عوامل دورنی:
PH: حداکثر رشد میکروارگانیزم ها در 7=PH صورت می گیرد. (6/6 تا 5/7) با این وجود برخی از آن ها در PH کم تر از 4 نیز قابل رشدند. باکتری ها نسبت به قارچ ها و مخمر ها حساسیت بیشتری در مقابل تغییرات PH نشان می دهند و این خصوصیات در باکتری های پاتوژن (بیماری زا) نمود بیشتری دارند. زیرا PH بدن انسان خنثی است، مگر در صورتی که جهش های ژنی اتفاق بیافتد تا حساسیت کم تری نشان دهند.
باکتری ها در دو دسته ی مفید و غیر مفید قرار می گیرند. باکتری های غیر مفید عامل فساد هستند.
حدود دقیق PH رشد میکروارگانیزم ها به سایر عوامل موثر در رشد میکروارگانیزم ها بستگی دارد. به عنوان مثال حداقل PH قابل تحمل برای برخی سویه های لاکتوباسیلوس به نوع اسید موجود در محیط وابسته است. این سویه ها در مجاورت اسید های سیتریک، کلریدریک، فسفریک و تارتاریک (موجود در انگور) می توانند PH پایین تری را تحمل کنند و نسبت به زمانی که در محیط اسید لاکتیک و استیک وجود داشته باشد.
در رابطه با PH رشد میکروارگانیزم ها، PH ماده غذایی نیز اهمیت دارد. مثلا میوه ها غالبا بوسیله ی کپک ها و مخمر ها مورد حمله قرار می گیرند. میوه ها که بیشتر شرایط اسیدی دارند و PH کم تر از 4 دارند، کم تر مورد حمله ی میکروب قرار می گیرند. چرا که این موجودات در pH کم تر از 5/3 نیز قادر به فعالیتند. اکثر سبزی ها در مقایسه با میوه ها PH بالاتری دارند و در نتیجه مورد حمله ی باکتری ها قرار می گیرند. هر چند کپک و مخمر نیز می توانند بر روی سبزی ها تاثیر گذار باشند. اما باکتری ها توان بیشتری بر تاثیر گذاری بر سبزی نسبتا به کپک ها و مخمر ها دارند، زیرا بهتر می توانند از ترکیبات مغذی استفاده کنند. هم چنین PH نهایی محصولات گوشتی در فراورده های دریایی در محدوده ی 6/5 و بالاتر واقع است، به همین جهت این محصولات دچار فساد باکتریایی و نیز فساد ناشی از کپک ها و مخمر ها می شوند.
در بحث دام های ذبح شده، دام ها را باید قبل از ذبح خوب غذا داد و بیشتر استراحت داد، زیرا در زمانی که استراحت بیشتری داشته باشند، گوشت آن ها ماندگاری بیشتری دارد، زیرا زمانی که دام دارای تحرک باشد، ذخیره گلیکوژنی آن که مورد حمله ی میکروارگانیزم هاست زود تمام شده و زمانی که ذبح شود، با ورود میکروارگانیزم ها و حمله به ذخیره ی گلیکوژنی ناکافی و کاهش تولید اسید لاکتیک (اسیدی که پس از تحرک از بافت های گوشتی بدن خارج می شود) باکتری ها دیگر عامل مزاحمی برای رشدشان را در پیش رو نخواهند داشت و به فساد گوشت دام می انجامد. اما زمانی که دام خوب استراحت کند اسید لاکتیک کافی برای از بین رفتن میکروارگانیزم ها وجود دارد. اسید لاکتیک عامل کاهش شرایط PH و ایاد عامل مزاحمی است.
در حالت کلی وجود ذخیره گلیکوژنی همراه است با وجود اسید لاکتیک و با وجود اسید لاکتیک، PH کاهش یافته و شرایط رشد میکروارگانیزم ها نامساعد می شود.
وقتی میکروارگانیزم ها در یک ماده ی غذایی رشد می کنند و از مواد مغذی آن ها استفاده می کنند، PH را تغییر می دهند به این صورت که بعضی میکروب ها اسید دوستند و با مصرف اسید موجود در غذا، PH افزایش می یابد و گاهی نیز با مصرف مواد مغذی موجود در مواد غذایی موجب کاهش PH می شوند. مانند مصرف ذخیره گلیکوژنی و مصرف اسید لاکتیک در دام ذبح شده.
وقتی میکروارگانیزم فعالیت می کند، تغییر PH در هر شرایط غذایی یکسان نیست، زیرا با توجه به نوع ترکیبات غذایی موجود در مواد و هم چنین نوع ساختار مواد غذایی، به طور مثال در محصولات گوشتی، پروتیین زیادی وجود دارد و خاصیت بافری وجود دارد ولی در سبزیجات به علت پروتیین کم تر این عمل کم تر اتفاق می افتد.
برخی مواد غذایی در مقابل تغییر PH مقاومند که به این گونه محیط هایی بافر گویند، مثل ترکیبات گوشتی که بهتر از سبزیجات نوسانات PH را تحمل می کنند. حالت بافری گوشت ها به دلیل وجود ترکیبات پروتیینی مختلف در آن هاست. سبزیجات معمولا به دلیل پروتیین کم، ظرفیت بافری کم تری دارند، به همین دلیل در مقابل نوسانات PH که در نتیجه ی رشد میکروارگانیزم ها بوجود می آید، مقاومت چندانی ندارد.
پروتیین ها در PH خاصی، شکل خاصی دارند و با تغییر PH شکل پروتیین ها تغییر می کند که به این عمل تغییر شکل، دناتوره می گویند. مانند تبدیل شیر به ماست، زمانی که لاکتوز به اسید لاکتیک تبدیل می شود موجب ترش شدن شیر می شود که این عمل زمانیست که تبدیل شیر به ماست درست اتفاق نیافتد.
رطوبت: برای نگهداری مواد غذایی در مدت طولانی از روش هایی نظیر فریز کردن، خشک کردن، نمک کردن، دودی کردن استفاده می شود که رطوبت را از ماده و از دسترس میکروارگانیزم خارج می کند.
خشک کردن مواد غذایی یکی از قدیمی ترین روش هایی است که بشر برای نگهداری این نحصولات به کار می گیرد. در این روش افزایش طول نگهداری، نتیجه ی مستقیم دور کردن آب از فراروده است.
رطوبت به گونه ای بر میکروارگانیزم ها تاثیر می گذارد که به طور مثال حتی وقتی تمام شرایط دیگر در حالت اپتیمم (بهینه) باشند و رطوبت کافی نباشد، میکروارگانیزم توان رشد کردن را ندارد.
امروزه این موضوع که کلیه ی میکروارگانیزم ها برای فعالیتشان نیاز به رطوبت نسبی مشخصی دارند به صورت یک اصل پذیرفته شده که البته انواع مختلف میکروارگانیزم ها دارای نیاز های رطوبتی متفاوتی هستند. در اصطلاح علمی به این نیاز رطوبتی فعالیت آبی (water activity) گفته می شود که با نماد aw نیز نشان داده می شود. در یک محیط، فعالیت آبی بدین ترتیب تعریف می شود: که نسبت فشار بخار آب در ماده ی غذایی در دمای معین به فشار بخار آب خالص در همان دما
aw = P / P0 (P=فشار بخار آب ماده ی غذایی , P0=فشار بخار آب خالص)
RH = aw * 100 (RH=رطوبت نسبی)
آب در ترکیبات غذایی در سه دسته ی تک لایه ((Mono layer) بین مولکول های مواد غذایی است و غیر قابل جدا شدن و غیر قابل دسترس است)، لایه نشر ((Diffusion layer) در حدود 800آنگستروم است و تحت جاذبه ی مولکول های مواد غذایی است و جدا سازی این لایه به روش های سخت صورت می پذیرد)، آب آزاد ((Free water) آب دسترس میکروارگانیزم ها است و aw نیز در همین بخش قرار می گیرد)
در بحث آب به دو مسئله بر می خوریم که یکی موجودیت آب و دیگری میزان آب است که میزان آب هر سه بخش آب را در بر می گیرد و موجودیت آب تنها بخش آب آزاد را در بر می گیرد.
میزان aw برای اکثر مواد غذایی خام و تازه در حدود 99/0 است که بسیاری از میکروارگانیزم ها، محیط های کاملا مرطوب را ترجیح می دهند.
نیاز آبی برای انجام فعالیت های حیاتی کپک و مخمر نسبت به باکتری ها کم تر است. اکثر باکتری های در کم تر از 91/0 قادر به رشد نیستند. البته در این زمینه استثنائاتی وجود دارد، مثلا استافیلوکوکوس اورئوس در aw=0/86 (84/0) تکثیر می کند. قارچ ها و مخمر ها در مقایسه با باکتری ها در طیف گسترده تری از aw می توانند رشد کنند. پایین ترین میزان aw برای فعالیت باکتری ها 75/0 است که برای باکتری های نمک دوست (Holophilic bacteria) گزارش شده در حالی که انواع قارچ ها و مخمر های خشکی دوست (Xerophil) در aw=0/65 و مخمر های غلظت دوست (Osmophil) در aw=0/6 تکثیر می یابند. وقتی aw کم تر از حد مورد نیاز باکتری شود، میزان رشد کم می شود.
در زمان خشک کردن مواد غذایی، باکتری در حالت کمون یا فاز تاخیری (lag phase) قرار می گیرد تا شرایط رشد باکتری ایجاد شود. به طور کلی کاهش aw به نحوی که مقدارش از حد مطلوب برای میکروب ها کم تر باشد، سبب طولانی تر شدن فاز کمون می شود و در مرحله ی بعد این عامل سبب می شود تا از سرعت رشد و اندازه ی سلول میکروارگانیزم نیز کاسته شود. با تمام این اوصاف باید به خاطر داشته باشیم که aw تحت تاثیر پارامترهای دیگری مانند PH، درجه حرارت و .. است.
عواملی که aw را تحت تاثیر قرار می دهند، عبارتند از:
1. ترکیبات حل شده در حلال ها، نظیر قند ها و نمک ها در حلال. در بعضی از مواد غذایی، غلظت قند و نمک به حدی بالاست که ممکن است، عامل خروج آب از پیکره ی میکروبی شود. نمک در این زمینه قوی تر از قند عمل می کند. به عنوان مثال هرگاه جهت کنترل aw ار کلرور سدیم و کلرور کلسیم استفاده شود، بهتر می توان از رویش اسپور باسیلوس ها و کلستریدیوم ها جلوگیری کرد، در حالی که اثر بازدارندگی گلوکز و سوربیتول (قندی است که از اضافه شدن هیدروکسیل به یک گلوکز، طی واکنش های شیمیایی ایجاد می شود) کم تر است.
2. وجود عوامل آب دوست مثل پکتین، نشاسته، آگار به طور مثال در محیطی که سه تا چهار درصد آگار باشد، باعث توقف میکروب ها می شود. در ژله علی رقم آن که درصد رطوبت بالاست، به دلیل حضور پکتین، آب به طور پیوسته و متصل به بپپکتین بوده و نمی تواند در اختیار میکروارگانیزم ها قرار بگیرد.
3. آب کریستاله و هیدراته، برای میکروارگانیزم ها قابل استفاده نیست، هرچه درجه حرارت پایین بیاید، aw کم تر می شود، چون آب یخ می زند و غلظت مواد در پیکره ی میکروبی افزایش می یابد. به طور مثال aw آب خالص در صفر درجه ی سانتی گراد 985/0 ، در دمای 10 درجه ی سانتی گراد 907/0 و در 20 درجه ی سانتی گراد 823/0 است. در خصوص شرایطی که می توانند روی aw حداقل مورد نیاز برای میکروارگانیزم های مختلف اثر گذارد، عوامل ذیل دخالت دارد:
· نوع ترکیب مواد غذایی: برخی از میکروارگانیزم ها در رابطه با نوع ترکیبات مواد غذایی حداقل نیاز به aw در آن ها تغییر می کند. قارچ ها در این ارتباط حساس نیستند اما بعضی از باکتری ها عکس العمل نشان می دهند. برای مثال حساسیتباکتری ها نسبت به aw هنگامی که در محیط سولفات سدیم موجود باشد، بیشتر از حالتی است که در محیط کلرید سدیم موجود باشد و کلرید سدیم نیز از کلرید کلسیم بیشتر باشد.
Na2SO4 > NaCl > KCl
· ارزش غذایی محیط کشت: در محیط های کشتی که از نظر نیاز تغذیه ای برای میکروارگانیزم شرایط بهینه است، میکروب نسبت به تغییرات aw مقاوم تر می باشد.
· درجه حرارت: هر قدر از درجه حرارت بهینه ی رشد میکروارگانیزم دور شویم، حساسیت آن در مقابل مقادیر aw بیشتر می شود.
· PH: در PH بهینه، در رشد میکروارگانیزم عکس العمل نسبت بهتغییرات aw کاهش می یابد.
· اکسیژن: میکروب های هوازی در حضور O2، میزان aw کم تری را تحمل می کنند. در خصوص باکتری های غیر هوازی، عکس این مطلب صادق است.
· ترکیبات بازدارنده: حضور ترکیبات بازدارنده، سبب افزایش حداقل میزان aw مورد نیاز جهت رشد میکروارگانیزم می شود.
