ساختمان باکتریها و ترکیب شیمیایی سلول باکتری
ساختمان تشریحی باکتریها
باکتریها مانند سایر سلولهای زنده از سه قسمت اصلی پوشش سلولی، سیتوپلاسم و هسته تشکیل شده است که برای ادامه حیات آنها ضروری است. در بعضی از باکتریها علاوه بر قسمتهای اصلی، ممکن است ضمایم دیگری از قبیل تار لرزان، کپسول، اسپر، فیمبریه یا پیلی نیز وجود داشته باشد.
شکل ۱- ساختمان تشریحی باکتریها
۱- پوشش سلولی: پوشش باکتریها از قسمتهای زیر ساخته شده است:
پوسته خارجی که آن را دیواره سلولی (Cell wall) می‌نامند، غشا یا پرده سیتوپلاسمی.
در برخی از باکتریها علاوه بر دو بخش فوق لایه لعابی نیز وجود دارد. این ماده هنگامی‌که باکتری در محیط کشت مایع رشد می‌کند به صورت لعاب در آمده، در اطراف باکتری پخش می‌شود. حدود و یا ضخامت لایه لعابی در باکتریها متفاوت است که به آن کپسول (Capsul) می‌گویند.
– دیواره سلولی: در میان موجودات زنده، سلول حیوانی فاقد دیواره سلولی می‌باشد در حالی که سلول گیاهی دارای دیوارهای از جنس سلولز (پلیمر گلوکز) می‌باشد، دیواره سلولی بعضی از پروتیست‌های عالی مانند قارچها از جنس کیتین (Chitin) (پلیمر گلوکز آمین) می‌باشد. در باکتریها دیواره سلولی پروتوپلاست را احاطه می‌کند و بلافاصله در قسمت خارجی پرده سیتوپلاسمی قرار دارد. و غشای سیتوپلاسمی را در مقابل فشار اسمزی زیاد داخلی حمایت می‌کند. دیواره سلولی پوسته محکم و مقاومی است به ضخامت ۱۰ تا ۲۵ میلی میکرون که بر حسب گونه میکروارگانیسم متفاوت می‌باشد و تقریبا ۲۰ درصد کل حجم سلول باکتری را تشکیل می دهد. این دیواره، قابلیت انعطاف دارد و دارای خلل و فرج زیادی است. وظایف دیواره سلولی باکتریها شامل موارد زیر می‌باشد:
١- شکل دهی باکتری
٢- ویژگی آنتی ژنی
۳- دخالت در عمل تقسیم سلولی
۴- حفاظت باکتری مقابل عوامل خارجی
۵- قابلیت رنگ آمیزی
۶- واکنش در برابر داروهای ضد باکتری، باکتریوفاژها و آنتی کورها.
ولی در تمام باکتریها یک ساختمان اصلی وجود دارد که از موکوپپتید تشکیل شده است. علاوه بر موکوپپتید (Mucopeptide) دیواره سلولی باکتریها دارای ترکیبات دیگری به نام ساختمان مخصوص نیز می‌باشند. وجود موکوپپتید باعث استحکام و سختی دیواره سلولی می‌شود.
– ساختمان مخصوص دیواره سلولی
– ساختمان مخصوص دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت: در این باکتریها دیواره سلولی از دو بخش موکوپپتیدها (پپتید و گلیکان) و اسیدتیکوئیک (Teichoic Acid) تشکیل شده است.
– ساختمان مخصوص دیواره سلولی باکتری‌های گرم منفی: در بیرون قسمت موکوپپتیدها ( پتید و گلیکان) سه بخش زیر وجود دارد:
۱- لایه لیپوپروتئین
۲- فسفولیپید (غشای خارجی)
٣- لیپوپلی ساکارید (LPS)
تغییر رنگ دیواره باکتریها (گرم مثبت و گرم منفی)
چون قسمت سر دیواره سلولی باکتری‌های گرم منفی از جنس لیپوپروتئین یا لایه مخصوص می‌باشد تحت اثر الکل و استن که حلال چربی می‌باشند قابلیت نفوذ پذیری بیشتری پیدا می‌کنند و این مواد داخل باکتری شده، مواد رنگی را در خود حل کرده از باکتری خارج می‌شوند در حالی که در باکتری‌های گرم مثبت قسمت اعظم دیواره از مو کو پپتید است که از نفوذ حلال چربی (الکل و استن) به داخل باکتری جلو گیری می‌کنند و مواد رنگی نمی توانند در آن حل شده، از باکتری خارج شوند.
شکل ۲- مقایسه ساختمان و ترکیبات شیمیایی دیواره سلولی باکتری (الف) باکتری‌های گرم مثبت (ب) باکتری‌های گرم منفی
– غشا یا پرده سیتوپلاسمی (Cytoplasmic Membrane): این پرده بلافاصله در داخل دیواره سلولی و چسبیده به آن و در اطراف سیتوپلاسم قرار دارد و فوق العاده نازک است و خاصیت ارتجاعی دارد و به طور عمده از فسفولیپید و پروتئین ساخته شده است. فضای بین پرده سیتوپلاسمی و دیواره سلولی را «فضای پری پلاسمیک» می‌نامند. در حال عادی دیواره سلولی و پرده سیتوپلاسمی در اثر فشار داخلی به هم چسبیده اند ولی اگر باکتریها را در محلول هیپرتونیک (محلولی که غلظت مواد درون آن بیشتر از داخل سلول است.) قرار دهند آب خود را از دست می دهند و در نتیجه سیتوپلاسم و پرده اطراف آن از دیواره سلولی جدا و در گوشه‌ای متراکم می‌شوند و دیواره سلولی به خوبی نمایان می‌گردد، این حالت را «پلاسمولیز» (Plasmolysis) گویند.
– ساختمان پرده سیتوپلاسمی: مواد شیمیایی تشکیل دهنده پرده سیتوپلاسمی در حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد پروتئین و ۲۰ تا ۳۰ درصد لیپید است در غشای سیتوپلاسمی‌باکتری‌ها استرول وجود ندارد.
در بسیاری از باکتریها خصوصا باکتری‌های گرم مثبت رشته‌های کیسه مانندی از پرده سیتوپلاسمی‌به داخل سیتوپلاسم پیش می رود که مزوزوم نام دارند.
– اعمال غشای سیتوپلاسمی عبارتند از:
۱- قابلیت نفوذ انتخابی و انتقال مواد به داخل سلول به صورت: غیر فعال و فعال
۲- جایگاه واکنش‌های تنفسی
٣- دفع آنزیم‌های خارجی و سموم خارجی
۴- جایگاه واکنش‌های بیوسنتز
۵- دخالت در رنگ آمیزی گرم
۲- سیتوپلاسم: سیتوپلاسم در حقیقت قسمت اصلی پروتوپلاسم و مرکز فعل و انفعالات حیاتی باکتری‌هاست و دایما در حال تغییر می‌باشد. سیتوپلاسم باکتریها از یک سیستم کلوئیدی تشکیل شده است که در آن آب، مواد غیرآلی و آلی از قبیل اسید ریبونوکلئیک در حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد وزن سیتوپلاسم، فسفولیپید، لیپید، گلوسید، پروتئین، ریبونوکلئات منیزیم و یونهای معدنی وجود دارد که «ماتریکس» نامیده می‌شود.
٣- هسته: از نظر وجود هسته باکتریها به سه دسته تقسیم می‌شوند: ۱- بدون هسته ۲- یک هسته مشخص و مجزا دارند ۳- دارای هسته پراکنده هستند.
در سال‌های اخیر به وسیله میکروسکوپ الکترونی ساختمان هسته در باکتریها به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است و به این نتیجه رسیده اند که باکتریها فاقد غشای هسته بوده، هستک هم ندارند و فقط در جایگاه هسته یک مولکول اسید دزوکسی ریبونوکلئیک (DNA) وجود دارد که آن را کروموزوم می‌نامند. DNA باکتریها از یک مولکول دو رشته‌ای مارپیچی تشکیل شده است. این مولکول دایره‌ای شکل است ولی روی خود پیچ خورده و به صورت یک کلاف در آمده است.
DNA همیشه در تمام سلولها تحت تمام شرایط کشت موجود است و وظیفه مهم آن شرکت در تقسیم باکتریها، سنتز آنزیم‌ها، انتقال صفات ارثی و اخیرا شرکت در طبقه‌بندی باکتری‌هاست.
ضمایم سلول باکتری
الف – کپسول: اطراف بعضی از باکتریها با لایه ژل مانندی از جنس پلی ساکارید محصور شده است که آن را کپسول می‌نامند. کپسول در اطراف بعضی از گونه‌های باکتری قرار دارد و به طریق منفی رنگ پذیر است یعنی زمینه و سلول باکتری رنگ می‌گیرد و کپسول به صورت هاله بی رنگی در اطراف سلول دیده می‌شود. هنگامی‌که این ماده متراکم نبوده، به صورت الیاف درهم و شلی از فیبریلهای خارج سلولی تشکیل شده باشد و قطر آن از ۰/۲ میکرومتر کمتر باشد و در زیر میکروسکوپ نوری دیده نشود و فقط با میکروسکوپ الکترونی قابل بررسی باشد آن را میکرو کپسول می‌نامند. وظیفه میکرو کپسول اتصال و چسبیدن باکتریها به سطح سلولهای میزبان است.
در بعضی از باکتریها مانند پنوموکک، باسیل مولد سیاه زخم و غیره ضخامت کپسول بیش از ۰/۲ میکرومتر است و با میکروسکوپ معمولی قابل رؤیت می‌باشد و به نام ماکرو کپسول نامیده می‌شود.
و در مراحل رشد در محیط مصنوعی، قطر کپسول ممکن است تحلیل رود. این امر، بستگی به کمبود کربن و انرژی دارد و یا حتی ممکن است در اثر تجمع آنزیم‌های از بین برنده کپسول در محیط کشت بکلی ناپدید گردد. جنس کپسول در باکتری‌های مختلف متفاوت است مثلا ممکن است از جنس پلی ساکارید و یا پلی پپتید و یا از جنس دکستران باشد.
کپسول برای حیات باکتریها ضروری نیست زیرا بدون آن هم می توانند زندگی کنند. وجود کپسول مقاومت باکتریها را در برابر بیگانه خواری و عوامل ضد میکروبی مانند باکتریوفاژها، لیزوزیم و آنزیم‌های لیزکننده دیگر افزایش می دهد. قدرت بیماری زایی باکتریها موقعی که کپسول داشته باشند به مراتب زیادتر از زمانی است که کپسول خود را از دست داده باشند زیرا با وجودی که باکتری‌های کپسول دار به وسیله فاگوسیتها بلعیده می‌شوند، در داخل این سلول هضم نمی‌گردند چون لایه کپسولی سبب می‌شود که آنزیم‌های لیزکننده با میکروب تماس پیدا نکنند.
اهمیت کپسول در صنایع غذایی: باکتری‌های کپسول دار در محیط رشد خود حالت لزج و چسبندهای ایجاد می‌کنند که امروزه سبب بروز مشکلاتی در صنایع مختلف بخصوص صنایع غذایی می‌شود. مانند مسدود شدن صافیها و یا مسیر لوله و کانالهای عبور مواد و چسبیدن و لزج شدن مواد مختلف.
شکل ۳- کپسول در باکتریها که به صورت هاله بی رنگی در اطراف سلول دیده می‌شود.
ب- اعضای حرکتی باکتری
– تارهای لرزان یا تاژک: بعضی از باکتریها، دارای زواید رشته مانندی به نام تاژک یا فلاژل هستند که می توان آنها را مستقیما با میکروسکوپ الکترونی یا پس از رنگ آمیزی مخصوص زیر میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار داد. باکتریها ممکن است دارای یک، دو یا چند تار لرزان باشند.
– فیمبریه یا پیلی (Fimbriae or pili): در سطح بسیاری از باکتری‌های گرم منفی و برخی از باکتری‌های گرم مثبت کرکهای ظریفی به قطر ۵ تا ۱۰ نانومتر و طول تقریبا ۱ تا ۱۰ میکرومتر وجود دارد که بدون ترتیب خاصی سطح باکتری را پوشانیده اند. انتهای فیمبریه در پرده سیتوپلاسمی‌به ساختمان تکمه‌ای شکل ختم می‌شود.
وظایف پیلی:
١- چسبندگی باکتری به سطوح ۲- حرکت باکتری به طرف منابع سرشار از مواد غذایی ٣- بیماریزایی.
از نظر طرز عمل در انواع مختلف باکتریها دو دسته پیلی مشاهده می‌شود:
١- پیلی معمولی: عامل چسبندگی بوده، خود بر چند نوع است.
۲- پیلی جنسی (Sex pili): در یک باکتری ممکن است یک یا هر دو دسته پیلی وجود داشته باشد.
– اسپور (Spore): بعضی از باکتریها دارای قدرت ایجاد اسپور هستند. اسپور شکل مقاوم باکتری است که در جنس باسیلوس و کلستریدیوم دیده می‌شود. اسپورها در شرایط نامساعد که باکتریها قادر به تحمل آن نیستند، مانند دما، سرما، خشکی، مواد شیمیایی، تشعشعات و غیره تشکیل می‌شوند و در مقابل عوامل نامساعد بصورت خفته به حیات خود ادامه می دهند. هر باکتری فقط یک اسپور میسازد و از هر اسپور یک باکتری بوجود می آید. بنابراین در اینجا هیچ گونه عمل تکثیر انجام نمی‌گیرد.
شکل ۴- پیلی در باکتریها
در هر باکتری اسپوردار اندازه، شکل و محل استقرار اسپور در آن ثابت می‌باشد و این امر به تشخیص گونه‌های باکتریها کمک می‌کند. در بعضی از باکتریها اسپور در مرکز و در برخی دیگر در انتها و در دسته‌ای دیگر نیز نزدیک به انتها قرار دارند.
شکل اسپور ممکن است گرد (Spherical) یا بیضی (Oual) باشد و اندازه آن بین ۰/۲ تا ۲ میکرومتر است و بعضی اوقات قطر آن از قطر باکتری زیادتر است و باعث برجستگی در باکتری می‌گردد. گاهی نیز قطر اسپور مساوی و یا کوچکتر از باکتری می‌باشد. اسپورها در اثر نوعی شوک بخصوص دمایی به شکل فعال تبدیل شده و به رشد و نمو و تکثیر خود ادامه می دهند.
شکل ۵- انواع اسپور در باکتریها بر حسب محل استقرار، اندازه و شکل
تولیدمثل باکتریها
زمانی که باکتریها در شرایط مساعد قرار گیرند به سرعت شروع به تقسیم می‌نمایند و بر تعداد آنها افزوده می‌شود. منظور از رشد در باکتریها اضافه شدن تعداد آنها در محیط کشت (محیط کشت مصنوعی یا بدن موجودات زنده دیگر) می‌باشد.
تقسیم و تکثیر باکتریها: باکتریها بر حسب گونه و نوع خود به دو طریق جنسی و غیر جنسی تکثیر می یابند. معمولا مهمترین روش تکثیر باکتریها تکثیر غیرجنسی به صورت تقسیم دوتایی (Binary fission) می‌باشد.
– تکثیر غیر جنسی
الف – تقسیم دوتایی: در این نوع تقسیم یک باکتری پس از زمان معین که برای تمام باکتریها یکسان نیست و بستگی به شرایط محیط و مواد غذایی دارد تقسیم شده، به دو باکتری تبدیل می‌گردد. در این روش هنگامی‌که باکتری در محیط مناسبی قرار گیرد مواد مورد نیاز خود را جذب کرده ، به وسیله آنزیم‌های خود آنها را تغییر می دهد و به پرتوپلاسم زنده تبدیل می‌کند. در نتیجه این عمل بر حجم باکتری افزوده شده، کم کم طول باکتری زیاد می‌شود و همزمان با آن مواد هسته‌ای نیز دو برابر می‌گردد. وقتی که رشد سلول به حد معینی رسید، ابتدا در قسمت وسط فرورفتگی ایجاد شده، رفته رفته دیواره عرضی در قسمت میانی شکل گرفته، یک باکتری به دو باکتری تبدیل می‌شود.
ب – روشهای دیگر تولید مثل غیر جنسی و تکثیر باکتریها عبارتند از: {قطعه قطعه شدن – جوانه زدن}
شکل ۶- تکثیر غیرجنسی باکتریها به روش تقسیم دوتایی
شکل ۷- تکثیر غیرجنسی به روش جوانه زدن
شکل ۸- تکثیر غیرجنسی به روش قطعه قطعه شدن
– تکثیر جنسی: به صورت هم یوغی یا آمیختگی (Conjugation) انجام می‌گیرد که در آن ژنها پس از تماس دو باکتری انتقال پیدا می‌کند.
منحنی رشد باکتری: چنانچه باکتری در شرایط کشت مناسبی قرار گیرد، پس از زمان معینی به دو و سپس به چهار و بعد به هشت و همینطور شانزده و… باکتری تقسیم می‌شود. مدت زمانی که لازم است تا یک باکتری به دو باکتری تقسیم شود زمان تقسیم (Generation Time) نامیده می‌شود. زمان تقسیم در باکتری‌های مختلف متفاوت است و نیز برای یک نوع باکتری در محیط و شرایط مختلف نیز متفاوت خواهد بود. اگر غذایی کافی در اختیار یک باکتری قرار گیرد، در مدت یک هفته، حجم حدود حجم کره زمین تولید خواهد کرد. این نوع افزایش سلولی افزایش به صورت تصاعد هندسی نامیده می‌شود. اما در عمل به علت کمبود مواد غذایی و بالا رفتن مواد زاید، پس از مدت معینی رشد باکتریها رو به کاهش خواهد گذاشت.
– منحنی رشد و نمو باکتریها، در این منحنی چهار قسمت مشخص را می توان در نظر گرفت.
شکل ۹- منحنی عمومی رشد باکتریها در یک محیط کشت آزمایشگاهی (بسته)
– مراحل مختلف منحنی رشد
۱- مرحله وقفه (Lag, phase): در این مرحله باکتریها که تازه در محیط کشت وارد شده اند خود را با محیط آشنا می‌کنند و تا مدتی به حالت نهفته یا کمون به سر می‌برند و سرعت رشد آنها صفر می‌باشد. طول این مدت معمولا ۲ تا ۳ ساعت است.
۲- مرحله رشد لگاریتمی یا رشد نمایی (Logarithmic phase): در این مرحله تقسیم باکتریها به طور منظم و با حداکثر سرعت انجام می‌شود که معمولا ۵ تا ۸ ساعت طول می‌کشد و به مرحله رکود نزدیک می‌شوند.
۳- مرحله رشد ثابت (Stationary phase): ورود به این مرحله ناشی از عواملی نظیر کمبود مواد غذایی، کمبود فضا، افزایش مواد سمی‌که محیط را برای ادامه رشد باکتری نامساعد می‌کند. طول این مرحله براساس نوع باکتری متفاوت است و معمولا حدود ۲۰ ساعت طول می‌کشد.
۴- مرحله مرگ نمایی (Death phase): آخرین مرحله در منحنی رشد و نمو باکتریها، مرحله مرگ است و ممکن است چند ساعت تا چند روز به طول بینجامد. در این مرحله رشد باکتری متوقف و تمام مواد غذایی مصرف شده است. و در اثر تجمع مواد سمی‌به صورت لگاریتمی متلاشی شده و از بین می روند.
اثر عوامل فیزیکی، شیمیایی و محیطی در رشد و نمو و متابولیسم باکتریها
– غذا یا محیط کشت: از نظر میکروب شناسی غذا چیزی است که باکتری می تواند آن را جذب نماید و از آن انرژی و مواد لازم را برای فعالیتهای حیاتی خود تأمین کند. محیط کشت میکروبها باید محتوی مقدار کافی از مواد اختصاصی مورد نیاز باشد که آنها را مواد غذایی ضروری می‌نامند. در واقع ترکیب شیمیایی سلول که تا حدود زیادی در موجودات زنده ثابت است نیاز اصلی رشد را مشخص می‌کند که عبارتند از: کربن، اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، فسفر. این پنج عنصر تقریبا ۹۵% از وزن خشک سلول را تشکیل می دهند و ۵% بقیه شامل عناصری مانند پتاسیم، گوگرد، سدیم، کلسیم، منیزیم، کلر، آهن، منگنز، کبالت، مس، مولیبدن و روی می‌باشد.
– درجه حرارت: باکتریها از نظر دامنه دمای مناسب رشد به سه دسته تقسیم می‌شوند:
الف – باکتری‌های ترموفیل (Thermophiles) (گرمادوست): باکتری‌هایی هستند که مناسب ترین درجه حرارت برای رشد آنها ۴۵ درجه سانتیگراد می‌باشد. این باکتریها در طبیعت در چشمه‌های آب گرم و خاک، دمای بین ۷۵ تا ۸۰ درجه سانتیگراد را براحتی تحمل می‌نمایند و در حرارت ۵۵ درجه سانتیگراد قادر به رشد هستند. باکتری‌های ترموفیل اجباری در حرارت ۳۷ درجه سانتیگراد قادر به رشد نیستند ولی باکتری‌های ترموفیل اختیاری قادرند هر دو درجه حرارت ۳۷ درجه سانتیگراد و ۵۵ درجه سانتیگراد را به خوبی تحمل کنند. اکثر باکتری‌های ترموفیل مولد فساد در مواد غذایی کنسروی متعلق به این گروه از باکتریها هستند.
ب – باکتری‌های مزوفیل (Mesophiles): باکتری‌هایی که معمولا در بدن انسان و حیوانات زندگی می‌نمایند و بیشتر مورد مطالعه قرار می‌گیرند جزء این دسته می‌باشند. باکتری‌های مزوفیل در درجات حرارت ملایم بهتر رشد می‌کنند و معمولا از این نظر به دو دسته تقسیم می‌شوند.
– دسته اول: آنهایی که درجه حرارت مناسب برای رشد آنها ۲۰ تا ۳۵ درجه سانتیگراد است. باکتری‌های این گروه شامل اکثر ساپروفیتها و باکتری‌های انگل گیاهان است.
– دسته دوم: باکتری‌هایی که درجه حرارت مناسب برای رشد آنها ۳۵ تا ۴۵ درجه سانتیگراد می‌باشد و معمولا برای حیوانات انگل بوده، یا به طور هم سفره (Commensal: هم سفره: موجوداتی که در بدن میزبان زندگی می‌نمایند ولی به آن آسیب نمی رسانند.) زندگی می‌کنند.
ج- باکتری‌های سایکروفیل (Psychrophiles)، (سرمادوست): دامنه حرارتی رشدشان بین ۰ تا ۲۰ درجه سانتیگراد می‌باشد. از نظر برخی صاحب نظران متوسط درجه حرارت این باکتریها حدود ۱۵ درجه سانتیگراد می‌باشد. این باکتریها یکی از عوامل فساد مواد غذایی در یخچال هستند. به طور کلی آنچه مشخص کننده یک باکتری سایکروفیل است قدرت رشد و تکثیر آن در صفر درجه سانتیگراد می‌باشد.
با توجه به اینکه باکتریها دارای دمای بهینه رشد متفاوتی هستند، از این پدیده می توان به کمک روشهای حرارتی مختلف، مواد غذایی را سالم سازی و نگهداری نمود.
– pH: مقاومت یک باکتری نسبت به حرارت در pH مناسب (اغلب نزدیک به خنثی) به حداکثر می رسد در pH زیاد اسیدی یا قلیایی مرگ سریعتر اتفاق می افتد.
هر باکتری در pH معین فعالیت کرده، سموم و آنزیم‌ها و رنگ دانه‌های گوناگون تولید می‌نماید. اکثر باکتری‌های بیماریزا در pH حدود خنثی رشد می‌کنند و تعدادی از آنها ممکن است pH اسیدی یا قلیایی را ترجیح دهند. برای مثال کپکها و مخمرها در pH اسیدی رشد و تکثیر بهتری خواهند داشت از این رو میوه هایی که pH پایین تری دارند بیشتر در معرض فساد ناشی از کپکها و مخمرها هستند. در مواد غذایی، pH می تواند نشان دهنده درجه سلامت، نوع آلودگی و نوع باکتری موجود در آن باشد.
– آب: یکی از مهمترین اجزای ساختمان سلول باکتری‌هاست و تقریبا ۸۰ تا ۹۰ درصد وزن باکتریها را به صورت آزاد یا ترکیب تشکیل می دهد. باکتریها در محیط فاقد آب می میرند و یا اسپور تولید می‌کنند.
نقش آب در زندگی باکتریها را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
– مواد غذایی به وسیله آب به صورت محلول در آمده، جذب باکتری می‌گردند.
– آب در دفع و انتقال مواد زاید حاصل از فعالیتهای حیاتی باکتری از درون آن به خارج مؤثر است.
– آب در سرعت واکنش‌های شیمیایی بسیار مؤثر است و بدون آن واکنش‌های درون باکتری انجام نمی پذیرد.
– آب در حفظ شکل باکتری تأثیر زیادی دارد.
در اصطلاح علمی، مقدار آب در دسترس برای عوامل مؤثر در فساد را با (Activity water) نشان داده، آن را آب فعال در محیط می‌نامند که عبارت است از فشار بخار آب محلول ماده غذایی به فشار بخار آب خالص در همان دما
این رابطه نشان دهنده آن است که ماده غذایی دارنده آن در چه موقعیتی از فساد پذیری است. اگر بالا باشد زمان قابلیت نگهداری آن پایین و اگر پایین باشد زمان نگهداری آن بالاست.
جدول ۱- حداقل فعالیت آبی جهت رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها
| باکتری‌های معمولی | ۰/۹۱ |
| مخمرهای معمولی | ۰/۸۸ |
| کپک معمولی | ۰/۸۰ |
| باکتری نمک دوست (هالوفیل) | ۰/۷۵ |
| کیک خشکی دوست | ۰/۶۵ |
| مخمر اسموفیل | ۰/۶ |
| فعالیت بیشتر آنزیم‌ها | ۰/۸۵ |
| آنزیم لیپاز | ۰/۳ – ۰/۱ |
– قدرت اکسیداسیون و احیا: درجه اکسیداسیون در یک ماده غذایی، به وسیله ظرفیت اکسیداسیون و احیا که واحد آن میلی ولت است و اختصارا Eh نامیده می‌شود، تعیین می‌گردد. از آنجا که Eh بر روی متابولیسم میکروارگانیسم‌ها مؤثر است میزان آن در یک ماده غذایی یکی از عوامل مؤثر در تعیین فلور میکروبی می‌باشد. غذاهایی که دارای ترکیبات احیاکننده می‌باشند، دارای قدرت احیاکنندگی هستند برعکس چنانچه ترکیباتی در ماده غذایی موجود باشد که اکسیژن در اختیار میکروارگانیسم‌ها قرار دهد آن ماده غذایی اکسید کننده بوده، قدرت اکسید کنندگی آن بالاست. از این رو، غذاهایی که دارای قدرت بالایی هستند رشد میکروارگانیسم‌های هوازی و غذاهای دارای قدرت Eh پایین، رشد میکروارگانیسم‌های غیر هوازی را تسهیل می‌نمایند. بنابراین میکروارگانیسم‌های هوازی محتاج Eh مثبت و بی هوازی نیازمند Eh منفی هستند. اندازه Eh معمولا بین ۵۰۰ میلی ولت برای اکسید کننده‌ها و ۶۰۰- میلی ولت برای احیاکننده‌ها متغیر است. در تکنولوژی مواد غذایی می توان به منظور جلوگیری از اکسیداسیون و فساد، میزان Eh را پایین آورد.
– عوامل بازدارنده رشد: رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها در اثر حضور مواد بازدارنده که به طور طبیعی در محیط رشد حضور دارند و یا اینکه به آن اضافه شده است، کند و به طور کامل متوقف می‌گردد مانند آنتی بیوتیکها.
