Как и в любой кинетике, температура оказывает влияние на константы скорости кинетических уравнений роста микроорганизмов. В принципе любая из констант в той или иной мере может быть подвержена влиянию температуры.
Однако в кинетических уравнениях для роста чаще всего полагают, что температура влияет на максимальную удельную скорость роста μm, а на величины KS, Ki и т.д. – в меньшей степени.
По аналогии с химической кинетикой температурное влияние часто пытаются описывать законом Аррениуса:
(8.55)
где μ,m0 – предэкспоненциальный множитель; E – энергия активации; R – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура.
Проблема состоит в том, что данное уравнение описывает только увеличение скорости роста и совсем не учитывает того обстоятельства, что реально зависимость роста микроорганизмов от температуры имеет характер кривой с экстремумом (рис. 8.19).
Рис. 8.19. Типичный характер зависимости максимальной роста микроорганизмов μm от температуры T
При этом правая ветвь этой кривой (ниспадающая) значительно более крутая, чем левая (восходящая).
Это можно объяснить все той же теорией об одновременно протекающих в клетке процессах синтеза и распада клеточного материала. При этом зависимость «объединенной» константы μm от температуры отображает разность двух сопряженных процессов, каждый из которых подчиняется закону Аррениуса, что можно описать уравнением
(8-56)
где μ1 и μ2 – соответственно предэкспоненциальные множители для синтеза и распада биомассы; Е1 и E2 – энергии активации этих процессов.
Часто для этой цели используют более простые эмпирические зависимости:
μm = μ0 + μ1T + μ2Τ2, (8.57)
где μ0, μ1 и μ2 – коэффициенты, найденные путем обработки экспериментальных данных.
Надо сказать, что такое уравнение описывает только симметричные зависимости. Поэтому приходится применять уравнения более высоких порядков – третьего или даже четвертого:
μm = μ0 + μ1T + μ2Τ2 + μ3T3+ μ4T4+ ... (8.58)
Само же положение оптимального диапазона температур для разных микроорганизмов может быть различным. Диапазон температур 20–40 0C характеризуется хорошим ростом большинства микроорганизмов-мезофилов, диапазон 0–20 °C – псих- рофилов, диапазон выше 40 °C и вплоть до 80 °C соответствует термофилам.