzirom na svoje reakcije prema raspoloživim gasovima kao što su: kisik i CO2. Kisik je uključen kao primalac (akceptor) elektrona u ćelijskim hemijskim aktivnostima (metabolizmu), a CO2 je esencijalni nutrient (izvor hrane), za veliki broj mikroorganizama.

- Aerobni mikroorganizmi (obligatorni aerobi) se ne mogu razvijati bez prisustva kiseonika iz vazduha. Svi njihovi životni procesi protiču samo u prisustvu kiseonika. U odnosu na druge grupe mikroorganizama ovi mikroorganizmi imaju složenije fermentne sisteme. Aerobni mikroorganizmi su: plijesni, bakterije sirćetnog vrenja, aktinomicete, neke truležne bakterije i dr. - Mikroaerofilni mikroorganizmi također zahtjevaju kisik, ali manju koncentraciju od one koja je sadržana u atmosferi. Zbog toga oni ne rastu u višim dijelovima tekućih hranjivih podloga jer su bogate kisikom. Ako je kisik uklonjen, nastaje direktna potreba za većom količinom CO2, a manja za kisikom. Ti su mikroaerofilni organizmi nazivaju kapnejski mikroorganizmi. U ovu grupu se mogu ubrojiti neke vrste bakterija mliječnog vrenja i dr. Za njihov rast je nužna atmosfera sa koncentracijom CO2 od 3% do 10%. - Anaerobni mikroorganizmi (obligatorni anaerobi) ne mogu se razvijati u prisustvu kiseonika. Njihovi životni procesi teku samo u odsustvu kiseonika. Prisustvo slobodnog kisika iz vazduha zaustavlja u razvoju ovu grupu mikroorganizama. Ovi mikroorganizmi imaju slabo razvijeni fermentni sistem. U anaerobne mikroorganizme spadaju: sporogene bakterije iz roda Clostridium, fiziološke grupe bakterija acetonbuternog vrenja i dr. - Fakultativni anaerobni mikroorganizmi mogu se razvijati u prisustvu i u odsustvu slobodnog kiseonika. Najveći broj bakterija spada u ovu grupu, neke gljive i praživotinje.

a) Aerobni mikroorganizmi; b) Anaerobni mikroorganizmi; c) Mikroaerofilni mikroorganizmi; d) Fakultativni anaerobni mikroorganizmi.

c) UTICAJ HEMIJSKIH JEDINJENJA Hemijska jedinjenja kao činioci spoljne sredine od bitnog su značaja za životnu aktivnost mikroorganizama. Njihova priroda i način djelovanja na mikroorganizme su različiti. U osnovi oni mogu djelovati: -stimulativno ( stimulišu rast i razmnožavnje mikroorganizama) -mikrobistatički ( zaustavljanje razvoja mikroorganizama) -mikrobicidno ( svojim djelovanjem ubijaju mikroorganizme)