Mikroorganizmalar Hakkında Genel Bilgiler

Mikroorganizmalar Hakkında Genel Bilgiler

Çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan canlılara genel olarak mikroorganizma adı verilir. Yer yüzündeki bütün mikroorganizmaların sayısı, diğer tüm canlı türlerinin sayısından çok daha fazladır. Tek hücrelidirler, ancak katı ortamlarda çoğaldıklarında koloni denilen oluşumları yaparlar. Ekmek küfü, iltihaplı sivilceler vb. oluşumlar koloni örnekleridir ve bunlar çıplak gözle görülebilir.

Farklı çoğalma şekilleri vardır. Bakteriler, ikiye bölünerek çoğalır. Bu eşeysiz (aseksüel) çoğalma şeklidir. Diğer mikroorganizmalarda yaşamlarının farklı evrelerinde eşeyli (seksüel) ve eşeysiz çoğalma şekilleri görülür.

Çoğalma hızları türlere göre çok farklıdır. Optimum koşullarda 8 dakikada bir ikiye bölünen türler (örneğin Vibrio parahaemolyticus) olduğu gibi yine bir bakteri olan Rhizobium türlerinde ikiye bölünme süresi saatler sürer. Aynı âlem üyeleri olan mayalar, küfler ve şapkalı mantarların gelişme ve çoğalma hızları farklıdır. Benzer durum yüksek canlılarda da görülür. Kanatlı hayvanlar ile farelerin çoğalma süresi örneğin insanlar, filler ve zürafaların çoğalma süresi ile kıyaslanamayacak kadar hızlıdır.

Yüksek canlılarda yeni türlerin keşfi nadir de olsa devam etmektedir. Örneğin, yağmur ormanlarında yeni kuş ve böcek ile okyanus tabanlarında yeni balık türlerine rastlanmaktadır. Oysa mikroorganizmalarda durum çok farklıdır. Saf halde elde edildiği halde henüz belirli bir cins ve türe dahil edilemeyen izolatlar olduğu gibi insan ve diğer memeli hayvanlar ile kanatlıların bağırsak florasında olduğu çeşitli yöntemlerle belirlenmiş olduğu halde henüz saf halde elde edilememiş ve dolayısıyla tanımlanması yapılamamış binlerce farklı mikroorganizma türü olduğu bilinmektedir.

Mikroorganizmaların insanlara ve diğer canlı türlerine yararları olmakla beraber bazı mikroorganizmaların insanlara, hayvanlara ve bitkilere zararlı etkileri vardır. Bu zararlı etkiler basit bir hastalanma olabildiği gibi ölüme de neden olabilir. Kimi mikroorganizmaların ise insanlara ve diğer canlı türlerine yararı ya da zararı yoktur ya da bugüne kadar belirlenmiş bir yarar veya zararları belirlenmemiştir.

Mikrobiyoloji.org sitesinde mikroorganizmalar hakkında ayrıntılı bilgiler vardır.

Devamında "Genel Mikrobiyoloji; General Microbiology" ile "Temel Mikrobiyoloji; Basic Microbiology" kavramları tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de tartışma konusudur. Aslında bu iki kavram birbirlerinden somut bir şekilde ayrılmaktadırlar.

Temel mikrobiyoloji, her mikrobiyoloğun bilmesi gereken ve basit bir tarif ile mikroorganizmaların yaşam koşullarını esas olarak inceleyen bilim dalıdır. Yaşam koşulları bilindiğinde duruma göre bu koşullar sağlanır, ya da yaşam koşulları sağlanmaz. Böylelikle mikroorganizmalardan yararlanılır ya da mikroorganizmalar ortadan kaldırılır.

Bunun tipik benzetmesi bitkilerdir. Evimizde bulunan çiçeğin, tarladaki buğdayın gelişmesi istendiğinde gelişme için gereken koşullar sağlanır. Buna karşın tarlada yabancı ot istenmez. Bu durumda yabancı otların gelişmemesi için gereken önlemler alınmalıdır. Bunun için yabancı otların gelişme koşulları iyi bir şekilde bilinmelidir. Buna göre ister çiçekçilik ister tarla ister bahçe diyelim, bitkiler ile ilgilenen herkes "temel" bitki gelişme koşullarını bilmelidir. Buna göre buğdayın daha verimli olması ve/ veya yabancı otlarla savaş sağlanabilir. Botanik bilimi ise her türlü bitkinin "genel" gelişme koşullarını inceler.

Benzer örnek hayvancılık için geçerlidir. Sığır yetiştirmek için hayvanlar ile ilgili temel bilgiye sahip olunması gereklidir. Aynı şekilde sığır yetiştiriciliğinde sorun olan sinek, kurtçuklar vs. ile savaş için "temel" hayvan gelişme koşullarının bilinmesi gerekir. Buna göre zooloji bilim dalı genel olarak tüm hayvanların gelişmesini inceler. Ancak, hayvan yetiştirici ya da hayvanlardaki sinek, kurtçuk vs. ile ilgilenen kişiler, "temel" olarak hayvanların gelişme koşullarını bilmeleri gerekir.

Buna göre genel, gıda, klinik, veteriner, tarım, endüstriyel, çevre ve daha genel bir tanımlama ile mikrobiyoloji ile ilgilenen herkes mikroorganizmalar hakkında "temel" bilgiye sahip olmalıdır.

Bilim tarihi içinde botanik bilim dalından ağaç, tahıllar, sebzeler vb. gibi uzmanlık alanlarının ayrılmış olması genel botanik bilim dalının artık gerekli olmadığını göstermektedir. Tersine bu uzmanlaşma süreci içinde genel botanik bilim dalı daha da özelleşmiş ve büyümüştür.

Benzer şekilde genel mikrobiyoloji önceleri her türlü mikroorganizma geliştirilmesi, önlenmesi ile çalışırken, bilimdeki gelişme süreci içinde mikroorganizmaların geliştirilmesi (endüstriyel mikrobiyoloji) ya da tersine olarak önlenmesi (gıda, klinik, veteriner mikrobiyoloji) kayda değer ölçüde ayrılmış ve bunlar yeni bilim dalları olarak ortaya çıkmışlardır. Bununla beraber, örneğin bir çevre mikrobiyoloğu bir yandan biyolojik arıtma çerçevesinde mikroorganizma gelişmesini teşvik etmek durumunda iken, arıtma işlemi sonunda alıcı su kaynağı olarak tarif edilen dere, kanalizasyona verilen arıtılmış suda mikroorganizma bulunmamasını sağlamak durumundadır.

Aynı şekilde tarım mikrobiyolojisi de gelişen bilimsel süreç içinde değişmek zorunda kalmıştır. Bitki korumacıların bir kısmı (fitapatologlar) mikroorganizmaları düşman olarak niteleyip onlarla savaş için her türlü bilgi birikimini kullanırken diğer bölümü (entomologlar) zararlı böcekler ile savaşta mikroorganizmalardan yararlanıldığı için bu mikroorganizmaları daha iyi geliştirmenin yollarını aramışlardır.

Bu örneklere göre "temel mikrobiyoloji" bir kez daha mikrobiyoloji ile ilgilenen tüm kişilerin bilmesi gereken temel bilgiler olarak ortaya çıkmaktadır. Buna bağlı olarak bu sitede temel mikrobiyoloji başlığı altında "genel olarak" temel bilgiler verilmiştir. Mikroorganizmaların nasıl geliştiği, nasıl önlendiği temel bilgilerdir.

Genel mikrobiyoloji ise ayrı bir bilim dalıdır. Her genel mikrobiyolog diğer özel dallarda olduğu gibi "temel mikrobiyoloji" bilgisi ile donanmıştır. Bu bilim dalı üyeleri (genel fizik, genel kimya, genel hukuk vb. bilim dallarında olduğu gibi) giderek daha özelleşmiş ve örneğin bir çevre mikrobiyoloğunun bilemeyeceği (bilmemesi gerektiği) kadar hücre yapısı hakkında bilgi birikimi elde etmişlerdir.

Bugün çağdaş bilimsel düzey dikkate alındığında "genel mikrobiyoloji bilim dalı" adı ile ilgisiz görülse de multidisipliner yaklaşım ile son derece özel bir konumdadır. Daha önce olduğu gibi ve ana bilim dalı olmak sıfatı ile, moleküler mikrobiyoloji gibi günümüzün en önemli bilim dalı da yine genel mikrobiyoloji bilim dalından türemiştir.

Bugün çeşitli üniversite ve araştırma kuruluşlarında çalışan "genel mikrobiyologlar" çeşitli düzeylerde gıda, tarım, klinik, veteriner, endüstriyel, çevre mikrobiyolojisi ile ilgilenmektedirler.

Bu açıklamalar uyarınca bu sitede temel mikrobiyoloji ve genel mikrobiyoloji kavramları ayrılmıştır. Her mikrobiyoloğun bilmesi gereken konular bu bölümde olduğu gibi "temel mikrobiyoloji" başlığı altında toplanmakla beraber, siteye üyelikte "genel mikrobiyoloji" gibi ayrı bir uğraş alanı konulmuştur. Buna göre "genel mikrobiyologların" uğraş alanları çerçevesinde diğer bilim dallarını da ziyaret etmeleri önerilmektedir.

Yeryüzünde kaç farklı türde mikroorganizma olduğu bilinmemekte, farklı kaynaklara göre 500.000-6.000.000 arasında farklı türde mikroorganizma olduğu tahmin edilmektedir. Yaklaşık 100 bin fungus türünün tanımlaması ve sınıflandırılması yapılmış olmakla beraber yeryüzünde 1,5-5,0 milyon farklı fungus türü olduğu ve bunların ancak %5 kadarının bilindiği tahmin edilmektedir. Buna göre kimi kaynaklar en az 500 bin toplam mikroorganizma olduğunu tahmin ederken kimi kaynaklara göre sadece en az 1,5 milyon fungus türü vardır.

Bugüne kadar insan bağırsağında bulunan 400 kadar farklı tür belirlenmişse de tıbbi mikrobiyologlar 35 binden daha fazla bakteri türü olduğunu tahmin etmektedirler. Bir diğer deyiş ile doğrudan insan ile ilgili bakterilerin dahi tümünün standart besiyerlerinde geliştirilerek izole edilmesi ve tanımlanması henüz tamamlanamamıştır.

Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, 1 mL tatlı suda ise bir milyon bakteri olarak kabul edilmektedir. Yeryüzünde toplam insan sayısı 8x10⁹ (8 milyar) iken bilimsel otoritelere göre toplam olarak dünyada beş nonilyon (5x10³⁰) bakteri bulunduğu ve her bakteri için 10 bakteriyofaj (bakteri virüsü) tahmin edilmektedir. Bu sayıya diğer virüsler (insan, hayvan ve bitki virüsleri), maya ve küfler dâhil değildir. Bir diğer deyişle mikroorganizmalar, yeryüzündeki canlı varlığının hâkim canlı türleridir.

Yabancı dillerde de “mikrop” terimi vardır ve genel olarak mikrop deyimi hakaret olarak kabul edilir. Oysa bu iki kelime aynı anlamdadır. 2. Dünya savaşı sırasında geliştirilen ve ağırlıklı olarak mayalardan elde edilen protein için öncesinde “mikrop proteini” deyimi önerilmiş olmasına rağmen halkın olası tepkisi nedeniyle “tek hücre proteini” adı ile piyasaya sunulmuştur.

Mikrobiyoloji çoğu kişi için zor görülür. Oysa mikroorganizmaların yeryüzündeki diğer yüksek canlılardan önemli farkları yoktur.

   -Çok küçüktürler, çıplak gözle görülemezler ama ev akarları da çok küçüktürler ve onlar da çıplak gözle görülemezler

   -Çoğu ikiye bölünerek çoğalır ama yüksek canlılarda da farklı çoğalma şekilleri vardır. Örneğin, denizatında erkek hayvan doğum yapar.

   -Bazılarında (Clostridium spp.) oksijen zehir etkisi yapar. Ama bitkiler ve hayvanların solunum şekilleri farklıdır.

Mikroorganizmaların yeryüzündeki diğer tüm canlılar üzerinde yararlı ve zararlı etkileri vardır. Kuşkusuz yarar ve zarar yaklaşımı insan bakışı ile değerlendirilir. Basit bir örnekle balarısı bal yaptığı sürece yararlıdır ama insanı sokarsa zararlıdır.

Mikroorganizmaların insan yaklaşımı ile yararları şöyle örneklendirilebilir:

   -Sindirim, esas olarak bağırsaklarda mikroorganizmalar aracılığı ile gerçekleşir.

   -İnsan sağlına yararlı olan yoğurt, kefir, boza vb. pek çok fermente gıda mikroorganizmalar ile üretilir. Mikroorganizmalar olmadan bu gıdalar elde edilemez.

   -Özellikle 2. Dünya Savaşında insan beslenmesinde protein desteği olarak kullanılan tek hücre proteini mikroorganizmalar ile elde edilir. Günümüzde tek hücre proteini daha ziyade hayvan beslemede kullanılır (bknz Tarım Mikrobiyolojisi/ Tek Hücre Proteini).

   -Antibiyotikler, mikroorganizmalar ile elde edilir.

   -Probiyotikler, zaten mikroorganizmadır. Gıdalara katılabileceği gibi kapsül olarak da kullanılmaktadır.

   -Biyolojik aerobik ve anaerobik atık su arıtımı mikroorganizmalar ile yapılır.

   -Doğadaki doğal gaz üretimi, tarımsal üretim çiftliklerinde biyogaz olarak gerçekleştirilir (bknz Tarım Mikrobiyolojisi/ Biyogaz).

   -Endüstriyel pek çok ürün (alkol, enzimler vb.) mikroorganizmalar ile elde edilir.

   -Bazı zararlı böceklere karşı yürütülen biyolojik savaşta kullanılan biyoinsektisitler (örneğin bknz Tarım Mikrobiyolojisi/ Biyoinsektisitler).

   -Baklagil tarımında azotlu gübre yerine Rhizobium spp. kullanılarak havanın serbest azotu baklagil bitkisine kazandırılır (bknz Tarım Mikrobiyolojisi/ Rhizobiyoloji).

   -Bazı maden yataklarının ıslahında mikroorganizmalardan yararlanılır.

   -Son yıllarda bazı patojen bakterilerin yaptığı hastalıklara karşı bakteri virüslerinin (bakteriyofajlar) hastalıkları önleme ve tedavi amacıyla kullanılma çalışmaları yoğunlaşmaktadır.

   -Mikroorganizmaların doğadaki en büyük yararı karbon ve diğer elementlerin çevrimine katkısıdır. Basit bir örnekle bitkiler solunum için CO₂’e gerek duyarlar. CO₂, fotosentezde kullanılır. İnsanlar ve diğer hayvanlar solunumda oksijen alıp CO₂ çıkarırlar, ancak bu CO₂ bitkiler için yeterli değildir. Mikroorganizmalar bu aşamada devreye girer ve ölü bitki ile hayvan dokularını parçalayarak atmosfere bitkilerin kullanacağı CO₂ salarlar. Böylece döngü tamamlanmış olur.

Yeryüzünde bu tarihte 8 milyar (8x10⁹= 9,9 log) insan varken tipik olarak topraktaki bakteri sayısı 40 milyon/g (4x10⁷/g= 7,6 log/g) ve ortalama olarak insan dışkısında 90 milyar/g (9x10¹⁰/g= 10,95 log/g ≈ 11 log/g) bakteri vardır. İnsan vücudundaki yapısal hücre sayısı ortalama olarak 30 trilyon (3x10¹³= 13,5 log) kadardır. Oysa yoğurtta yaklaşık 10⁸/g (8 log/g) bakteri vardır. Devamında bilim insanları, sular dâhil olmak üzere yeryüzünde toplam beş nonilyon (5×10³⁰= 30,7 log) bakteri ve 10³¹ (=31 log) bakteriyofaj (bakteri virüsleri) bulunduğunu tahmin etmektedirler.

Bu durumda mikropsuz bir dünya düşünülemez.

Mikroorganizmaların zararları da vardır. Öncelikle insanları, hayvanları ve bitkileri hastalandırırlar. Hastalığın ilerlemiş hali ölümdür. Bitkilerin ve hayvanların ölümü ekonomik kayıp olarak değerlendirilir. Mikroorganizma kaynaklı olarak insanların hastalanması ve ölümü de son zamanlarda ekonomik kayıplar ile berber değerlendirilmektedir. Küresel kapitalist ekonomi kurallarına göre insanların hastalanması ve ölümüne, iş gücü kaybı ve sigorta giderleri açısından farklı bakılmaktadır.

Mikroorganizmaları yararlı ve zararlı olarak sınıflandırmak mümkün değildir. İnsanların denetim altında olmak üzere yararlı olan bir mikroorganizma başka bir yerde zararlı olabilir. Örneğin sirke yapımında kullanılan bakteri şarap fabrikasına bulaşırsa işletmenin tüm şarabı sirke haline gelir ve büyük ekonomik kayıp yapar. Genetik çalışmalarda kullanılan mikroorganizmalardan bazıları hastalık yapma (patojen) özelliği taşırlar. Küflü peynir yapımında kullanılan küfler beyaz peynire bulaşırsa hiçbir sağlık sorunu olmaz ancak beyaz peynir küflenmiş görünümde olacağı için tüketici tarafından alınmaz, ayrıca yasal olarak bu peynirin satılması da mümkün değildir.

Mikrobiyolojinin genel konuları aşağıda basitçe verilmiştir.

01. Giriş

Mikrobiyolojiyi önceden bilmeyen kişilere konuyu basit olarak anlatan bu bölümde güncel ve dolayısı ile daha anlaşılır olması için gıdalarda bulunan mikroorganizmalar örnek verilmiştir.

Mikroplar yani mikroorganizmalar yer yüzünde bulunan ilk canlılardır. Bir tahmine göre günümüzden 3 milyar önce ilk bakteriler oluşmuş iken, insan sadece 3 milyon yıldan bu yana yeryüzünde bulunmaktadır.

Mikrobiyoloji tek bir çatı altında toplanamayacak kadar büyük bir bilim dalıdır. Bu nedenle çeşitli alt gruplara bölünmüştür. Genel mikrobiyoloji tüm alt bölümleri incelerken, gıda mikrobiyolojisi, klinik mikrobiyoloji, veteriner mikrobiyoloji, tarım mikrobiyolojisi, endüstriyel mikrobiyoloji gibi alt bölümler kendi konularında yoğunlaşır. Alg bilimi (fikoloji), virüs bilimi (viroloji), protozoa bilimi (protozooloji), parazit bilimi (parazitoloji) gibi bilim dalları uzun zamandan beri ana bölüm haline gelmiş iken, örneğin, tarım mikrobiyolojisi içinde rhizobiyoloji ve fitopatoloji vb. konular da ekonomik önemleri nedeni ile artık ayrı bölümler olarak ele alınmaktadır. Endüstriyel mikrobiyoloji ve buna bağlı olarak biyoteknoloji ise günümüzün en önemli bilim dalları arasındadır.

02. Mikroorganizmalar Hakkında Genel Bilgiler

Mikroorganizmalar, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük ve tek hücreli canlılardır. Bakteriler, mayalar, küfler, algler ve protozoa temel mikroorganizmalardır. Şapkalı mantarlar, yosunlar, likenler de aslında mikroorganizmalardır, ancak bunlarda farklılaşmış hücreler ve/veya birleşmiş hücreler olduğu için normal bitkilere benzer görünümdedirler. Bakteri ve mayalarda bu şekilde birleşmiş veya farklılaşmış hücreler yoktur.

Tek bir hücreden milyonlarcası çoğalarak koloni denilen ve çıplak gözle görülebilen yapılar oluşur. Ekmeğin, yoğurdun üzerindeki küfler, reçelin üzerindeki mayalar, sirkenin üzerinde toplanan sirke anası, vücutta çıkan iltihaplı sivilceler ve çıbanlar aslında koloni denilen yapılardır.

Dünyada 500.000-6.000.000 arasında farklı türde mikroorganizma olduğu sanılmaktadır. Bugüne kadar bunların %5'inden daha azı olduğu kabul edilen 3500 bakteri, 90.000 fungi (maya, küf, şapkalı mantar), 100.000 protist (alg ve protozoa) tanımlanabilmiştir.

03. Mikroorganizmaların Gelişmesi

Diğer canlı türlerinde olduğu gibi mikroorganizmalar da gelişmeleri için öncelikle belirli besin maddelerine, ortam sıcaklığına, suya gerek duyarlar. Bunların dışında ortamın asitliği ve oksijen durumu da önemlidir.

03.01. Besin Maddeleri

Diğer canlı türlerinde olduğu gibi farklı mikroorganizmalar farklı besin maddeleri isterler. Örneğin arıların, kedilerin, balıkların, koyunların, kuşların beslenme istekleri farklıdır. Benzer şekilde her bitki her toprakta gelişmez. Bu açıdan bakıldığında farklı gıdalar üzerinde farklı mikroorganizmaların bulunması beklenir. Ancak genel olarak gıdalar pek çok mikroorganizmanın gelişmesine yetecek kadar besin maddesi içerirler. Bununla beraber örneğin içme suyunda son derece az besin maddesi olduğu için sadece alg (yosun) gelişebilir. Benzer şekilde örneğin reçellerde daha çok mayalar gelişir, ancak mayaların şeker sevmelerinden ziyade şekerli ortamda mayaların gelişebilmesi burada önemlidir. Aşağıda bu konuda daha ayrıntılı bilgi verilecektir.

03.02. Ortam Sıcaklığı

Tüm canlılar sıcaklık istekleri bakımından serin sıcaklıkları sevenler (örneğin penguenler), ılık sıcaklıkları sevenler (örneğin insanlar) ve yüksek sıcaklıkları sevenler (örneğin çöl hayvanları) şeklinde 3 gruba ayrılırlar. Mikroorganizmalar da aynı şekilde gruplandırılırlar. Buzdolabında korunan bir gıdayı ancak buzdolabı sıcaklığında gelişebilen mikroorganizmalar bozabilir. Oda sıcaklığında tutulan gıdaları ise ılık ortamlarda gelişenler hızla bozarlar. Buna karşın örneğin yoğurt yaparken sütün mayalandığı ve mayalanmış halde tutulduğu sıcaklık oldukça yüksektir.

Yine diğer canlılarda örneğin insanlarda olduğu gibi mikroorganizmalarda da sıcaklığa tolerans gösterilebilir. Bazı mikroorganizmalar ılık ortam sevdikleri halde soğuk sevenlerin veya sıcak sevenlerin gelişebileceği sıcaklıklarda da gelişebilirler.

Her canlı türü gibi mikroorganizmaların da gelişebildikleri bir ideal (optimum) sıcaklık derecesi vardır. Bu sıcaklık derecesinde mikroorganizma en aktif, en dayanıklı, en çabuk gelişme gösterir konumdadır. Bir bakterinin gelişmesi için ideal olan bu sıcaklıktan aşağıya doğru inildikçe aktivitede, dayanıklılıkta ve çoğalma hızında azalma olmaya başlar. Nihayet en az (minimum) olarak tarif edilen bir sıcaklık derecesi gelişmenin görülebildiği sınır noktadır. Daha aşağıda olan bir sıcaklıkta gelişme olmaz, ancak üremenin durması ölüm değildir. Donma sıcaklığında mikroorganizmaların bir kısmı ölürse de büyük bölümü canlı kalır. Buzlukta saklanan et oda sıcaklığına çıkartılırsa bir süre sonra bozulmaya başlar. Bozulma yapan mikroorganizmalar o ette zaten bulunurlar. Sadece buzlukta saklamakla gelişmeleri durdurulmuştur. Tarlaya atılan buğday tohumunun bir kış geçirmesine rağmen baharda filizlenmesi buna benzetilebilir. Donma sıcaklığının çok altına inilmesi mikroorganizmalar için daha fazla öldürücü değildir. Hatta sıcaklık ne kadar düşük ise canlılık o kadar iyi korunur.

Optimum olarak tarif edilen sıcaklıktan bu kez yukarıya çıkıldıkça yine aktivitede, dayanıklılıkta ve gelişme hızında azalma olur, gelişmenin sürdürülebileceği en üst (maksimum) sıcaklığın üzerine çıkıldığında gelişme durur, daha da yükseltildiğinde mikroorganizmalar ölmeye başlar. Sıcaklık ne kadar yükselir ise ölümler o kadar çoğalır. Dışarıdan bulaşma olmaz ise düdüklü tencerede pişirilmiş et, normal tencerede pişirilene göre çok daha az sayıda mikroorganizma bulundurur, hatta steril sayılabilir. Haşlanmış buğday tohumu tarlaya ekilirse bunun filizlenmesi beklenemez, çünkü buğday artık ölmüştür. Diğer bir deyişle düşük sıcaklık mikroorganizmanın gelişmesini durdurur ancak yüksek sıcaklık mikroorganizmayı öldürür.

Mikroorganizmaların yüksek sıcaklığa dayanıklılıkları farklıdır. Bazı mikroorganizmalar 70-80 ^oC'ta birkaç dakikada ölürken bazıları kaynama sıcaklığının çok üzerinde (121 ^oC'ta 15 dakikada) ölürler.

03.03. Su

Tüm canlı türleri gibi mikroorganizmaların beslenmeleri için suya ihtiyaçları vardır. Sıcaklıkta olduğu gibi daha az su olan ortamlarda (örneğin kaktüsler gibi) veya daha çok sulu ortamlarda (örneğin çimen gibi) gelişebilen mikroorganizmalar vardır.

Bir yaklaşıma göre insanlık tarihinin önemli kilometre taşlarından birisi de ilkel insanın çeşitli gıdaları kurutarak saklamayı öğrenmesidir. Bu şekilde yerleşik düzene geçen insanoğlu gelişebilme imkânı bulmuştur.

Gıdalar su içerikleri bakımından incelendiğinde kurutulmuş gıdaların (örneğin kuru meyveler, süt tozu) çok daha uzun süreler dayanıklı kaldıkları buna karşın, yüksek nemli gıdaların (örneğin yaş meyve, süt) daha çabuk bozulduğu görülür. Gıdaların kurutulması, soğutulması ile aynı etkiyi gösterir. Kurutulmuş meyve veya süttozuna su ilave edilirse bunlar kısa sürede bozulurlar.

Gıdaların suyunu azaltmak için kurutma dışında başka işlemlerde yapılabilir. Örneğin reçel yapılırken meyvelere şeker katılması mevcut suyun mikroorganizmalar tarafından daha az kullanılmasını sağlar. Reçel, meyve suyu konsantresi, bal gibi gıdalar sadece bu yüksek şeker konsantrasyonunu seven veya buna dayanıklı mayalar tarafından bozabilir. Bu duruma göre reçelde ne kadar çok şeker varsa reçel o denli dayanıklıdır.

Benzer şekilde tuz da yüksek konsantrasyonlar da aynı etkiyi yapar. Tuzlanarak saklanan gıdalar (et, asma yaprağı vb.) bu şekilde korunurlar.

03.04. Ortam Asitliği

Bazı mikroorganizmalar asitli, bazıları nötr, bazıları da bazik ortamları severler. Bununla beraber mikroorganizmaların büyük bir çoğunluğu nötr ve nötre yakın asitlikleri severler. Optimum ortam asitliğinin altında ve üstünde asitliklerde gelişme azalır, giderek durur ve nihayet ölümler görülür. Gıdalar düşük ve yüksek asitli olarak ikiye ayrılır. Domates ve salça yüksek ve düşük asitli gıdalar arasında sınır noktadadır. Meyveler, turşu, tüm gazlı içecekler, yoğurt, meyve suları yüksek asitli, tüm sebze ve ürünleri, içme sütü, et ve ürünleri düşük asitli gıdalar sayılır. Genel olarak düşük asitli gıdaların mikroorganizmalar tarafından bozulması daha kolay olur.

03.05. Oksijen

Diğer tüm canlı türlerinden farklı olmak üzere mikroorganizmalar solunum için oksijen isteyenler, az oksijen isteyenler, oksijen istemeyenler ile oksijenli ve oksijensiz ortamda gelişenler olarak 4 gruba ayrılırlar. Küfler, bakterilerin büyük bir bölümü oksijene gerek duyarlar. Bunlar oksijen olmadan gelişemezler. Çeşitli gıdaların vakum ambalajda pazarlanması bu nedenledir. Bazı bakteriler az oksijen varlığında iyi gelişirken, tetanos bakterisi gibi bazıları için oksijen zehir etkisi yapar. Halk arasında koli basili olarak bilinen bakteri gibi bazı bakteriler ve mayalar hem oksijenli hem de oksijensiz ortamda gelişebilirler.

04. Mikroorganizmaların Çoğalması

Mikroorganizmalar bitkiler ve hayvanlara göre çok hızlı şekilde ve 2'ye bölünerek çoğalır. Genel olarak küfler bakteri ve mayalara göre daha geç çoğalırlar. Bakteriler arasında 8 dakikada bir sayısını 2'ye katlayanlar vardır. Buna göre 1 bakteri 8 dakika sonra 2; 16. dakikada 4 ; 24. dakikada 8 ; 36. dakikada 16... olmak üzere 4 saat sonra sayısını bir milyarın üzerine çıkarır. Her bakteri bu kadar hızlı gelişmez, ancak gıdaları ilgilendirenlerin çoğu için 1 adetten 1 milyona çıkma süresi 7-8 saat kadardır. Kuşkusuz başlangıç sayısı ne kadar fazla ise belirli bir sayıya örneğin 1 milyona ulaşma süresi o denli kısalır. Bakterinin ideal sıcaklık, su, asitlik, oksijen durumunda ve yeterli besin maddesi varlığında 2'ye bölünme süresinin 24 dakika olduğunu varsayalım. Buna göre 1 bakteri 8 saat sonra l milyona (1.048.576) ulaşacaktır. Aynı bakteri başlangıçta 1 adet değil de 16 adet varsa aynı sayıya ulaşması için gereken süre bu kez altı buçuk saate düşecektir.

Burada değinilen besin maddeleri, sıcaklık, su, ortam asitliği ve oksijen gibi gelişmeyi doğrudan etkileyen tüm faktörlerin optimum değerlerde olması halinde geçerlidir. Bu faktörlerin bir ya da daha fazlasının optimumdan sapması ile gelişme hızında azalma olur.

Yukarıda verilen örnekte bakterinin 2'ye bölünme süresi ideal koşullarda 24 dakika olarak örneklenmiş idi. Örneğin bakterinin bulunduğu ortamı biraz soğutarak 2'ye bölünme süresi 30 dakikaya çıkartılırsa 1 adet bakterinin 1 milyona erişmesi için gereken süre bu kez 10 saate çıkar. Sıcaklık biraz daha düşürülüp 2 'ye bölünme süresi 60 dakikaya çıkartılırsa bu kez 1 bakterinin 1 milyona erişmesi için 20 saat süreye gerek vardır. Buzdolabı sıcaklığı ne kadar düşük ise gıdaların bozulma süresinin o denli uzamasının nedeni budur.

Gıdaların korunmasında yukarıda değinilen sıcaklık, su, ortam asitliği ve oksijenden ya da diğer gazlardan sıklıkla yararlanılır. Örneğin vakum ambalajda ve soğukta saklanan gıdaların bozulması daha uzun süre alır. Bilindiği gibi gıdaların bozulması mikroorganizma sayısının artması ve belirli bir değere ulaşması ile olur. Söz konusu sayıya ulaşması için mikroorganizmaların gelişmesi ne kadar engellenirse bozulma süresi o denli uzatılabilir.

Çeşitli kimyasal maddeler kullanılarak da gıdalarda bulunan mikroorganizmaların gelişmesi yavaşlatılabilir ya da durdurulabilir. Bu konuda asit, tuz, şeker gibi maddelerin dışında pek çok kimyasal madde koruyucu olarak kullanılabilir. Bunlar arasında en yaygın olanlar sorbat, benzoat, nitrat ve nitrittir.

Bir gıdanın üretiminde mikroorganizmanın gelişmesi için en uygun koşullar sağlanırken, tersine olarak mikroorganizma faaliyeti istenmiyorsa sırası ile mikroorganizmanın öldürülmesi hedef alınır, bu başarılamıyor ise gelişmenin durdurulması, bu da gerçekleştirilemiyor ise gelişmenin durdurulması amaçlanır. Bu seçimlerde gıdanın çeşidi bağlayıcı rol oynar. Aşağıda çeşitli örnekler verilmiştir.

-Süt amaca uygun olarak sterilize veya pastörize edilir. Pastörize sütte başta tüberküloz olmak üzere hastalık yapan bakterilerin tamamı ile bozulma yapan bakterilerin büyük çoğunluğu öldürülür. Ancak kalan bakteriler zamanla çoğalarak sütü bozarlar. Yukarıda açıklandığı şekilde sütün buzdolabında saklanmasının nedeni bakterilerin ikiye bölünme süresini uzatarak bozulmasını geciktirmektir. Bu durumda bu gibi gıdalar için depolama sıcaklığı ne kadar düşük ise bozulma için geçen süre o denli uzun olur. Ama pastörize içme sütü gibi gıdalar bu amaçla dondurulmazlar. Steril (UHT; uzun ömürlü) sütte ise tüm mikroorganizmalar özel bir ısı uygulaması ile öldürülürler. Dolayısı ile bu sütün mikroorganizmalar ile bozulması beklenmez ve bu sütler marketlerde oda sıcaklığında depolanır. Bununla beraber, kutu açıldıktan sonra sterillik bozulacağı için bu aşamadan sonra artık pastörize edilmiş süt gibi kabul edilip, mutlaka buzdolabında korunmalı ve kısa sürede tüketilmelidir. Bir diğer deyiş ile pastörize sütte zaten pastörizasyona dirençli bazı bakteriler canlı kalırlar, açılmış steril süte ise dışarıdan bakteriler bulaşır ve bu ikisi aynı duruma gelir.

-Sebzeler dondurulabilir, kurutulabilir, sterilize (konserve) edilebilir. Konserve sebzeler steril süt gibi düşünülmelidir. Ambalajı açılıncaya kadar oda sıcaklığında, sonra buzdolabında korunmalıdırlar.

-İçme suyu filtreden geçirilebilir ve/veya ultraviyole ışını ile sterilize edilebilir, ya da doğrudan kaynak suyu olarak pazarlanabilir.

-Yoğurt ve peynire hiçbir uygulama yapılamaz. Sadece hammadde olan süt pastörize edilir. İşlem sırasında gelişen asitlik ve özellikle bakterilerin salgıladıkları bir takım antibiyotik benzeri maddeler bu ürünleri belirli bir şekilde korur. Burada amaç örneğin kaşar peynirine küf bulaşmasının elden geldiği kadar önlenmesidir.

-Baharata ışınlama dışında yeterince etkin bir indirgeme yapılamaz, ışınlama belirli gıdalar için ülkemizde serbest bırakılmıştır.

-Asitli veya gazlı tüm gıdaların (meyve suları, gazlı meşrubatlar, bira) pastörize edilmesi yeterlidir. Bunlar asitli oldukları için burada sadece aside dirençli mikroorganizmalar bulunur. Bunlar da 80-90 ^oC 'da 1-2 dakikada rahatlıkla öldürülebilirler.