Hodnota pH

Růst mikroorganismů

Růst mikroorganismů i jejich biochemická aktivita jsou silně ovlivněny koncentrací vodíkových iontů v prostředí (pH). Každý mikrobiální druh se může rozmnožovat pouze v určitém rozmezí pH. Pro optimální růst většiny bakterií a kvasinek je toto rozmezí poměrně úzké, zatímco u většiny plísní je podstatně širší. Extrémní pH může mikroorganismy usmrtit.

Růst bakterií

Většina bakterií roste v neutrálním nebo slabě alkalickém pH.

Mezi bakterie přežívající extrémní pH patří střevní bakterie (odolávají velmi nízkému pH žaludečních šťáv i alkalickému pH žluči). Kyselé pH přežívají také druhy tvořící jako hlavní produkty metabolismu kyseliny (octové, mléčné nebo propionové bakterie), při příliš nízkém pH se ovšem přestávají pomnožovat a ustává jejich metabolická činnost.

Naproti tomu hnilobné bakterie jsou velmi citlivé k nízkému pH, čehož se využívá při konzervaci potravin (marinované ryby, zelenina v kyselém nálevu nebo mléčně zkvašená zelenina). Minimální hodnota pH pro většinu bakterií, které se podílí na kažení potravin je 4,4 – 4,6.

Například syrové kravské mléko má hodnotu pH mezi 6,5 – 6,7, což se blíží neutrální hodnotě pH. Vlivem bakterií mléčného kvašení, které jsou v syrovém mléce přirozeně přítomné, se při teplotě 28 – 30 °C, v důsledku rychlé fermentace disacharidu laktosy, sníží jeho hodnota pH na 4,0 a nižší již za 16 až 20 hodin.

Růst kvasinek a plísní

Kvasinky vyžadují pro růst kyselé prostředí (optimum pH 4,2 – 5,5) a již slabě alkalické prostředí zastavuje jejich růst.

Optimální pH většiny plísní je poblíž neutrálního bodu, avšak mohou se rozmnožovat ve velmi širokém rozmezí pH (1,2 – 11,0). Při silně kyselém pH prostředí (do 2,0) se rozmnožují druhy tvořící značné množství organických kyselin (např. některá penicilia či aspergily).

Hodnota pH potraviny

Hodnota pH potraviny může určovat typy mikroorganismů, které jsou schopny se v dané potravině rozmnožovat, stávat se dominantními a případně působit kažení, žádoucí fermentaci nebo mohou představovat zdravotní riziko. Řada potravin je přirozeně kyselých (fermentované výrobky, kysané zelí, atd.), kyseliny mohou být do potravin záměrně přidávány nebo jsou produkovány enzymatickou činností mikroorganismů.

(zdroj: Görner, F. a Valík, Ľ. Aplikovaná mikrobiológia požívatín, 2004)

Stanovení pH

Faktor pH nabývá hodnot od 0 do 14 a je definován jako záporně vzatý dekadický logaritmus koncentrace oxoniových kationtů: pH = ˗log [H₃O⁺]. Neutrální pH se pohybuje kolem hodnot 7, „kyselejší“ potraviny mají hodnoty nižší, „zásaditější“ naopak vyšší. Princip stanovení pH spočívá v měření potenciálu vznikajícího na rozhraní dvou fází oddělených membránou měřící skleněné elektrody, ponořené do vyšetřovaného vzorku extraktu nebo vzorku. Tento potenciál se snímá v porovnání s konstantním potenciálem druhé – referentní elektrody (např. kalomelové nebo argentochloridové). Měření pH lze provádět ve výluhu (zpravidla 10% vodní výluh rozmělněné potraviny) nebo vpichem (u vzorků tuhé konzistence – např. vpichem přímo do svalové tkáně).

Co hodnota ph ovliňuje?

Hodnota pH ovlivňuje:

• rozmnožování bakterií, rychlost růstu, vitalitu

• intenzitu a charakter metabolismu

• permeabilitu cytoplasmatické membrány

• odolnost buněk ke zvýšených teplotám (je tím menší, čím větší je odchylka od optimálního pH, platí pro vegetativní buňky i pro spory)

• kyselé pH (<4,0) zabraňuje klíčení spór (kyselé potraviny o pH nižším než 4,0 např. ovocné kompoty a šťávy či zelenina v kyselém nálevu se sterilizují teplotami do 100 °C, neboť přežívající bakteriální spory zde nemohou vyklíčit)

• dochází ke změně dostupnosti kovových iontů v alkalickém prostředí (např. hořčík a fosfor tvoří při vyšším pH nerozpustné komplexy, i když se při nižším pH vyskytují ve volné formě; také železo, zinek a vápník se v alkalickém prostředí stávají nerozpustnými)

Vliv kyselin na růst mikroorganismů

Při hodnocení inhibičního vlivu kyselého prostředí je třeba rozlišit vliv nízké hodnoty pH a vliv kyseliny, kterou byla tato hodnota snížena.

Metabolismus a růst bakterií je inhibován nejen nízkými hodnotami pH (volnými H⁺ ionty), ale také molekulami v kyselém prostředí nedisociovaných slabých organických kyselin. Ty, protože jsou bez náboje, lehce přechází přes lipidovou část cytoplazmatické membrány do bakteriální buňky.

Nižší mastné kyseliny - kyselina mléčná a octová způsobují okyselení obsahu bakteriální buňky a/nebo inhibici metabolismu a transportu živin. Při stejné hodnotě pH mají slabé organické kyseliny na růst a metabolismus bakterií silnější inhibiční účinek než silné disociované kyselina (např. HCl).