Влияние низких температур на клетки, ткани, организмы. Анабиоз биологических объектов.

Влияние низких температур на клетки, ткани, организмы:

а) в области температур в области льдообразования

При быстром понижении температуры биологического объекта происходит нарушение обмена веществ, получившие название температурного шока.

Динамическое равновесие биохимических реакций нарушается вследствие того, что степень снижения активности различных ферментов при понижении температуры не одинакова. И если дискардинация происходит резко, то, как правило, наступает гибель биологического объекта.

б) в области температур, при которых происходит превращение воды в лёд

Главные повреждающие факторы в этой области – это процессы, связанные с кристаллообразованием:

1. МИГРАЦИЯ ВЛАГИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕ КЛЕТОК (При медленном замораживании кристаллы льда сначала образуются в жидкости, находящейся между клетками и пучками волокон ткани. Согласно законам осмоса это вызывает движение влаги из клеток в межклеточные пространства, то есть происходит обезвоживание клеток, затем процесс кристаллообразования распространяется на содержимое клеток. При быстром замораживании кристаллизация происходит практически одновременно вне и внутри клеток.);
2. МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТОК (Образующиеся в межклеточном пространстве кристаллы льда сдавливают и повреждают клеточные структуры, особенно при медленном замораживании, так как чем медленнее замораживание, тем больше размеры кристаллов и существеннее механические повреждения.);
3. ПОВЫШЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В КЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ (За счёт миграции воды из клеток и превращения в лёд части воды внутри клеток количество не замерзшей влаги в клетке уменьшается, а концентрация солей увеличивается. Это вызывает денатурацию белков протоплазмы и клеточных оболочек.).

К сохраняющим факторам относятся:

1. Вещества, называемые КРИОПРОТЕКТОРАМИ (Эти вещества создают преграду между кристаллами льда.);
2. ВЕТРИФИКАЦИЯ (СТЕКЛООБРАЗОВАНИЕ) (Это глубокое переохлаждение жидкости. В результате этого процесса отсутствует кристаллическая решётка. Это явление способствует сохранению жизнеспособности некоторых биологических объектов при их сверхбыстром замораживании.)

Анабиоз - это замедление, подавление жизнедеятельности микроорганизмов и процессов в сырье и пищевых продуктах при помощи различных физических, химических и биохимических факторов. При этом микроорганизмы всегда переводятся в анабиотическое состояние, а жизненные процессы в сырье, как правило, прекращаются полностью, ферментативные процессы тормозятся.

На этом принципе основаны многочисленные методы консервирования пищевых продуктов:

• хранение пищевых продуктов при низких положительных и отрицательных температурах;
• сушка и вяление (само по себе снижение влаги до 12-25% не убивает микроорганизмы, но будучи высушенными вместе с продуктами микроорганизмы довольно быстро погибают);
• посолка и добавление сахара (за счёт добавления поваренной соли или сахара снижается осмотическое давление, и такие условия препятствуют жизнедеятельности микроорганизмов; но высокие концентрации соли или сахара не разрушают микроорганизмы, а только приостанавливают их жизнедеятельность);
• создание низкого рН (за счёт добавления пищевых кислот – уксусной или лимонной – угнетается деятельность гнилостных микроорганизмов);
• насыщение углекислотой (нарастание концентрации углекислоты угнетает рост микроорганизмов и замедляет окислительные процессы);
• хранение под вакуумом в герметичной упаковке (задерживает окислительные процессы и угнетает рост микроорганизмов).