Mikrobien kasvua edistävät tekijät

Mikrobien elinympäristössä tulee olla sopivassa määrin lämpöä, ravintoa, kosteutta, happea ja happamuutta. Mikrobien lisääntyminen estyy tai hidastuu, jos jokin tekijöistä puuttuu kokonaan tai on kaukana normaaliarvosta. Elintarvikkeet tarjoavat lähes kaikille mikrobeille sopivia ravinteita ja toimivat näin ollen hyvinä mikrobeiden kasvualustoina. Käytännössä mikrobien kasvua elintarvikkeissa voidaan parhaiten rajoittaa vaikuttamalla lämpötilaan. Elintarvikkeiden kosteuteen, hapen määrään ja happamuuteen voidaan vaikuttaa vain rajoitetusti.


Lämpötila

Jokaisella mikrobilla on oma optimilämpötilansa eli paras mahdollinen lämpötila, jossa kasvu ja lisääntyminen ovat nopeinta. On kuitenkin tärkeää muistaa, että useat mikrobit voivat lisääntyä hyvinkin kaukana optimilämpötilastaan, joskin niiden lisääntyminen on huomattavasti hitaampaa kuin optimilämpötilassa. Elintarvikkeissa lisääntyvistä taudinaiheuttajabakteereista listeria ja yersinia ovat kylmässä viihtyviä. Osa niiden kannoista pystyy lisääntymään jopa 0 celsiusasteessa.

Tärkein keino hidastaa tai estää mikrobien lisääntymistä elintarvikkeissa on riittävän korkeiden tai alhaisten lämpötilojen käyttö. Riittävä kuumennus tuhoaa mikrobit. Riittävän alhainen lämpötila hidastaa mikrobien kasvua mutta ei tuhoa niitä. Ruoka tulee kypsentää vähintään +70 celsiusasteeseen, siipikarjan liha vähintään +75 celsiusasteeseen. Valmis ruoka tulee pitää ennen tarjoilua yli +60 celsiusasteessa tai jäähdyttää mahdollisimman nopeasti, vähintään neljässä tunnissa alle +6 celsiusasteeseen ja sen jälkeen säilyttää jääkaappilämpötilassa, mieluiten +2–+5 celsiusasteessa. Uudelleen lämmitettävä ruoka tulee kuumentaa yli +70 celsiusasteeseen.

Happi
Useimmat mikrobit tarvitsevat happea. Esimerkiksi tavallisimmat elintarvikkeita pilaavat bakteerit ovat happea tarvitsevia eli aerobeja. Hapettomissa olosuhteissa viihtyviä eli anaerobibakteereja ovat Clostridium-suvun bakteerit, jotka voivat aiheuttaa vakaviakin ruokamyrkytyksiä. Eräät bakteerit pystyvät lisääntymään sekä happipitoisessa että hapettomassa ympäristössä, ja niitä kutsutaankin fakultatiivisesti anaerobeiksi. Monet ruokamyrkytysbakteerit kuuluvat näihin. Mikroaerofiiliset bakteerit tarvitsevat happea mutta vähemmän kuin ilmakehän happipitoisuuden.

Homeet tarvitsevat ehdottomasti happea kasvuunsa. Sen vuoksi homeet kasvavatkin elintarvikkeiden pinnoilla. Myös hiivat tarvitsevat happea lisääntyäkseen, mutta ne pystyvät toimimaan myös hapettomissa olosuhteissa mm. muodostaen anaerobisessa ympäristössä käymisen avulla alkoholia.

Elintarvikkeen säilyvyyttä voidaan parantaa pakkaamalla elintarvike vakuumiin eli poistamalla elintarvikepakkauksesta ilma. Pakkaukseen voidaan ilman poistamisen jälkeen lisätä erilaisia hiilidioksidin, hapen, typen ja/tai hiilimonoksidin sekoituksia, joita kutsutaan suojakaasuiksi. Hapen poistaminen ja/tai hiilidioksidin lisääminen elintarvikkeen pakkaukseen vähentää tehokkaasti aerobien pilaajamikrobien kasvua elintarvikkeessa, etenkin liha- ja kalatuotteissa. Vakuumi- ja suojakaasupakkauksia on kuitenkin säilytettävä huolellisesti kylmässä, koska hapettomia ja vähähappisia olosuhteita sietävät pilaajamikrobit tai ruokamyrkytysten aiheuttajat voivat  lisääntyä niissä.


Kosteus
Elintarvikkeiden kuivaaminen on eräs vanhimmista säilöntämenetelmistä. Kuivattaessa mikrobien kasvulle välttämättömän veden määrä vähenee. Kaikki mikrobit tarvitsevat tietyn määrän kosteutta. Mikrobien toiminta ei kuitenkaan riipu elintarvikkeen kokonaisvesipitoisuudesta vaan siitä, kuinka helposti elintarvikkeessa oleva vesi on käytettävissä eli veden aktiivisuudesta. Veden aktiivisuudella (a w) tarkoitetaan vapaan veden määrää.

Mitä enemmän veteen on liuennut erilaisia kemiallisia aineita, kuten suoloja tai sokereita, sitä pienempi on veden aktiivisuus. Puhtaan veden vesiaktiivisuus on 1,0. Useimpien tuoreiden elintarvikkeiden vesiaktiivisuus on 0,79–0,99. Raa’an lihan ja kalan vesiaktiivisuus on suurin. Voimakkaasti sokeroitujen tai suolattujen elintarvikkeiden a w-arvo on noin 0,80 ja kuivattujen elintarvikkeiden 0,70 tai alle, esimerkiksi kuivatun viljan aw on 0,10. Voimakkaasti suolatuissa, sokeroiduissa tai kuivatuissa valmisteissa mikrobit eivät pysty kasvamaan. Poikkeuksen muodostavat suolahaluiset eli halofiiliset bakteerit, jotka pystyvät kasvamaan suolaisessa ympäristössä. Tällaisia bakteereja ovat mm. vibriot. Myös Listeria monocytogenes -bakteeri pystyy lisääntymään jopa 10 %:n suolapitoisuudessa.

Useimmat ruokamyrkytyksiä aiheuttavat bakteerit vaativat lisääntyäkseen korkeaa ympäristön vesiaktiivisuutta, yleensä yli 0,95, ja useimmat elintarvikkeita pilaavat bakteerit vähintään 0,90. Homeet tarvitsevat vähemmän vapaata vettä kuin muut mikrobit, ja homeet lisääntyvät kuivissakin olosuhteissa, jopa arvossa 0,80. Hiivat tarvitsevat kosteutta enemmän kuin homeet, vähintään 0,88.


Happamuus
Mikrobien kasvupaikan happamuus vaikuttaa mikrobien kasvuun. Aineiden happamuutta kuvataan pH-asteikolla 1–14. pH 7 on neutraali, ja mentäessä tästä asteikossa alaspäin (pienempiin lukuarvoihin) happamuus lisääntyy. Ylöspäin mentäessä taas emäksisyys kasvaa.

Useimmat mikrobit, etenkin ruokamyrkytyksiä aiheuttavat, kasvavat parhaiten neutraalissa ympäristössä, pH-alueella 6,6–7,5. Bakteerien kasvu on pH:n suhteen rajoittuneempaa kuin hiivojen ja homeiden kasvu. Vain harvat bakteerit kasvavat alle pH:ssa 4. Homeet viihtyvät happamissa olosuhteissa hyvin, ja niiden suostuisin kasvualue on pH 3–5. Hiivat viihtyvät parhaiten pH:ssa 5.

Suurin osa elintarvikkeista on happamuudeltaan neutraaleja. Lihan, kalan ja äyriäisten pH on yleensä vähintään 5,6 ja maidon noin 6. Hedelmät, mehut, etikka ja viinit ovat hyvin säilyviä nimenomaan happamuutensa ansiosta. Näitä tuotteita pilaavat lähinnä homeet, joiden kasvua ei edes pH alle 3,5 estä. Vihannesten pH on huomattavasti suurempi kuin hedelmien, ja niitä pilaavat hiivojen ja homeiden lisäksi myös bakteerit. Happamuudella on merkitystä myös lihan ja kalan mikrobiologiseen laatuun. Jos lihan pH jää teurastuksen jälkeen liian suureksi, lihan laatu ja säilyvyys heikkenevät.

Osa elintarvikkeista on luonnostaan happamia, ja osassa taas happamuus muodostuu mikrobitoiminnan tuloksena. Tällaista mikrobitoiminnan aiheuttamaa biologista happamuutta on esim. piimätuotteissa, hapankaalissa ja kestomakkarassa. Happoa voidaan myös lisätä elintarvikkeeseen säilyvyyden parantamiseksi, esimerkkinä mainittakoon etikkasäilykkeet.