Общая микробиология Лекция 2

Общая микробиология
Лекция №1.
1.Предмет и задачи дисциплины. Возникновение и развитие микробиологии. Л.
Пастер-основоположник микробиологии
2.Положение микроорганизмов в природе. Мир микроорганизмов, общие
признаки и разнообразие.
3.Вирусы и фаги. Характеристика и значение.
Микробиология (mikrobiologia) – наука о мельчайших, невидных
невооруженным глазом организмах, названных микробами или микроорганизмами.
Стало быть, она изучает закономерности их жизни, развития, а так же те изменения,
которые она вызывает в организме человека, животных, растений и в неживой
природе.
Микробиология как наука находится в тесной зависимости от способов
производства, запросов практики. В этой связи микробиология дифференцировалась
на общую, сельскохозяйственную, техническую (промышленную), медицинскую,
санитарную и ветеринарную. А в настоящее время образовалась морская и
космическая микробиология.
В свою очередь медицинская подразделяется на бактериологию, вирусологию,
иммунологию-механизм защиты организма от патогенных и непатогенных агентов,
протозоологию - одноклеточные организмы.
Промышленная микробиология- это наука о важнейших микробиологических
процессах и их практическом применении для получения ценных продуктов
жизнедеятельности микроорганизмов, их биомассе - важнейший белковый продукт.
Необходимо отметить, что за долго до открытия микроорганизмов человечеству
были известны некоторые процессы, вызываемые их жизнедеятельностью:
брожение виноградного сока, молока, теста и т. д. На заре развития цивилизации
человек изготовлял виноградное вино, кумыс, кислое молоко. В древнейшие
времена врачи и естествоиспытатели стремились выяснить причины инфекционных
болезней.
Ощутимым толчком к развитию микробиологии явилась работа
Голландского ученого А. Левенгука(1632-1723),он изготовил микроскоп, в котором
увидел, при увеличении в160-300 раз” живых маленьких зверьков” animaccula viva.
Однако, в основном, только с именем французского ученого, химика и
микробиолога Л. Пастера (1822-1895) связанны важнейшие открытия в области
микробиологии.
“Природу заразных болезней поймет тот, кто объяснит природу брожения
заявил Л. Пастер ”. это он доказал ферментативную природу спиртового ,
молочнокислого и маслянокислого брожения.
Огромное значение имеют работы Л. Пастера о болезнях вина, пива,
шелковичных червей и мерах борьбы с ними. Л. Пастер впервые в мировой практике
положил начало применению предохранительных прививок. Он получил вакцины
против куриной холеры, сибирской язвы и бешенства. Л. Пастер доказал, что
самопроизвольного зарождения живых существ не происходит…
В этот период английский ученый- хирург ввел в хирургию антисептики
(дезинфицирующие вещества).
Роберт Кох – имя без которого наше повествование было бы неполным. Он
открыл возбудителя туберкулеза. Но получив туберкулин Р.Кох долгое время
ошибался, считая, что получил вакцину.
Не малую лепту в развитие микробиологии внес наши отечественные ученые:
Мечников, Виноградский и др. классические исследования Мечникова стали
основой создания учения о фагоцитозе - это новый этап в развитии медицины. Он
открыл и изучил процесс внутриклеточного пищеварения. Учение о фагоцитозе
стало основой для понимания сущности воспаления.
Мечниковым и Пастером было положено начало учения об антагонизме
микробов- получение антибиотиков.
Важной стала ветеринарная микробиология, ибо есть антропозоонозные
заболевания, но есть и антрополозные.
Сельскохозяйственная микробиология – использование микроорганизмов в
разложении и минерализации органических веществ.
Техническая микробиология - в настоящее время превратилась в мощную
производительную силу (продукты
биологического синтеза). Применение
микроорганизмов в металлургии. Микробы способны растворять металлы, т. е.
переводить их в раствор. Извлекают металл из бедных руд.
Микробы санитары (редуценты). Они очищают землю, разлогая трупы
животных, остатки растений.
Мир микроорганизмов сложен и разнообразен, они очень широко
распространены в природе. Они вездесущи. Микробы вторгаются в жизнь человекато как друзья, то как враги. В огромном количестве встречаются в пище, в воде,
которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим. Большинство микроорганизмов
в отличии от макроорганизмов одноклеточные. Но в систематическом виде
отношении микроорганизмы не представляют собой единой группы.
Микроорганизмы подразделяются на эукариот и прокариот. К первым
относятся многие водоросли, грибы простейшие. По строению клеток они не
отличаются принципиально от макроорганизмов, включая высшие растения и
животных, которые так же яв-ся эукариотами. Для эукариот характерно наличие в
клетках ядра, окружного мембранной и содержащего набор хромосом, в которых
находится ДНК, несущая основную генетическую информацию.
Кроме того клетки эукариот имеют развитый эндоплазматический ретикулум,
митохондрии (фотосинтезирующие формы и хлоропласты), а также другие
органеллы, рибосомы.
Прокариоты , или бактерии. Организация их клеток более проста чем, у
эукариот. ядро прокариот называемая часто нуклеидом , не окружено мембраной и
представлена одной молекулой ДНК кольцевого характера.
Эндоплазматический ретикул, митохондрии и другие обособленные органеллы
, свойственные эукариотам у прокариот отсутствует, а их функции выполняет
клеточная мембрана. Таким образом, клетки прокариот не имеет оформленного
ядра. Иными словами генетический материал (ДНК) прокариот находится прямо в
цитоплазме и не окружен ядерной мембраной. В то же время у эукариот имеется
настоящее ядро, т.е. у них генетический материал окружен двойной мембраной и
образует вполне определенную клеточную структуру.
Вирусы стоят на самой границе между живым и не живым они не проявляют
каких-либо признаков живого вне клеток. Возрастающий интерес к вирусам
обусловлен тем что они являются возбудителями многих инфекционных
заболеваний. Черная оспа , уносившая в прошлом миллионы жизней и побежденная
в наши дни , является вирусным заболеванием. Грипп , опухоли это далеко не
полный перечень заболевания человека . животных и растений , где возбудителем
является вирус.
Вирусы были открыты в конце 19 века. Они представляют собой особую группу
не клеточных форм жизни, обладающих собственным геномом, способных к
воспроизведению в клетках все6х видов организмов. Они являются
внутриклеточными паразитами человека, животных, насекомых, растений, грибов и
бактерий. Вирусы подразделяются на 2 группы: ДНК-содержащие и РНКсодержащие. По форме вирусы на: сферическую, палочковидную и кубоидальную.
Вирусам. Как и другим живым системам, присущие все атрибуты жизни:
способность к эволюции, саморепродукции изменчивости передачи генетической
информации, специфичность взаимодействия с клетками хозяев. Отмеченные
особенности характерны для вирусов животных, растений и бактекрий. Последние
называются бактериофагами. Бактериофаг был обнаружен как агент вызывающий
лизис бактерий; этот агент воспроизводится (увеличивается в количестве) при
лизисе чувствительных к нему бактерий.
Разные организмы образовывают специфичность действия, они действуют на
бактерии лишь определенного вида. Фаговые частицы адсорбируются на
поверхности бактерий, прикрепляясь к ее оболочке своими хвостами. Зараженная
бактерия через 15-45 мин. Освобождают 100 и больше зрелых частиц следующего
поколения фага.
Электронномикроскопические наблюдения показывают, что целиком фаговая
частица не проходит внутрь бактерии, в бактерию вводятся лишь какая-то ее часть.
И так вирусы оказываются наиболее просто организованными из микроорганизмов.
Фаги могут причинить ощутимый экономический ущерб производству. В отраслях
промышленности, где производство ведется в открытых емкостях, фаг может
попадать в них из воздуха. При сыроделии, виноделии фаги вызываются в
основном органами, попавшими из внешней среды. Чтобы не допустить лизис
необходимо использовать комплекс специально разработанных мер. Однако при
нарушении технологических условий лизис может быть вызван экзогенными
органами. Но лизис может наступить и при условии абсолютной стерильности. В
этом случае основным источником фаголизиса должны быть фаги, имеющие
эндогенное происхождение. Обнаружение фага на производстве и сравнение его уже
с известными, ранее встречавшимися на данном производстве фагами, являются
решающими условиями для выявления путем попадания данного фага на
производство, и для выбора соответствующих мер защиты.
На производстве необходимо систематически регистрировать данные о наличии
и кол-ве фагов, активных в отношении используемого на данном предприятии
продуцента. Это фаговый профилактический завод (ФПЗ)- дает оценку фагового
фона на данном производстве.
Общая микробиология
Лекция №2
1.Классификация микроорганизмов. Морфология микроорганизмов. Бактерии.
Формы бактерий. Размеры.
2.строение клетки бактерий. Подвижность и размножение бактерий.
Спорообразование.
3.Питание микроорганизмов. Поступление питательных веществ в клетку.
При классификации микроорганизмов встречается много трудностей, а
полученные данные иногда бывают противоречивы.
Считается, что развитие живого шло от простых к более сложным организмам.
В начале появились вирусы (РНК-содержащие, затем ДНК- содержащие) за ними,
микоплазмы, бактерии, низшие и высшие грибы, сине – зеленые растения, наконец,
животные.
В начале в основу классификации микроорганизмов были положены
морфологические признаки. В 1895 г. Лемен и Невмен попытались объединить
микроорганизмы в три группы: шаровидные, палочковидные и извитые. Однако
выяснилось, что одних каких – нибудь признаков недостаточно.
В настоящее время для
этой цели используют комплекс признаков :
фенотипические, а так же генотипические.
Следует отметить, что геносистематика позволяет определить микроорганизмы
не по сходству, а по родству. В медицинской микробиологии принята
международная классификация представленная Д.Берги: все микроорганизмы
объединены в царство прокариоты,
в которое включены два отдела: 1цианобактерии, или сине-зеленые водоросли, 2- бактерии.
Н.А. Красильников в книге «определитель бактерий и актиномицетов» делит
всех на две группы:
1)организмы, образующие хлорофилл;
2)бесхлорофилльные организмы. В последних различают четыре особенных
класса: актиномицеты, бактерии, миксобактерии, спирохеты. Для обозначения
микроорганизмов принята двойная номенклатура- название рода и вида. Основной
таксонометрической единицей является вид. Вид-Род- семейство. Вид- это
совокупность популяций, имеющих общее происхождение и генотип,
морфологические, физиологические и другие признаки, способные в определенных
условиях вызывать одинаковые процессы.
Культура - микроорганизмы, выращенные на питательной среде. Штаммкультура одного и того же вида, выделенная из разных сред и отличающимися
незначительными изменениями свойств. Клон- культура микроорганизмов,
выделенная из одной клетки.
Форма микробов- в основном одноклеточные бесхлорофилльные организмы
прокариотического типа. Различают: шаровидные, палочковидные и извитые.между
основными типами есть и переходные(коккобактерии).
Шаровидные
напоминают
шар,
но
бывают
овальные,
плоские,
односторонневогнутые или вытянутые.
Такая форма образуется при делении. Если они парные называютсядиплококки. Если же деление происходит последовательно и клетки соединены в
виде цепочки - это стрептококки. Если располагаются по четыре- тетракокки.
Таксинообразные - сарцины. Скопление напоминающее гроздью виноградастаорилокки.
Палочковидные, или цилиндрические- делят на бактерии и бациллы. Первые
спор не образуют. Бациллы образуют споры.
Палочковидные
микроорганизмы, образующие споры, представлены
бациллами и клостридиями.
Клостридии- анаэробы.
Бактерии обычно принято называть микроорганизмы или микробы.
Извитые формы микробов делят на :
1)
вибрионы
2)
спириллы
3)
спирохеты
Следует отметить, что спирохеты занимают промежуточное положение
между бактериями и простейшими. Микобактерии-палочки боковыми
выростами.
Нитчатые бактерии - многоклеточные организмы, имеющие форму нити.
Миксобактерии - скользящие микробы, в виде палочек или веретена.
Размеры микробов определяются в микрометрах. Диаметр шаровидных 0,7-1,2
мкм. Длина палочковидных 1-10 мкм, ширина 0,5-1 мкм. Вирусы определяются в
нанометрах. Нитчатые формы достигают в длину нескольких десятков
микрометров. В одной капле воды может вместиться, несколько миллионов
микробов.
Строение микробных клеток
Появление электронного микроскопа стало возможным глубже проникнуть в
микромир. Стало известно, что микробные клетки имеют такое же сложное
строение, как и клетки животных и растений. Микробная клетка окружена
оболочкой. В ней различают: капсулу, клеточную стенку и цитоплазматическую
мембрану. Оболочка выполняет защитную функцию и через нее осуществляется
обмен веществ.
Капсула предохраняет клетку от высыхания, защищает ее от
неблагоприятных воздействий микроорганизма - фагоцитов, антител.
Клеточная стенка это основная структурная единица оболочки микробной
клетки. У грамм положительных микробов она имеет однородную структуру, у
грамм отрицательных состоит из нескольких слоев. У грамм положительных
микробов клеточная система обычно толще. Разный химический состав и
строение стенок клеток лежит в основе деления микробов на грамположительные
и грамотрицательные организмы.
При окрашивании по грамму грамположительные микробы в цвет основных
красителей, а грамотрицательные в красный.
Цитоплазматическая мембрана- располагается между клеточной стенкой и
цитоплазмой. Состоит она из 3 слоев: фосфолипидного и двух белковых.
Мембрана обеспечивает постоянство внутри клеточного осмотического
давления. Она регулирует процессы метаболизма клетки с окружающей средой.
Цитоплазма- содержимое клетки за исключением ядра. Представляет
коллоидную систему. В цитоплазме содержатся: рибосомы, мезосомы.
Рибосомы- место биосинтеза белка.
Мезосомы или митохондрии -это энергетические центры клетки. С помощью
ферментов в них проходит окисление жирных кислот- процесс дыхания.
Нуклеоид- ядерное вещество прокариотической клетки, в отличии от ядер
эукариотов не имеет ядерной мембраны. Состоит из нуклеотидов, главным
образом ДНК.. принимает участие в передаче наследственных признаков. Без
нуклеина клетка нежизнеспособна.
Спор. Некоторые бактерии образуют эндоспоры, устойчивые к нагреванию
сохраняются в почве до 100 лет. Попадая в благоприятные условия, спора
увеличивается в объеме, активизируются ферментные процессы и формируется
новая вегетативная клетка. Подвижность микробов обусловлена наличием
жгутиков. Достигнув определенных размеров, бактерии переходят к бесполому
размножению т.е. начинают делится с образование двух дочерних клеток.
Питание микроорганизмов- свойство живого организма- обмен веществ.
Включает 2 процесса:
1)поступление из окружающей среды питательных веществ.
2)выделение в окружающую среду продуктов жизнедеятельности, т.е.
ассимиляция и диссимиляция.
Микроорганизмы могут получать углерод из неорганических и органических
углеродсодержащих соединений в силу чего их делят на две большие группы:
Автотрофы- получают углерод из воздуха и создают органическое вещество
при помощи энергии солнца или энергии освободившейся в процессе окисления
некоторых минеральных соединений.
Гетеротрофы- микроорганизмы, которые для своего питания, используют
углерод из готовых органических соединений. Она включает в себя как
сапрофитов, так и паразитов.
Однако установить резкую грань между автотрофами и гетеротрофами не
всегда удается. Микробная клетка нуждается в минеральных веществах.
В процессе метаболизма микроорганизмы выделяют активаторы
биологических процессов.
Дрожжи, азотобактерии и другие микроорганизмы выделяют их в
окружающую среду, создавая тем самым благоприятные условия для развития
других существ.
Морфология грибов
Лекция №3
1.
2.
3.
4.
Актиномицеты, их характеристика.
Мицелиальные грибы. Строение грибов.
Рост и размножение грибов. Классификация.
Характеристика представителей классов грибов и их значение в пищевой
промышленности.
Актиномицеты или лучистые грибы. Это группа одноклеточных
грамположительных организмов. Они имеют ветвистую форму. Среди
актиномицетов имеются
сапрофиты,
которые принимают
участие в
почвообразованных процессах, но есть и другие, вызывающие инфекционные
заболевания. Актиномицеты представляют собой одну разветвленную клетку, споры
которой формируют мицелий. Мицелий может быть субстратный и воздушный. На
концах мицелия формируются споры. Именно они и обеспечивают размножение. У
актиномицетов мы находим признаки грибов и бактерий. В одном случае мы имеем
одноклеточный мицелий. С бактериями они сходны размерами. Окрашиваются
анилиновыми красителями и положительны по грамму, способность расти на
мясопептонном агаре при температуре 35-37 °С, имеют прокариотический тип
клетки. Как паразиты актиномицеты вызывают тяжелые заболевания у человека и
животных.
Мицелиальные грибы
Грибы- бесхлорофилльные растительные организмы, относятся к эукариотам.
Живут на поверхности различных субстратов. Для большинства грибов характерны
наличие грибницы, или мицелия. У них гетеротрофный тип питания. Размножение:
вегетативное, половое и бесполовое. Делятся на сапрофитов по типу питания.
Грибы поглощают питательные вещества, всасывая их всей поверхностью
путем диффузии. Это отличает их от животных, которые сначала проглатывают
пищу , а затем уже переваривают. Таким образом пищеварение у грибов высшее
осуществляемое ферментами.
Образование спор позволяет сапрофитам легко распространятся на другие
продукты.
Грибы- паразиты могут быть факультативными или облигатными, чаще
характеризуют на растениях, чем на животных. Облигатные паразиты, как правило,
не вызывают гибели своих хозяев, тогда как факультативные паразиты делают это
часто и потом живут сапрфитно на мертвых остатках.
В настоящее время они включают 5 классов: зигомицеты, аскомицеты,
базидомицеты, дейтеромицеты, хитридиомицеты.
Рассмотрим
представителей
некоторых
классов.
Зигомицетыэто
одноклеточные организмы с сильно развитыми мицелиями.
Размножаются половым и бесполовым путем: образуют вертикально растущие
шарыспорангиеносцы.
Они
обладают
отрицательным
геотропизмом.
Спорангиеносец превращается в спорангий. Протоплазма спорангия делится на
части, затем вокруг каждой такой части появляется своя клеточная стенка и
образуются споры, содержащая несколько ядер. При разрыве спорангия споры
выходят во внешнюю среду и попадая в благоприятные условия дают начало новой
плесени. Это обыкновенная хлебная плесень.
Половая стадия размножения у низших грибов начинается с формирования
половых клеток, или гамет, которые образуются в дифференцированных клеткахгаметангиях. После слияния ядер образуются зигоспоры, в которых находятся
множество диплоидных ядер.
Аскомицеты – сумчатые грибы. Это самая многочисленная и сравнительно
высокоорганизованная группа грибов- скмчатые грибы. К ним относятся дрожжи,
ряд обычных плесеней , настоящие мучнеросные грибы трюфели.
Это не образующие хлорофина одноклеточные грибы. Некоторые виды
продуцируют афлотоксин. К классу аскомицетов относят род пиницилиум. Имеет
широкое распространение в природе, его обнаруживают в кормах, молочных
продуктов, на влажных предметах. Некоторые виды используются для изготовления
пиницилина более 30 видов являются патогенными для человека . они вызывают
поражение кожи, ногтей , уха , верхних дыхательных путей и легких. Бесполое
размножение пиницилина осуществляется с помощью конидий. Это споры которые
образуются на конце особых гиор, называющиеся конидиеносцами. Они не
заключены в спорангии они свободно рассеиваются по мере созревания.
Базидиомицеты- это группа грибов столь же многочисленна. Это высшие грибы
, наиболее высокоорганизованные их большие “плодовые тела”сразу же обращают
на себя внимание будь то съедобные грибы или не съедобные. Сюда же входят
многочисленные абигатные паразиты. Следует отметить что мицелий шляпочных
грибов растет сопрофитно на органическом материале почвы и может жить там
много лет.
Значение грибов в пищевой промышленности.
Помимо тех процессов связанных с порчею продуктов питания вызываемые
грибами следует указать на то что грибы играют важную роль в ряде отраслей
пищевой промышленности. В настоящее время лимонную кислоту производят во
всех промышленно развитых странах методом биологического синтеза.
Основоположник микробиологии , выдающийся Л.Пастер более века тому
назад экспериментируя с дрожжами открыл микробиологический синтез белка из
аммиака и органических соединений не содержащих азота. В дальнейшем
микроорганизмы использовали как белковый компонент в питании.
В 1915 г. В германии производство дрожжей было доведено до 10 тысяч тонн
из мелассы.
Широкое применение находят дрожжи при производстве хлебопродуктов. При
приготовлении теста из пшеничной муки обычно применяют хлебопекарные
прессованные дрожжи. Их производят на специализированных дрожжевых заводах.
Пиво – слабоалкогольный напиток- получают путем сбраживания
специальными расами дрожжей. Хлебный квас- национальный напиток продукт
незаконченного спиртового и молочно-кислого брожения.
Дрожжи незаменимые обитатели молока и молочных продуктов. В свежем
молоке, спустя несколько часов % дрожжей от общего кол-ва микроорганизмов
составляет 13 %.
Дрожжи- необходимые компоненты заквасок, используемых для получения
кефира, кумыса, и др. напитков.
Спиртовое брожение лежит в основе получения дрожжевого молока и
различных напитков из сыворотки. С этой целью используют как
лактозосбраживающие виды дрожжей, так и виды, не способные использовать этот
сахар.
Строение и размножение дрожжей
Лекция №4
1. Дрожжи. Формы и размеры дрожжей. Строение дрожжевой клетки.
2. способы размножения дрожжей
3. характеристика дрожжей, имеющих промышленное значение.
Мы уже ранее отметили что дрожжи- одноклеточные грибные микроорганизмы,
способные расти на питательной среде, содержащей сахар и другие усвояемые или
углеродосодержащие вещества в аэробных условиях.
При образовании биомассы дрожжей протекают сложные ферментативные
реакции, обеспечивающие образование белка и витаминов из углеводов,
содержащихся в питательной среде.
Дрожжи относятся к классу грибов. Дрожжи в отличии от остальных грибов ,
яв-ся одноклеточными организмами, не образующими настоящего мицелия.
Клетки дрожжей округлой, овальной, или палочковидной формы, диаметром 412мкм. В световом микроскопе различимы оболочка дрожжевой клетки, цитоплазма
и вакуоль. На плотных питательных средах дрожжи растут в виде выпуклых,
округлых, гладких колоний пастообразной консистенции. Они обычно бесцветные
либо окрашены в желтовато оранжевый или ярко розовый цвет. по способу
вегетативного размножения дрожжи делятся на :
Размножающиеся почкованием- размножение начинается почкованием, а
завершается делением
с образованием перегородки. они представлены
немецилиальными одноклеточными организмами шаровидной и эллипсовидной
формы, размножение почкованием. Размер клеток от 2,5 до 30 мкм в длину, и от 2,510 мкм в диаметре. При неблагоприятных условиях формируют артроспоры и сумки
со спорами. В цитоплазме при этом содержится большое количество гликогена. При
попадании в благоприятные условия артроспоры переходят в вегетативные клетки.
Сумки со спорами возникают из клеток прекративших почкование. Они
развиваются на сахаросодержащих субстратах и ведут процесс спиртового
брожения.
Делением клетки перегородкой. Они включают две морфологические группы.
Эти дрожжи- палочковидные, клетки длиной 4-18 мкм, диаметром 3-5 мкм. При
неблагоприятных условиях происходит попарная коагуляция вегетативных клеток,
с образованием зиготы и последующим образованием сумки с 4 спорами. Дрожжи
этого типа энергичнее и полнее сбраживают солодовое сусло.
Дрожжи используемые для получения спирта,относятсяв основном к роду
размножающихся почкованием.
По поведению в бродящей среде дрожжи разделяют так же на хлопьевидные и
пылевидные. В основе этого разделения лежит различие в аглютимации клеток.
Хлопьевидные в конус брожения слипаются в комки и либо оседают на дно,
либо поднимаются на поверхность.
Пылевидные дрожи в течении всего процесса брожения находятся во
взвешенном состоянии. Клетки хлопьевидных дрожжей крупнее и тяжелее, чем
пылевидные.
Пылевидные дрожжи дают меньший прирост биомассы, но обладают более
высокой бродильной активностью и полнее сбраживают сусло.
Хлопьевидные дрожжи лучше создают аромат напитков. применение чистых
культур специально селикционированных микроорганизмов важнейший этап
борьбы за качество и чистоту процесса брожения.
Чистые культуры дрожжей размножают в производственных лабораториях на
оптимальных для их роста средах.
Когда наступает высокая физиологическая активность, культуры передают в
цех, где продолжают выращивать в дрожжерастительных аппаратах на
обогащенных производственных субстратах и затем используют в технологическом
процессе.
Создаются
условия
позволяющие
подавить
рост
вредных
микроорганизмов.
Следует учесть что в процессе длительного культивирования, в результате
спонтанного мутагенеза в дрожжевой популяции могут накапливается мутанты,
более приспособленные к условиям производства по сравнению с исходной расой.
Отбор новых рас дрожжей, в которых процесс брожения проходил с наиболее
высокими показателями. Расы дающие наилучшие показатели брожения, становятся
показательными и широко применяются в практике. Иногда, дрожжи обладающие
ценными производственными свойствами, удавалось выделять из природных
субстратов. В то же время попытки селикционировать дрожжи бродильных рас при
искусственном воздействии мутагенных факторов оканчивались неудачей.
В настоящее время при селекции рас дрожжей для ряда отраслей
промышленности с успехом применяют метод гибридизация. И конечно же методы
генетической открывают новые пути для получения новых рас дрожжей.
В заключении хочется отметить, что в ближайшее десятилетие метод получения
продуктов питания с использованием микроорганизмов. Думается что на смену
традиционным способам производства пищи постепенно придут биореакторы, в
которых будут расти клетки животных или растений или же микроорганизмы. Дело
в том, что выход продукции при использовании ферментов или биораекторов может
быть существенно выше, чем в сельском хозяйстве. Развитию этого направления
способствуют и все возрастающие конструкция за имеющиеся земельные ресурсы.
Яркий пример- производство лимонной кислоты. Сегодня ее получают главным
образом микробиологическим методом, а не из цитрусовых.
Физиология микробов.
Лекция №5
1.Характеристика составных частей микроорганизмов.
2.Конструктивный обмен. Использование углерода, азота. Факторы роста.
Биосинтез веществ.
3.Способы энергетического обмена. Дыхание и брожение.
4. Ферменты и их роль в превращении веществ микроорганизмами.
Чем глубже мы проникаем в тайну микроорганизмов тем больше мы
убеждаемся в том что нам необходимо знать не только морфологические
особенности но и те изменения которые они производят в природе, а это позволит
направленно воздействовать на них и регулировать физиологические процессы в
среде.
Химический состав микробов. Количество водя в капсульных бактериях
достигает 73,3 – 98,3 % в спорах до 50%.
Связанная вода входит в состав молекул белков, углеводов жиров и других
соединений.
Свободная вода служит средой, в которой происходит движение ионов и не
электрических зарядов.
Сухого вещества в микробах в среднем 15-25%. Органические вещества
представлены белками , нуклеиновыми кислотами , углеводами, липидами. Белки
среди органических веществ занимают первое место , они составляют половину
сухого вещества иногда доходит до 80%.в состав микробов входит до 15-20
аминокислот. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК. Углеводы в микробной клетке
представлены полисахаридами. Липиды их количество может колебаться от 3,8 до
40% . они входят в состав цитоплазматических мембран. Их больше содержится в
поверхностных слоях цитоплазмы и оболочки клетки , что повышает их
устойчивость во внешней среде.
Минеральные вещества в большом количестве встречаются: фосфор, калий ,
натрий, сера, кальций, магний, железо, хлор.
Азот входит в состав жизненно важных компонентов микробной клетки –
белков и нуклеиновых кислот.
Аминоафтотрофы- синтезируют белок из минеральных или простейших
соединений азота и из воздуха.
Аминогетеротрофы –они используют главным образом готовые аминокислоты.
Аминоафтотрофный тип питания свойственный большинству почвенных
микробов.
Аминогетеротрофные – патогенным или некоторым сапрофитом. Однако
резкую грань между ними проводить не всегда удается. Потребность
микроорганизмов в минеральных веществах не значительная , однако без некоторых
элементов не возможен рост и развитие микроорганизма.
Калий
активизирует
ферментативные
системы,
ускоряет
течение
физиологических процессов.
Магний входит в состав хлорофилла.
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот. Принимает активное участие в
дыхании.
Сера входит в состав аминокислот цистина и метионина.
Железо входит в состав дыхательных ферментов, ускоряет процессы окисления.
Микроэлементы - молибден , бор, марганец, кобальт, медь, являются
компонентами многих ферментов и витаминов.
Факторы роста.
Важное значение в увеличении массы микробных клеток играют активаторы.
По своему действию они напоминают витаминоподобные соединения. Большую
потребность в них испытывают и те микроорганизмы которые не способны
синтезировать микроорганизмы.
Дрожжи и азотобактерии не только обеспечивают себя биологически
активными вещ-ми , но и выделяют их в окружающую среду что способствует
развитию других микроорганизмов. В этой связи нашли применение в
промышленности пропионовокислые бактерии для полученя Витамина В12. в
условиях лаборатории культивирование микроорганизмов осуществляется на
искусственных питательных средах. При этом гетеротрофам необходима среда,
содержащая экстракт из мяса или бобов с добавлением пептина. Механизм
метаболизма у микробов.
Питательные вещества проникают внутрь клетки через всю поверхность. За
сутки микробная клетка употребляет питательных веществ в 20-30 раз больше своей
массы. Поступление питательных веществ это сложный физико-химический
процесс.
В метаболизме происходят два противоположных и вместе с тем единых
процесса: обмен конструктивный - анаболизм и энергетический- метаболизм.
Конструктивный обмен веществ протекает с поглощением свободной энергии,
для чего расходуется небольшое количество питательного материала.
Энергетический обмен служит для превращения энергии в форму, доступную для
превращения ее клеткой. Оба эти процесса связанны между собой.
Наиболее простой способ поступления питательных веществ в клетку это
пассивная диффузия, вследствие разности их концентраций, по обе стороны
цитоплазматической мембраны. При более высокой концентрации веществ в
окружающей среде происходит сморщивание цитоплазмы и отделение ее от
оболочки.
Деплазмиолиз - обратное явление, наблюдается при ничтожно малой
концентрации солей в окружающей среде. Жидкость проникает внутрь клетки и
среды не сравнивается.
Трудно растворимые и крупномолекулярные органические соединения
проникают в клетку после их гидролиза экзоферментами.
Дыхание микробов. Как известно атмосферный воздух содержит
приблизительно 78% азота , 20%кислорода и 0,03-0,09%углекислоты.газообразный
азот может быть использован только азотфиксирующими бактериями, углекислотаисточник углерода- утилизируется аутотрофными бактериями. Кислород играет
важную роль в метаболизме большинства видов бактерий, в дыхании и получении
энергии. Дыхание бактерий это сложный процесс, который сопровождается
выделением энергии, необходимой микроорганизмам для синтеза различных
органических соединений.
По типу дыхания микробов делят на аэробы, анаэробы и факультативных
анаэробов.
Анаэробное дыхание при наличии 20% кислорода микробы растут на
поверхности жидких или плотных питательных сред, содержат ферменты, с
помощью которых осуществляется перенос водорода.
Анаэробное дыхание осуществляется без участия молекулярного кислорода.
При анаэробном дыхании окисленные неорганические соединения легко отдают
кислород и превращаются в более восстановленные формы.
Ферменты и превращение веществ микроорганизмов.
В любом живом организме все время происходят сложные процессы
превращения веществ. При этом важную роль играют ферменты- биологические
катализаторы белковой природы.
Различают эндо- и экзоферменты микробов. Первые прочно связанны с
цитоплазмой. Они осуществляют дальнейшее разложение поступающих
питательных веществ, превращаясь в составные части клетки.
Экзоферменты выделяются в окружающую среду, где превращают питательные
вещества до более простых соединений, с последующим использованием.
Ферменты предложено называть по веществу, на которое они действуют с
добавлением окончания «аза»
Различают конститутивные ферменты, которые постоянно находятся в клетке
независимо от условий существования и наличия катализируемого субстратаосновные ферменты клеточного обмена.
Индуктивные- ферменты синтезируются только тогда , когда в них возникает
потребность; появляются только в присутствии соответствующего субстрата.
Специфичность действия одно из наиболее характерных свойств ферментов.
Ферменты термолабильны. При температуре 50-60°С снижают свою активность, при
80°С большинство из них инактивируются. При 100°С полностью разрушаются.
Ферменты действуют при определенном рН..
В настоящее время принято различать три группы ферментов: конститутивные
и индуцируемые, и репрессируемые.
К конститутивным относят ферменты, синтезируемые клеткой всегда в
одинаковом количестве, независимо от того, присутствует в среде данный субстрат
или нет.
К индуцирующим ферментам относят такие ферменты , синтез которых резко и
специфически усиливается в присутствии соответствующих субстратов, которые
принято называть индукторами.
Ферменты синтез которых подавляется в присутствии конечного продукта
соответствующей цепи реакций, называют репрессируемым.
Генетика микроорганизмов.
Лекция №6
1.Морфологические,культуральные и биологические изменения.
2.Фенотепические и генотипические изменения.
3.Мутации спонтанные, индуцированные, комбинативные изменения.
Генетика- наука о наследственности и изменчивости организмов. Чтобы
установить изменения у живых существ необходимо время, порою для этого не
хватает человеческой жизни. Принимая во внимание то, что микроорганизмы
быстро растут, они стали основными объектами генетических исследований.
Основоположник русской микробиологической науки И. И. Мечников и другие
исследователи подходили к изучению изменчивости с дарвиновских позиций. В
частности он писал: «Именно в области микробиологии была доказана возможность
изменения природы бактерий путем изменения внешних условий, причем можно
добиться стойких изменений, передаваемых по наследству». Многие другие
исследователи придерживались этой концепции. Но были и другие, они утверждали
постоянство микробных видов. Они отрицали их изменчивость под влиянием
условий внешней среды. Теория эволюционного изменения. Дальнейшие
исследования показали, под влиянием условий среды у организмов часто
появляются новые признаки, которые могут быть временными или постоянными,
передающимися по наследству. Микробы теряют вирулентность, приобретают
лекарственную устойчивость, изменяют морфологические и культуральные
свойства. Но? Березка на стене.
Морфологические изменения. Температура, химические вещества,
антибиотики и другие факторы среды могут вызвать изменения формы микробов.
Палочки принимают округлую форму, становится более длинными и толстыми,
образуют вздутие. Морфологические изменения чаще наблюдаются у старых
культур, когда в больших количествах накапливаются продукты жизнедеятельности
микроорганизмов.
Культуральные изменения. Одни и те же микробы в одинаковых условиях
могут иметь разные культуральные признаки.
Если среда плотная, гладкая(S- форма), то колонии образуются гладкие,
прозрачные с ровными краями. Если же среда шероховатая(R-форма), то колонии
шероховатые, непрозрачные, со складчатой поверхностью. Интересно то, что такие
культуры различаются не только по форме(росту), но и по другим признакам. Sформа более болезнетворная и характеризуется хорошими агглютинизирующими
свойствами. Такие изменения, при которых происходит разъединение, расщепление
признаков у микробов, называют диссоциацией. Полагают, что в её основе лежат
мутации.
Биологические изменения. Давно было замечено, что введение в организм
микробов, подвергнутых воздействию внешних факторов среды(температуры),
создают у животных невосприимчивость к повторным заражением. Наука враг
случайностей, ибо в жизни все причинно обусловлено.Поэтому неслучайно и то, что
Луи Пастер обратил внимание на пробирку с холерной культурой, забытая в
термостате, которая не вызвала заболевание у кур, но после введения в организм
создавалась невосприимчивость(иммунитет). В дальнейшем Л. Пастер проверил
свои выводы, и выращивая возбудителя сибирской язвы при температуре 42,5°С в
течении 12-21 суток, ему удалось ослабить культуру и получить вакцину. Примерно
таким же путем была получена после многократных пассажей, культура вируса
бешенства, спасшая жизнь 100 тысяч людей.
Таким образом, мы убеждаемся, что путем воздействия разных факторов можно
изменить биологические свойства микроорганизмов. В настоящие время мы
отмечаем
повышение устойчивости микробов к лекарственным веществам.
Некоторые из микробов даже питаются антибиотиками.
Формы изменчивости микроорганизмов. Теперь мы убедились, что
фенотипические изменения связаны с условиями среды, они не наследуются, хотя и
могут сохраняться длительное время.
К фенотипическим изменениям относят адаптацию и модификацию.
Адаптацияприспособление
микроорганизмов
к
условия
среды.
Приспособленные клетки размножаются, при воздействии на них антибиотиками, а
остальные погибают - это естественный отбор.
Модификация- изменение микроорганизмов под влиянием условий среды. Так,
добавление в среду кальция хлорида клетки кишечной палочки сильно
укорачиваются. Если из среды удалить это вещество, они вновь принимают
исходную форму. Стало быть, модификация – это реакция на внешние раздражение,
не связанные с нарушением физиологических процессов в организме.
Генотипические изменения. Ген- единица наследственности, которая
представляет собой участок молекулы геномной нуклеиновой кислоты (ДНК или
РНК). Геномная нуклеиновая кислота способна не только хранить, но и передавать
генетическую информацию. ДНК находится главным образом в нуклеоиде (ядре)
микробной клетки и расположена чаще в виде двойной спирали, где хранится
генетическая информация.
Генотипические или наследственные изменения - это следствие мутаций или
рекомбинации генов.
Мутации свойственны всем живым существам, в том числе и микроорганизмам.
Они появляются в результате изменения последовательности оснований ДНК, а
также нуклеидов в гене и передаются по наследству. Такой ген кодирует белок,
отличающийся от исходного по свойствам и функциям.
Какие мутации?
Спонтанные мутации - очень редки, примерно одна на сто тысяч, они
характеризуются изменением, какого- либо одного признака и обычно стабильны.
Индуцированные мутации или мутагенные мутации возникают вследствие
воздействии факторов среды. Они встречаются сравнительно часто. Мутагены
подразделяются на физические, химические и биологические. К физическим
относятся различного вида излучения: ультрафиолетовые, рентгеновские,
радиоактивные. Они вызывают повреждение генетического аппарата, изменение
признаков, свойств микробов.
К химическим - сильнодействующие вещества: отравляющие (иприт),
лекарственные (йод, перекись водорода), кислоты (азотистая) и другие.
Примером биологических мутагенов может быть ДНК. Так, при введении в
клетки эмбриона дрозофилы некоторых видов онковирусов, взрослые особи
приобретают новые признаки: на голове возникают необычные выросты или
углубления, а иногда исчезают глаза. Доказано, мутантное действие вирусов и
живых вакцин на млекопитающих. Они повреждают наследственный аппарат.
Вместе с тем разработана методика получения полезных признаков у
микроорганизмов. Таким образом, выделены высокоактивные штаммы продуктов,
антибиотиков и других веществ. В частности получены штаммы, которые повысили
биосинтез пенициллина в 10 тысяч раз, витамина B2(рибофлавин)- 20 тысяч,
витамина B12- в 50 тысяч раз. Этим же методом во много раз повысили выход
незаменимых аминокислот.
Комбинативные изменения появляются в результате трансформации,
трансдукции и конъюгации.
Трансформация- это процесс переноса участков генетического материала ДНК,
содержащего одну пару нуклеотидов, от клетки донора к клетке реципиента. При
этом происходит 5 стадий: 1- адсорбция ДНК на поверхности микробной клетки; 2проникновение ДНК в клетку реципиента; 3- спаривание внедрившейся ДНК с
хромосомными структурами клетки; 4- включение участка ДНК клетки донора в
хромосомные структуры реципиента;5- дальнейшие изменение нуклеида в ходе
последующих делений.
Трансформировать могут устойчивость и чувствительность к антибиотикам,
способность к синтезу ферментов и так далее. Трансформация происходит только
при определенных условиях. Оптимальная температура трансформации 29-32º С.
Таким образом, нуклеиновые кислоты - это носители наследственной информации.
Это величайшее достижение в биологической науке.
Трансдукция- это изменения, при котором генетический материал от клетки
донора к клетке реципиента переносит трансдуцирующий (умеренный) фаг, то есть
фаг, не вызывающий её разрушения.
Различают три типа трансдукции: общую, специфическую и абортивную. При
общей трансдукции может происходить перенос разных или нескольких признаков
одновременно.
Специфическая трансдукция характеризуется переносом только определенного
признака.
При абортивной трансдукции проявление нового признака не наблюдается.
Конъюгация- форма полового процесса, при которой происходит соединение
мужской и женской микробных клеток и обмен между ними ядерным веществом, а в
ядре, как известно, содержится ДНК. При этом генетический материал клеткидонора переходит в клетку - реципиента. В результате образуются формы с
признаками конъюгирующих клеток.
Кроме того, у грамотрицательных микроорганизмов обнаружены F- волоски цито плазматические выросты, которые выполняют функцию проводников
наследственного материала у конъюгирующих клеток. Клетки, выполняющие роль
донора, обозначают F+(мужские особи), а клетки, выполняющие роль реципиента F( женская особ). При скрещивании F+и F- образуется потомство, скрещивание же Fи F- не даёт его.
Практическое значение изменчивости микроорганизмов.
Как вы убедились изменчивость микроорганизмов можно успешно
пользоваться для получения продуцентов пенициллина, тетрациклина и других
антибиотиков.
В настоящее время получило развитие новое направление молекулярной
биологии - генная инженерия. Она занимается конструированием, выделением и
пересадкой определенных генов из одних клеток в другие. В результате клетки
приобретают новые свойства, которые затем можно использовать в народном
хозяйстве. Из организма человека выделен ген, синтезирующий инсулин и
перенесен в геном кишечной палочки. Такая бактерия способна вырабатывать
белковый гормон инсулин. Таким образом, можно получать достаточное количество
инсулина, которого так не хватает.
Все чаще появляются возбудители инфекционных болезней с нетипичными
признаками, что ведет к атипичному течению болезней и затрудняет их диагностику
клиническими и лабораторными методами.
Это оборотная сторона модели.
Генетические модифицированные источники пищи.
Перенос генов любого организма в клетку реципиента позволяет получить
растения, животные или микроорганизмы с рекомбинантными генами и,
соответственно, новыми свойствами. В 1994 году на продовольственных рынках
США появился томат Т. Модифиц. В дальнейшем разрешения для использования в
США, Японии в странах Европейского союза поступили кукуруза, соя, тыква,
сахарная свекла. В России использована модифицированная соя менее 40- 3-2. В
настоящее время сотни ГМИ пищи используются во всем мире. За последние 2 года
более чем в 20 раз увеличились площади возделываемых культур трансгенных
растений, в том числе сои, томатов, картофеля, эта тенденция прогрессирует.
Необходимо отметить трансгенный модификацию растения становятся
устойчивым к гербицидам, вирусам, приобретают новые потребительские
достоинства. При этом уменьшается количество применяемых гербицидов,
снижается их остаточное содержание в продукции, что ведет к повышению
качества продукции.
В США производится более 150 наименований ГМИ. Соя используется при
производстве более чем 3000 пищевых продуктов: супов, детских каш,
картофельных чипсов, маргаринов, салатных соусов, рыбных консервов и много
другого. Создан устойчивый к гербицидам рапс Бельгийской фирмой. В Австралии
получен
виноград,
из
которого производят
вино
с
улучшенными
органолептическими свойствами. Важное значение приобретают новые технологии
получения трансгенных сельскохозяйственных животных и птицы, направленных на
повышения продуктивности.
В странах Европейского союза, Австралии, новой Зеландии регистрация
продуктов, полученных с помощью” нетрадиционных” ферментов, является
обязательной.
В Российской академии сельскохозяйственных наук разработаны технологии
получения ряда генетически модифицированных сельскохозяйственных культур.
Ключевым моментом является изучение химического состава новой пищевой
продукции, при этом изучаются: биологический показатель крови, мочи,
морфологические исследования органов, иммунного статуса организма. Эти
исследования проводят на животных.
При необходимости проводят специальные исследования:
-изучение аллергических свойств;
-влияние возможных мутагенных и канцерогенных эффектов;
-оценка возможных отдаленных последствий, включая эмбриотоксическое.
Завершающий этап- испытание новой продукции на добровольцах.
Во всех странах регистрация ГМИ преследует одну цель - достоверно оценить
безопасность и полноценность новых аналогов традиционных продуктов.
Нежелательным эффектом ГМИ является возможность трансформации
переносимого генетического материала. С 1 июля 1999 года введен в действие
особый порядок медикобиологической оценки и регистрации пищевой продукции,
полученной из ГМИ, предусматривающей обязательную государственную
регистрацию пищевых продуктов и продовольственного сырья.
В России принят закон “О государственном регулировании в области генноинженерной деятельности” № 86- ФЗ на 05. 07. 96- согласно статье 4 закона, одной
из основных задач государственного регулирования является определение
механизма, обеспечивающего безопасность граждан и окружающей среды в
процессе осуществления генно- инженерной деятельности и использования её
результатов.
Физиология микробов.
Лекция №7
1. Размножение и рост микробов.
2. Основные принципы культивирования микробов.
3. Образование микробами пигментов, токсинов, ароматических и других
веществ.
4. Распространение микробов во внешней среде.
Размножение - это способность к самовоспроизведению, увеличения количества
особей на единицу объема.
Рост означает увеличение массы бактерий в результате синтеза клеточного
материала.
Бактерии размножаются простым делением – поперечным с формированием
многообразных сочетаний клеток.
В процессе бинарного деления бактерий важным условием является репликация
(удвоение) ДНК. Таким образом, каждая дочерняя клетка получает генетическую
информацию. После некоторого числа генераций клетки стареют и погибают.
Большинство видов бактерий бесполым путем (изоморфное деление). Однако у
бактерий выявлен редуцированный половой процесс, осуществляемый между
мужскими и женскими особями.
Скорость размножения бактерий в популяции различна. Зависит от вида
микробов, возраста культуры, питательной среды, температуры.
Большинство клеток делятся через 20 – 30 мин. У патогенных микробов,
которые адаптировались к организму животного или человека, размножение при 37
- 39°С происходит в несколько раз быстрее, чем при комнатной температуре.
Деление микробов может быть изоморфное, когда дочерние клетки имеют
одинаковые размеры и гетероморфное, когда одна из них больше другой.
Размножение микробов происходит хотя и быстро, ноне беспредельно. Так, по
расчетам Stent(a) одна кишечная палочка в активной фазе роста за 24 часа
культивирование при делении клеток через 20 мин. дала бы 2 27 потомков, масса
которых составила бы около 10 тыс.тонн.
Однако же, как известно, безграничного размножения микробов не происходит.
Размножение бактерий происходит по определенным закономерностям.
Размножение культуры микробов на несменяемой среде протекает неравномерно,
при этом выявляются несколько стадий по К. Д. Пяткину.
1.
Исходная стационарная фаза. Это время от момента посева
бактерий до начала роста.
2.
Фаза задержки размножения. Характеризуется повышением
скорости увеличения размера бактерий и слабым размножением.
3.
Клетки делятся с максимальной постоянной скоростью. В этой
фазе бактерии обладают наибольшей биохимической и биологической
активностью.
4.
Фаза отрицательного ускорения. Скорость перестает быть
максимальной.
5.
Стационарная фаза максимальна, когда число новых бактерий
почти равно числу отмерших.
6.
Фаза ускорения гибели: нарушается равновесие.
7.
Фаза логарифмической гибели. Отмирание особей происходит с
постоянной скоростью.
8.
Фаза уменьшения скорости отмирания – остающиеся в живых
особи переходят в состояние покоя. Появляются споры, что говорит о том, что
накапливаются ядовитые продукты жизнедеятельности.
Знание закономерности развития имеет практическое значение при
выращивании и сохранении культур на жидких и плотных питательных средах.
Культивирование микробов проводят на питательных средах, которые могут
быть естественными и искусственными. Естественные среды: молоко, пивное сусло,
сенной отвар, морковный сок.
Искусственные среды составляют по рецептам, где количество и соотношение
веществ строго определенно. Среды должны содержать все необходимые для роста
и развития микробов: азот, углерод, неорганические соединения в виде солей,
микроэлементов и определенный показатель pH.
По консистенции различают плотные, полужидкие и жидкие питательные
среды. Питательные среды подразделяют на четыре основные группы:
универсальные, специальные, избирательные (элективные) и дифференциально –
диагностические.
1.
Универсальные среды (МПБ, МНА) содержан питательные
вещества, на которых растут многие виды патогенных и непатогенных
бактерий.
2.
Специальные среды применяются для выращивания бактерий, не
размножающихся на универсальных средах (кровяной агар, сывороточный
агар).
3.
Избирательные (элективные)среды; в них хорошо развиваются
только определенные виды бактерий, плохо или совсем не растут другие
виды.
4.
Дифференциально – диагностические среды используют для
дифференциации определенных видов микробов по их культуральным и
биохимическим свойствам. В настоящее время многие питательные среды
изготовляют фабричным способом и выпускают в виде порошка. Они удобны
в работе, стойки и весьма эффективны.
На плотных питательных средах микробы образуют различные по форме и
величине колонии. Колонии бывают плоскими, выпуклыми, куполообразными,
вдавленными. Бывают прозрачными и непрозрачными, окрашенными и
бесцветными, влажными и сухими.
В производственных условиях культуры выращивают в реакторах с
большими объемами питательной среды. Аэрирование достигается путем
пропускания струи воздуха через толщу среды. Наиболее интенсивно
размножение микробов происходит в проточной, непрерывно обновляемой
питательной среде.
Образование микробами пигментов, токсинов, ароматических и других
веществ.
Некоторые виды микробов и грибов, обитающих в почве, воде и воздухе,
обладают способностью вырабатывать пигменты. Колонии окрашиваются в
красный, розовый, золотистый, синий, фиолетовый, черный и бурый.
Образование пигментов происходит при хорошем доступе кислорода,
температуре 20 - 25ºС и при рассеянном солнечном свете. Большинство
пигментообразующих микробов – сапрофиты.
Свечение микроорганизмов представляет собой своеобразную форму
освобождения энергии при окислительных процессах. Свечение мяса, чешуи
рыбы и других объектов было отмечено еще Аристотелем 384 год до нашей эры.
Были обнаружены светящиеся термиты, муравьи и пауки.
Ароматизирующие микробы. В эту группу входят дрожжи, молочнокислые
бактерии, плесневые грибы,
актиномицеты. Выделяют: уксусноэтиловые,
уксусноамиловый эфиры. Эти вещества придают пищевым продуктам и
напиткам приятный запах.
Токсинообразующие микробы. Одни микробы выделяют токсины во
внешнюю среду при жизни, у других токсин связан с телом микробной клетки и
освобождаются после ее разрушения – это эндотоксины. Ботулизм, столбняк,
дифтерия, экзотоксины – салмонела, бруцелла, туберкулезная палочка. Токсины
– полноценные антигены (антитела).
Распространения микробов в природе.
Плодородие почвы зависит не только от наличия неорганических и
органических веществ, но и от различных видов микроорганизмов. В 1 гр.почвы
содержится от 2000 млн.микробов до 5 млрд.в зависимости от состава почвы.
Наибольшее количество встречается в верхних слоях. Почва является фактором
передачи инфекционных и инвазионных заболеваний. Особую опасность
представляют споры, которые сохраняют свою вирулентность в течение 100 лет.
В воде встречаются специфические микроорганизмы – аэробы. Анаэробы
встречаются редко. Микрофлора воды зависит от степени их биологического
загрязнения.
В океане микроорганизмы обнаружены на глубине 10000 метров.
Содержание в минимальном количестве воды 1 кишечной палочки
называется – коли - титром. Количество микроорганизмов в литре воды
называется коли - индексом.
Водопроводная вода считается хорошей, если коли – индекс ее в пределах 2
– 3, а коли – титр 300 лит. Вола является весьма мощным фактором передачи
ряда инфекционных заболеваний; брюшной тиф, холеры, дизентерии.
Состав воздуха зависит от степени загрязнения воздуха минеральными и
органическими взвесями, температуры, влажности и других факторов.
Количество микробов в воздухе колеблется в больших диапазонах, от
нескольких экземпляров до многих десятков тысяч в 1 м3 . Воздух Арктики
содержит 2 – 3 микроба на 20 м3 . В хвойном лесу микробов очень мало –
воздействие фитонцидов.
Ультрафиолетовые
лучи
являются
весьма
губительными
для
микроорганизмов.
Количество микробов в рабочих и жилых помещениях находится в тесной
связи с санитарно – гигиеническом режимом помещения.
Сухая уборка, редкое мытье полов, использование грязных тряпок и щеток,
сушка их в том же помещении создают благоприятные условия для накопления в
воздухе микробов.
Человек в среднем вдыхает за сутки 1200 – 1400 лит.воздуха, причем 99,8%
микробов, содержащихся в воздухе, задерживается в дыхательных путях.
Наибольшее количество бактерий выделяется при чиханье, меньше при
кашле, еще меньше при разговоре.
Антагонизм микробов.
Лекция №8
1.Особенности антимикробного действия антагонистов.
2.Специфика взаимоотношений антагонистов.
3. Бактерии антагонисты.
4. Актиномицеты антагонисты, грибы как антагонисты.
5.Распространение антагонистов в природе.
Характерной особенностью антибиотических веществ является избирательное
действие. Микробы антагонисты своими антибиотическими и метаболитами
подавляют определенные виды микробов.
Каждый вид антагонистов подавляет определенный набор микробов.
Продуцент стрептомицина Act.Streptomycini подавляет 20 видов бактерий и
некоторые виды дрожжей и грибов Act.fluorescens не действует ни на бактерий, ни
на микобактерий, но активно подавляет дрожжи и некоторые дрожжеподобные и
мицеллиальные грибы.
Имеются антагонисты, подавляющие рост только одного микроба. Имеются
актиномицеты, которые подавляют только вирусы или клетки раковой опухоли.
Необходимо отметить, что антимикробные свойства и избирательность –
специфика действия антагонистов, являются природным или видовым качеством.
Причем эта специфика строго постоянна; если соблюдаются одни и те же условия
опыта, то антимикробный эффект повторяется в точности.
Характерной особенностью антагонистов, образующих антибиотические
вещества, являются специфика взаимодействия. Микробы – антагонисты своими
антибиотиками не подавляют рост культур собственного вида. Они действуют на
организмы, принадлежащие к чужим видам. Эта особенность хорошо изучена у
актиномицетов. Явление антагонизма впервые систематически изучил Бабель в
1885.
Было установлено, что тифозная палочка не может быть выделена из
стерильных сточных вод, в которых до этого в течение 7 дней присутствовал
антагонист. Антагонист приводит к остановке роста тифозной палочки и к ее
гибели.
Из почвы, сточных вод, навоза было выделено множество аэробных споровых
бактерий с антагонистическими свойствами это B.Subtieis, B.mycoides,
B.mesentericus и другие. Они образуют, на пептонных средах растворимое в спирте
вещество с бактерицидными свойствами.
Дюкло одним из первых видами и описал антагонистических споровых
бактерий, которые были получены из сыра и названы Tyrothrix.
Розенталь выделил из почвы
и навоза факультативно термофильных
антагонистических бактерий, принадлежащих к группе B.mesentericus способных
растворить живых и мертвых бактерий.
Важно отметить, что антагонизм бактерий является свойством отдельных
штаммов, а не отдельных видов бактерий. Было установлено, что антагонистические
свойства не появляются при пассировании.
Палочка синего гноя обладает антагонистическими действием на микробов
сибирской язвы. В дальнейшем было полностью подтверждено, что палочка синего
гноя активна и в отношении кишечной палочки, туберкулезной палочки и других
бактерий. Удалось выделить препарат, обладающий сильным бактериологическим
действием названым пиоцианозом. Препарат выдерживал нагревание текучим паром
в течение двух часов. Пиоцианоз в теле животного превращается в
высокомолекулярный белок, который сохраняет бактериологическое свойство
свободного энзима.
Различные кокки также способны антагонистически действовать на различных
других бактерий.
Установлено, что стрептококки являются антагонистами сибирской язвы. А
стафилококки на микробов чумы. Более того, обнаружено, что действие проявляется
на расстоянии 3 см. Пневмококки также антагонистически действуют на палочку
сибирской язвы.
Но нам следует помнить о том, что когда микроб подвергается непрерывному
воздействию антибиотического вещества своего сожителя – антагониста, у него
вырабатывается невосприимчивость или устойчивость, которая закрепляется
наследственно и передается из поколения в поколение. Так образуются
нечувствительные виды бактерий.
Пенициллин становится безвредным для бактерий, адаптированных к нему, так
как они приобрели способность синтезировать противоядие – пенициллинозу или
другие метаболиты.
Отмечено, что сульфамидные соединения инактивируются бактериями. Надо
полагать у микроорганизмов имеются многие другие вещества, которые
вырабатываются в одних случаях постоянно, а других – временно, в присутствии в
субстрате антагониста – раздражителя. Оказалось, что микробы могут менять
проницаемость оболочек, задерживать вещества в оболочке или в отдельных
участках протоплазмы (цитоплазмы).
Но давайте рассмотрим актиномицетов как антагонистов.
Актиномицеты встречаются в природе повсюду; в почве, на дне рек и озер, в
частицах пыли и на поверхности растений. Актиномицеты образуют мицелий, но
чаще это одноклеточные организмы. Из микробов антагонистов наибольшее
внимание в последние время уделяется актиномицетам.
По данным многих исследователей актиномицеты растворяют клетки не только
живых, но и убитых культур. Вот почему группа лучистых грибов, как антагонистов
и продуцентов антибиотиков, считается наиболее интересной и перспективной.
Актиномицеты подавляют различные микроорганизмы: бактерии, грибы,
дрожжи, водоросли и многое другое.
Встречаются и такие культуры актиномицетов, которые своими антибиотиками
подавляют фаги и вирусы.
Розенталь изолировал из воздуха актиномицет, который явился настоящим
биологическим антагонистом дифтерийной палочки.
Наибольшее известностью пользуются актиномицеты, которые продуцируют
антибиотики: стрептомицин, ауреомицин, террамицин, неомицин, хлоромицнтин.
В 1897 году было установлено, что некоторые зеленые пенициллы могут
подавлять рост различных бактерий или ослаблять их. Aspcrgillus fumigalus
приводит к ослаблению туберкулезных палочек. Некоторые грибы выделяют
несколько активных веществ. Было установлено, что около 40% аспергиллов
обнаруживают антагонистические свойства.
Грибки из группы Penicillium образуют пенициллин, нашедший широкое
применение.
Penicillium notatum обладает сильным бактерицидным и бактериостатическим
действием на: стафилококки, стрептококки, дифтерийную палочку.
Достаточно интересно и то, что различные грибы действуют антагонистически
на представителей своего собственного вида или на грибы других видов. Такое же
отношение наблюдается и между вирусами; если два штамма вируса инфлуэнцы
одновременно вносят в культуру тканей, то тот из них, который вносится в большом
количестве, подавляет развитие другого.
Касаясь вопроса распространения антагонистов в природе, мы можем сказать,
что они имеют широкое распространение. Они обнаруживаются всюду, где только
существует жизнь. Больше всего они встречаются в почве. Плотность заселения
почв микробами меняется с изменением плодородия почв и окружающих условий.
При лечении больных антибиотиками не менее серьезные осложнения приходят
вследствие изменения кишечной микрофлоры. Антибиотики попадают в кишечник
при применении пер фально. Стрептомициновые тетрациклиновые в желудке не
разрушаются и проходят в кишечник. Под их влиянием
меняется состав
микрофлоры в целом. В результате появляются совершенно новые формы
микроорганизмов.
Установлено, что при лечении стрептомицином в кишечники наблюдается
увеличение спороносных микробов рода Clostridium, дрожжеподобных организмов
Candida. Интенсивно начинается размножаться стафилококки.
Резко выражено изменение микрофлоры у детей, подвергающихся лечению
антибиотиками: стрептомицином, террамицином и другими.
Дисбактериоз.
Он развивается при лечении антибиотиками. В организме скапливаются
чуждые бактерии или грибы, что приводит к различного рода патологических
нарушений.
При кандидозе могут поражаться: кожный покров, слизистые оболочки рта,
гениталии.
Грибок может поражать внутренние органы и ткани: легкие, печень, селезенку,
нервную систему, головной мозг и другие заболевания. Большое внимание
привлекают осложнения, вызываемые применение больших – ударных доз
антибиотических препаратов.
Есть данные о том, что антибиотические препараты при длительном
использовании вызывают авитаминоз. Описаны случаи авитаминоза при лечении
больных людей, террамицином и хлоромицином. У больных развиваются
симптомы, напоминающие гиповитаминоз “B”. Появляются везикулы на языке,
твердом нёбе, щеках, губах; язык иногда трескается.
Механизм действия антибиотиков на понижение витаминов в организме
остается не ясным. Считается, что они – антибиотические вещества вызывают
гибель бактерий, синтезирующих витамины.
Как известно растения поражаются грибами, бактериями, вирусами,
простейшими, насекомыми.
Клетки микробов, внедряются внутрь растения. В борьбе с вредителями
заболеваний растения используют микробы – антагонисты. Для лечения больных
растений применяют антибиотические вещества для устранения фитопатогенных
микробов.
Для нас, как специалистов пищевой промышленности большое значение имеют
антимикробные свойства растений – фитонциды. Бактерицидность сока отмечается
у многих растений: мука, чеснок, томатов. Было отмечено, что растительный сок
инактивируют токсические вещества, образуемые грибами.
Термин “фитонциды” впервые предложил отечественный ученый Токин.
Антимикробные вещества или фитонциды, распределяются в растениях либо
диффузно по всем тканям, либо концентрируются в определенных условиях. Соки
различных растений убивают не только микробов, но и одноклеточных –
инфузорий.
Лященко и Ломакин установили наличие в курином яйце антимикробного
вещества – лизоцима, которое вызывает лизис бактериальных клеток. Затем его
обнаружили в слюне, в слезах, в кровяной сыворотке и выделениях других тканей и
органов. Лизоцим встречается в молоке, в печени, селезенке теплокровных
животных. Лизоцим растворяет многие бактериальные клетки или задерживает их
рост. Они применяются в медицинской практике как лечебное антибактериальное
средство.
Вещества, которые обуславливают защитное действие, предложено называть
ингибинами.
В заключение следует отметить, что антибиотическое вещество нарушает
деление бактериальных клеток, препятствует тем самым дальнейшему росту
микробов. Они нарушают процесс обмена веществ микробной клетки.
Влияние факторов внешней среды на микробы.
Лекция №9
1. Действие физических факторов.
2. Действие химических факторов.
3. Бактериофагия – биологических факторов.
Низкие температуры микробы переносят сравнительно легко. Холерный
вибрион не теряет жизнеспособность при температуре - 32°С. Некоторые же из них
остаются жизнеспособными при температуре жидкого азота (-195°С), жидкого
воздуха -253ºС.
Дифтерийные палочки переносят замораживание в течение 3 месяцев.
Сальмонеллы брюшного тифа длительно выживают во льду. Споры бацилл
выдерживают температуру -250°С в течение трех суток. Каждый из нас
неоднократно видел, что низкие температуры приостанавливают гнилостные и
бродильные процессы. На этом принципе построено пользование использование в
практике ледников, погребов и холодильных установок для сохранения пищевых
продуктов. Но есть и весьма чувствительные патогенные виды микробов к низким
температурам. С учетом этих данных материалы, используемые на менингит или
гонорею, доставляют в лабораторию защищенными от охлаждения. При низких
температурах происходит замедление процессов обмена веществ.
Губительное действие на микробов оказывает влияние чередующихся высоких
и низких температур.
Большинство аспорогенных бактерий погибают при температуре 58 - 60°С
через 30 – 60 мин. Споры выдерживают кипячение от нескольких минут до 3 часов,
но погибают от действия сухого жара при температуре 160 - 170°С в течение 1 – 1,5
часов.
В основе бактерицидного действия высоких температур лежат повреждение
рибосом, денатурация белков и нарушение осмотического барьера.
Высокие температуры довольно быстро разрушают вирусы. Вирусы гепатита А
длительно сохраняются в воде.
Микроорганизмы обладают различной устойчивостью к высушиванию.
Чувствительные гонококки, гемофильные бактерии, фаги. Холерный вибрион не
погибает под влиянием высушивания 2 суток, чумная палочка -8, дифтерийная -30.
Высохшая мокрота больных туберкулезом остается заразной 10 месяцев.
Одним из методов консервирования пищевых продуктов является сублимация –
обезвоживание при низкой температуре и высоком вакууме, которое
сопровождается испарение воды: быстрым охлаждением и замораживанием.
Продолжительность сохранения пищевых продуктов более 2 лет.
Сублимационная сушка обеспечивает сохранение всех сахаров, витаминов,
ферментов. Высушивание в вакууме при низкой температуре не убивает бактерий и
вирусы. Этот метод используется в производстве стабильных и с длительном сроком
хранения живых вакцин против туберкулеза, чумы.
Действие света. Наиболее бактерицидными являются прямые солнечные лучи.
Ультрафиолетовые лучи, электромагнитные лучи с длинной волны 200 – 300 ммк.
Рентгеновские лучи с длиной волны 0,005 – 2 ммк.
Коротковолновые лучи используются для дезинфекции палат, консервирования
продуктов, приготовления вакцин.
Очень быстро инактивируются вирусы под влиянием ультрафиолетовых лучей
с длиной волны 260 – 300 ммк. Вирусы сравнительно менее устойчивы к
рентгеновским лучам.
Высокое атмосферное давление бактерии переносят легко, они не изменяются
от давления в 100 – 900 атм.на глубине морей и океанов 1000 – 10000м. Дрожжи
сохраняют свою жизнеспособность при давлении 500 атм.
Бактерицидными свойствами обладают ультразвуковые волны с частотой
около 20000Гц, которые в настоящее время используются для стерилизации
пищевых продуктов.
Губительное действие оказывают на микробы, отрицательно заряженные ионы.
Они могут быть использованы в практике стерилизации пищевых продуктов.
Холодный метод стерилизации имеет ряд преимуществ: он не изменяет качества
продуктов, которая происходит при тепловой обработке.
Действие химических веществ. Бактерицидными химические вещества по их
действию на бактерии подразделяются на поверхностно – активные вещества,
фенолы и их производные красители, соли тяжелых металлов, окислители и группу
формальдегида.
Поверхностно – активные вещества вызывают резкое снижение поверхностного
натяжения, что приводит к нарушению функции клеточной стенки и
цитоплазматической мембраны. Это жирные кислоты и мыла.
Соли тяжелых металлов. Они задерживают рост бактерий, вызывая коагуляцию
белковой клетки. Ряд металлов (олово, серебро, золото) олигодинамическим
действием. Серебро при контакте с водой сообщает ей бактерицидные свойства ко
многим видам бактерий.
Механизм – положительно заряженные ионы серебра адсорбируются
отрицательно заряженной поверхностью бактерий и изменяют проницаемость их
цитоплазматической мембраны – нарушение питания и размножения. Также
инактивируются вирусы.
Окислители – хлор широко используется для обезвреживания воды. Хлорная
известь и хлорамин используются для дезинфекции.
Йод в виде спиртового раствора окисляет активные группы белков цитоплазмы
бактерий.
Почти все вирусы сохраняются в растворе глицерина. Вирусы разрушаются под
влиянием едкого натра.
Формальдегид – употребляют в виде 40% раствора. Убивает как вегетативные,
так и споровые формы.
Стерилизация и пастеризация. Стерилизацию производят кипячением или в
автоклаве.
Пастеризация широко применяется для обезвреживания молока путем
прогревания его при 65°С в течении 30 мин., 72 - 75ºС в продолжение 15 – 30 с, 85 90ºС моментально с последующим охлаждением. Для предотвращения развития
вредных микробов, окисляющих вино, пиво, также применяют пастеризацию, при
этом не разрушаются витамины, сохраняются вкусовые качества вин и соков.
Асептика и антисептика.
Бактериофагия – вирусы, обладающие способностью проникать в
бактериальную клетку, репродуцироваться в них и вызывать их лизис.
Открытие бактериофагов связано с именами Гамалео, наблюдавшего
спонтанный лизис бактерий и Туфта.
Фаги состоят из нуклеиновой кислоты, окруженный белковой оболочкой –
капсидом.
Фаги выдерживают давление до 6000 атм., устойчивы к действию радиации,
сохраняют свою активность при pH от 2,5 до 8,5. В запаянных ампулах фаги не
теряют своих литических свойств в течении 5 – 6 и даже 12 – 13 лет. Но фаги
быстро погибают при кипячении.
По механизму взаимодействия
с клетками фаги подразделяются
на
вирулентные и умеренные. Бактериофагия протекает в виде четырех основных фаз:
адсорбция, проникновение в клетку, репродукция, выделения фагов.
Благодаря наличию фермента типа лизоцима фаг образует отверстие в стенки и
проникает в тело бактерии. В большинстве случаев только ДНК фага переливается в
клетку, а оболочка остается снаружи. В клетке начинается синтез фаговой ДНК и в
последствии клетка разрушается и фаги выделяются во внешнюю среду.
При заражении умеренными фагами одна часть клеток лизируется с
образованием вегетативного фага, другая выживает и становится лизогенной. Здесь
ДНК клетки и умеренный фаг превращается в профаг, который не обладает
литическим
действием. Таким образом лизогенные бактерии становятся
носителями фага.
Специальная микробиология.
Лекция №10
1 Микробиология хлебопекарного производства.
2 Микрофлора сырья и готовых хлебобулочных изделий.
3 Порча хлеба микробного происхождения.
Производство пищевых продуктов и напитков основано на переработке сырья
поставляемого сельским хозяйством. В то же время, все органические вещества,
применяемые в пищевой промышленности, в принципе могут использоваться
микроорганизмами. Уже одно это говорит о ключевой роли микробиологии при
производстве продуктов питания: здесь микробы могут играть положительную и
отрицательную роль.
Последняя, видимо, более выражена: не случайно меры предосторожности
против нежелательной деятельности микробов занимают такое важное место при
производстве пищи и её потреблении.
Размножение микробов может вызвать нежелательные изменения качества
пищевых продуктов или их внешнего вида. При этом нередко образуются вещества,
обладающие токсическим действием.
Токсины вызывают серьёзные заболевания или даже смерть.
На пищевых производственных - предприятиях могут быть внешние
(внезаводские) и внутренние (внутризаводские) источники инфекции. Незаводские сырьё, вода и воздух.
Внутризаводские – воздух производственных помещений, производственная
культура микроорганизмов, технологическое оборудование, тара, одежда, обувь,
персонал.
В хлебопекарном производстве микроорганизмы играют двоякую роль:
используются для приготовления теста и микроорганизмы, которые попадают с
сырьём из внешней среды, являются вредителями. Они снижают качество сырья,
нарушают технологический процесс и вызывают порчу хлеба, продуктов, и даже
пищевые отравления.
Основными видами сырья хлебопекарного производства являются пшеничная и
ржаная мука, вода, дрожжи и соль.
Дополнительными компонентами служат (улучшателии)- сахар, жиры, яйца,
патока, солод, ферментные препараты, молочная сыворотка, молоко, изюм, мак,
орехи и многое другое.
Производство хлеба включает следующие стадии: подготовка сырья, замес
теста, брожение теста, разделка, формование, расстойка тестовых заготовок,
выпечка хлеба, его охлаждение, хранение и транспортировка. Перейдем
непосредственно к характеристике микроорганизмов, применяемых в хлебопечении.
Микроорганизмы пшеничного теста. Здесь главными разрыхлителями являются
дрожжи. Их вносят в определенном количестве при замесе теста. Используются при
этом прессованные, сушенные или жидкие дрожжи. Иногда смесь прессованных и
жидких дрожжей. Прессованные дрожжи содержат коло 75% влаги. Сырьём для
производства сушеных дрожжей служат прессованные дрожжи.
По ГОСТ (у) дрожжи должны иметь следующие свойства: стойкость при
хранении, устойчивость к высоким концентрациям соли, сахара в тесте, высокая
бродильная активность. У сушеных дрожжей влажность 7,5 – 8 %. Перед
использованием сушеные дрожжи размачивают в воде и активируют.
Для приготовления дрожжей используют муку, солод или ферментные
препараты. Для подкисления и улучшения состава питательной среды применяют
специальные расы молочнокислых бактерий, размножающихся при высокой
температуре (около 50º С). Они быстро повышают кислотность и создают условия
для дрожжей и неблагоприятные условия для посторонней, вредной микрофлоры.
Очень важным, при отборе рас является высокая бродильная активность при
сбраживании мальтозы (основной сахар теста) и солеустойчивости (до 1%).
Дрожжи должны хорошо размножаться при оптимальных значениях рН 4,5 5(кислая реакция). Образовавшийся при энергичном брожении диоксида углерода
разрыхляет тесто, и оно увеличивается в объеме. Кроме того, дрожжи накапливают
эфиры, которые придают приятный вкус и аромат хлебу.
Микроорганизмы ржаного теста. Микрофлора ржаных заквасок состоит из
дрожжей и молочнокислых бактерий в соотношении 1: 80.
Микрофлора головки (тесто от предыдущего цикла приготовления) по составу
близка к микрофлоре заквасок. Главный источник микрофлоры – сырьё. Поэтому
состав сырья, степень его загрязненности микроорганизмами могут сильно изменить
состав микрофлоры, а иногда снизить качество головки как возбудителя брожения
теста. Это если из муки в закваску или головку попадут дрожжи, не относящиеся к
роду сахаромицесс, например дрожжи из рода кандида. При этом (тесто не
поднимают, быстро размножаются и окисляют спирт в уксусную кислоту, а также
выделяют неприятно пахнущие вещества).
Вредные микроорганизмы и пути их проникновения. Вредные микроорганизмы
могут проникнуть в производственный процесс изготовления хлеба, нарушить
нормальное его течение и вызвать порчу готовой продукции при её хранении.
Другие болезнетворные микроорганизмы могут попасть на готовую продукцию при
нарушении санитарно – гигиенических требований. Откуда же источник
проникновения?
Это сырье – зерно, мука, дрожжи и другие ингредиенты; воздух вода,
аппаратура, тара, транспорт, обслуживающий персонал.
Мука с примесью испорченного зерна обычно недоброкачественна, а иногда и
вредна для здоровья. Поверхностная микрофлора на зерне может достичь несколько
миллионов в 1 гр. зерна.
Необходимо запомнить, что высокая кислотность ржаного теста (рН 4,2-4,3)
препятствует развитию в тесте и хлебе возбудителей тягучей болезни.
При хранении зерна часть микрофлоры отмирает, а другая часть выживает и
при влажности зерна выше 12- 13% приносит большой вред. Наиболее опасны для
здоровья человека фитопатогенные заболевания злаков.
Качество муки характеризуют наличие в ней бактерий вас. Subtieis. В
доброкачественной муке их содержание не ниже 20%. В хорошей муке не должно
быть кокковых форм бактерий, их наличие свидетельствует о повышенном
содержании влаги.
Сенная палочка вызывает тягучую болезнь хлеба. При выпечке хлеба
вегетативные формы погибают, но остаются их споры.
Прокисание хлеба происходит вследствие развития молочнокислых бактерий,
сбраживающие сахара муки с образованием кислот.
Прогоркание – это окисление жиров муки кислородом воздуха при участии
липолитических ферментов муки. Плесневение наблюдается при хранении муки на
складах с влажностью воздуха 80%. Это наиболее распространенный вид порчи
муки.
Солод – при хранении в неблагоприятных условиях, на нем развиваются
мицеллиальные грибы - пенициллин и аспергиллы.
Болезни хлеба: тягучая болезнь хлеба. При выпечке мякиш прогревается
только до 95 - 98°С и часть спор в нем сохраняется – особенно термоустойчивые
B.Subtieis. Оптимальная температура для сенной палочки 35 - 40° С. Поэтому
заболевания хлеба чаще всего бывает в летние месяцы. О начале болезни
свидетельствует появление слабого фруктового запаха.
Сенная палочка обладает ферментами амилазой и протеазой. Амилаза вызывает
гидролиз крахмала с образованием декстринов. Мякиш ослизняется, становится
тягучим – липким.
Для предотвращения тягучей болезни хлеба требуется быстрое охлаждение
хлеба после выпечки до 10 - 12° С в хорошо вентилируемом помещении.
Меловая болезнь хлеба. На корке хлеба, а затем в мякише появляются белые
сухие порошкообразные включения, похожие на растертый мел. Возбудителями
являются аскомицетовые и несовершенные дрожжи, которые устойчивы к высокой
температуре. Пораженный хлеб не представляет опасности для здоровья, но
приобретает неприятный вкус.
Пигментные пятна. На хлебе появляются красные пятна, напоминающие капли
крови. Это колонии бактерий Serrafia marcescens( чудесная палочка). Такой хлеб к
употреблению не пригоден. Профилактика: хранить хлеб в помещении при
температуре не выше 10- 12°С при влажности около 70%.
“Пьяный хлеб”. Внешне такой хлеб не отличается, но употребление такого
хлеба вызывает отравление с симптомами опьянения. В хлебе содержится токсин,
образуемый несовершенными грибами фузариум(Fusarium). Такой хлеб не пригоден
к употреблению. Токсин термоустойчив и сохраняется в готовом хлебе.
Плесневение хлеба. Самый распространенный вид порчи хлеба. Способствует
температуре 25 - 30°С и 70% влажности мицелий гриба вначале распространяется
по поверхности хлеба, а затем проникает внутрь мякиша. Оптимальная температура
для развития грибов является 20 - 40°С, pH 5- 6, содержание влаги выше 20%.
Профилактика: хранить в сухом месте при температуре 10 - 12°С хлеб
укладывать плотно не следует. Можно стерилизовать хлеб ионизирующим
излучением.
Контроль производства.
Лекция №11
1.
2.
3.
Микробиологический контроль хлебопекарного производства
Микробиология кондитерского производства
Микробиология макаронного производства
Контролю подлежит сырье, полуфабрикаты (жидкие дрожжи, закваски теста) и
готовая продукция. Контроль это одно из необходимых условий, обеспечивающих
правильное течение технологического процесса и высокое качество продукции.
Контроль сырья. Мука исследуется органолептически. Если присутствует
посторонний запах плесени или прогоркший вкус, то производят посев муки для
определения общего количества микроорганизмов. При этом используют разные
среды: сусло- агар, мясо- пептонный агар. муку разводят в стерильной
водопроводной воде.
Обсемененная в сильной степени мука, а также с признаками прогоркания,
прокисания, плесневения, непригодна для применения в хлебо - пекарном
производстве. Кроме того, учитывают специфическую микрофлору ( сенную
палочку). Для этого 10 г муки и 90 мл воды нагревают в течение 10 минут t=95-97
И вносят внутрь мясо- пептонного агара в чашки Петри (pH среды =7-7,2).
После выращивания подсчитывают количество колоний: считается что каждая
колония образовалась из одной споры. При наличии до 200 спор в 1г муки она
считается нормальной. До 10000 спор- сомнительной. При наличии более 10000 –
сильно обсемененной и непригодной к употреблению.
Контроль готовой продукции. Хлеб проверяется на наличие на его поверхности
кишечной палочки. Метод смыва. Количество кишечной палочки на поверхности
хлеба недопустимо. Кроме того, проверяют наличие спорообразующих микробов в
мякише.
Аппаратуру, тару, транспортные средства, используемые в производстве и для
перевозки готовой продукции, регулярно чистят, промывают и дезинфицируют (
аппаратуру1 раз в смену, транспортные средства не реже 1 раза в 5 дней).
При изготовлении кондитерских изделий микроорганизмы не принимают
участия, исключения составляют мучные кондитерские изделия ( кексы, сдобные
булочки, галеты). Они больше играют роль как возбудители порчи сырья,
полуфабрикатов и готовой продукции в процессе хранения.
В
настоящее
время
оснащение
кондитерской
промышленности
автоматическими линиями почти сводит на нет прикосновение рук обслуживающего
персонала. Технологический процесс протекает быстро (в течении 2-3часов) и часто
связан с воздействием высокой температуры . в таких условиях вредные
микроорганизмы или не успевают размножаться, или гибнут при высокой
температуре. Однако, далеко не все из них погибают, особенно когда сырье сильно
обсеменено. На поверхность готовой продукции болезнетворные микроорганизмы
попадают во время упаковки.
Основным источником вредных микроорганизмов является сырье, аппаратура и
оборудование, а так же обслуживающий персонал. Сырьем служит: сахар, молоко,
сливки, сушенное молоко, сливочное масло, яйца, мука, какао, фрукты, ягоды,
различные орехи.
Сахар- содержание микроорганизмов сравнительно невелико, при стандартной
влажности (0,15%) обычно составляет от 50 до 200 в 1 г. При повышенной
влажности и загрязненности количество микроорганизмов может достигать 10000 в
1 г. В основном они попадают при сахароварении, или в процессе хранения. Часто
обнаруживаются дрожжи и споры микроорганизмов. При этом фруктово-ягодные
припасы или варенье закисают.
Опасными являются термофильные спорообразующие микробы, которые могут
образовывать сероводород.
Загрязнение сахара ………….. грызунов ( при хранении) может стать причиной
инфицирования продукта болезнетворными микроорганизмами.
Молоко- сливки всегда содержат большое количество разнообразных
микроорганизмов. Действующий стандарт допускает наличие во фляжном молоке
не более 300000 бактерий в 1 мл. при неправильном хранении количество бактерий
в молоке резко возрастает.
Большую опасность представляет золотистый стафилококк, который
интенсивно размножается и выделяет энтеротоксин.
Сгущенное молоко при изготовлении t 50-60. Консервантом является сам сахар.
Микроорганизмы попадают из молока и сахара. Стандарт: в 1 г должно быть не
более 50000. Титр кишечной палочки не менее 0,3г болезнетворных (патогенных)
микроорганизмов не должно быть. Хранящееся сгущенное молоко может
заплесневеть- зеленые, черные пятна, темно- коричневые(мицериальные грибы)
« пуговки»
можно обнаружить при
………….банки. реже молоко может
прогоркнуть под влиянием жирорасщепляющих микрококков, попадающих из
исходного молока. Появляются различные пороки масла- рыбный вкус и запах.
Встречаются патогенные возбудители туберкулеза, бруцеллеза, ящура,
сальмонелла и других инфекций. Патогенные бактерии при пастеризации молока и
варки шоколадной массы погибают, но сохраняются при изготовлении кремов.
Яйца, меланж, яичный порошок могут портиться под воздействием
микроорганизмов в процессе хранения. Но даже свежие яйца и миланж могут
содержать болезнетворные микроорганизмы, которые могут вызвать пищевые
токсикоинфекции. Яйца кур, больных туберкулезом, могут содержать возбудителей
этой болезни.
Яйца водоплавающей птицы могут быть заражены сальмонеллами. При
использовании яиц водоплавающей птицы посуду, после употребления тщательно
моют и дезинфицируют 1%-ным раствором хлорной извести(скорлупу следует
сжечь). Столы и весь инвентарь дезинфицируют 1%-ным раствором хлорной
извести. Обслуживающий персонал должен сменить санитарную одежду.
В меланже кроме перечисленных микроорганизмов, могут содержаться и
дизентерийные палочки. После оттаивания меланж может храниться не более 4
часов. Титр кишечной палочки в меланже должен быть не ниже 0.1мл.
В плодово-ягодных припасах ( повидло, пюре) чаще всего размножаются
дрожжи- сахаромицеты, вызывающие спиртовое брожение. Молочнокислые и
уксусно -кислые бактерии вызывают закисание.
Продукты в которых обнаружены пороки, не допускаются для использования в
производстве.
Микробная порча готовой продукции и меры борьбы с ней.
Мармелад, пастила имеют повышенную влажность(22-24%) что способствует
размножению дрожжей и порчу. Для предотвращения плесневения мармелада
применяют 0,4%-ный спиртовый раствор сорбиновой кислоты,………… смачивают
пергамент, идущий для завертки. Часто портятся изделия из вишни, клубники, слив
груш, яблок, в которых не сохраняется бактерицидные вещества. Их подвергают
дополнительной пастеризации. Более стойки при хранении изделия из клюквы,
брусники, черной смородины , кизила, черники.
Кремовые изделия ( сливочный и заварной крема) являются обязательными
составными частями большинства пирожных и тортов. Это очень хорошая
питательная среда для микроорганизмов, в том числе и патогенных.
Технология изготовления кремов такова, что большинство микроорганизмов
остается жизнеспособными.
В крем могут попасть патогенные бактерии, которые в нем размножаются и
выделяют токсины. При этом органолептические свойства продукта не изменяются
чаще развивается золотистый стафилококк отличающийся термостойкостью. Он
хорошо развивается в полуфабрикатах. Его токсин выдерживает длительное
кипячение, устойчив к низким температурам.
Какао- продукты. Основным сырьем является какао-масло и какао-порошок,
которые получают
из какао – бобов. Для улучшения вкуса какао-бобы
подвергаются ферментации. Их выдерживают на плантациях в кучах в течение 7
суток. Где протекают биохимические и микробиологические процессы при t 43-45с.
В этот период на них развиваются дрожжи и другие микроорганизмы. После
ферментации бобы обжариваются при t 150-170с. Большинство микроорганизмов
погибают, но при хранении сырых бобов они подвергаются порче- плесневеют.
Макаронные изделия относятся к долгохранящимся продуктам (до 1 года), что
обусловлено низким содержанием в них влаги (от 11 до 13%). Однако в процессе
хранения они могут подвергаться порче, главным образом под воздействием
микроорганизмов.
Вместе
с
сырьем
попадает
огромное
количество
микроорганизмов.
Мука
содержит
опасные
микроорганизмы:
гетероферментативные молочнокислые, газообразующие бактерии, которые
вызывают вспучивание и закисление макаронных изделий. Поставщиком
микроорганизмов может стать и вода, что приводит к спонтанному брожению теста,
закисание и плесневения полуфабрикатов. Яйца, меланж, использованный через
некоторое время после отравления, содержит миллионы бактерий в 1 мл.
Аппаратура- тестомесильная и формовочная, небрежно вымытая, с остатками
теста микрофлоры- газообразующих молочно кислых бактерий, дрожжей, спор и
конидий грибов.
Специальная микробиология.
Лекция №12
1. Микробиология консервирования растительного сырья и мяса.
2. Микробиологические основы консервирования.
3. Микрофлора мясных консервов.
Понятие «консервирование» включает в себя различные способы
долгосрочного хранения скоропортящихся продуктов от развития в них
микроорганизмов.
 Консервами называют продукты, расфасованные в герметическую тару и
прошедшие тепловую обработку (стерильная пастеризация). Что такое
пастеризация? Но можно консервировать и без тепловой обработки γ-лучами.
 Микроорганизмы в производстве баночных консервов играют только
отрицательную роль. Они вызывают порчу сырья, готовой продукции, наносят вред
здоровью человека – пищевые отравления вплоть до летального исхода.
 Сырьем для производства консервов в основном служат плоды, яъгоды,
овощи, рыба, мясо, а также вспомогательные материалы: томатопродукты, соль,
сахар, зелень, пряности, растительное масло и вода.
 Технологический процесс производства консервов включает: подготовку
сырья и укладку (заливку) его в металлические или стеклянные банки:
герметическую укупорку банок (закатку); стерилизацию – воздействие высокой t°, а
иногда и давления.
 Стерилизация консервов. От стерилизации зависит качество консервов и их
сохранность. Стерилизация осуществляется в автоклавах.
 Микрофлора растительного сырья. Плоды, ягоды, овощи, зерно, крупы, семена
и другие виды растительного сырья обсеменены различными микроорганизмами
 Они безвредны для растений ибо у растений выработан природный
иммунитет. К тому же у неповрежденных плодов и овощей на поверхности очень
мало питательных веществ.
 При нарушении целостности покровов и перезревших плодов и овощей для
микроорганизмов появляется доступ к глубинным слоям тканей. Плоды, овощи и
ягоды богаты питательными веществами и содержат большое количество воды.
Обычно порча начинается с развития мицелиальных грибов , а затем и бактерий.
 Некоторые грибы- паразиты поражают плоды и овощи еще на корню.
 Гидролитические ферменты грибов(пектиназа, целлюлоза) разрушают
клеточные стенки тканей плодов и овощей , происходит гидролиз пектиновых
веществ, целлюлозы. Некоторые заболевания называемые бактериозами,
вызываются специфическими бактериями и им предшествует поражение плодов и
овощей грибами.
Наиболее распространенные виды порчи плодов и овощей:
 Плодовая гниль. Поражаются все плодовые культуры, но чаще всего яблоки и
груши. На плодах появляются бурые пятна, которые охватывают весь плод.
 Горькая гниль плодов. Этот вид гнили наблюдается на яблоках и грушах и
выражается в появлении вдавленных округлых пятен, розоватого цвета.
 Серая гниль поражается вишня, слива, абрикосы, персики и другие плоды.
 Гниль цитрусовых- на них в основном развиваются аскомицетовые грибы рода
Penicillium
 Белая гниль – это заболевание моркови и других корнеплодов.
 Черная сухая гниль моркови- образование черных вдавленных пятен.
 Серая гниль капусты- наиболее распространенный вид заболевания свежей
капусты. Гниль заносится в хранилище с пораженными овощами или сохраняется в
остатках предыдущего урожая.
Способы предотвращения порчи плодов и овощей.
Лежкоспособность плодов и овощей зависит в основном от качества продукции,
поступающей на хранение, и условий хранения.
Чтобы продлить сроки хранения плодов и овощей необходимо понизить
температуру в хранилищах до 1,5- 5° с. При такой температуре затормаживается
жизнедеятельность микроорганизмов
Микрофлора рыбы. Живая рыба, находясь еще в воде, имеет на поверхности
тела, в жабрах и кишечнике микроорганизмы, которые составляют естественную
микрофлору рыбы. Необходимо отметить, что рыба начинает гнить с головы.
Микрофлора морей и океанов в основном представлена родами Pseudomonas,
Micricoccus и Bacillus. Они же встречаются в пресных водоемах. Анаэробных видов
в пресной воде, как правило, нет. Количество бактерий в 1 квадратном см
поверхности свежевыловленной рыбы колеблется в широких пределах – от 103 до
106 а иногда и 107.
Слизь на теле рыбы является хорошей питательной средой для
микроорганизмов. На ней чаще обитает proteus vulgaris. Количество бактерий в 1 г.
содержимого кишечника колеблется от 103 до 108.
Мышечные ткани свежевыловленной здоровой рыбы стерильны, но описторхоз
в мышцах наличие повреждений и ссадин на коже рыбы способствует массовому
развитию бактерий в этих местах и особенно ботулинуса. Он развивается при
подходящих температурных условиях (18- 20°с и выше) образование токсина
ботулизма может наступить в течение довольно короткого времени.
Для более длительного сохранения рыбы ее замораживают и хранят при
температуре не выше минус -12 - 15°с.
Микрофлора мяса. Получить стерильное мясо невозможно. Содержание 75%
воды и 20% белковых веществ делает мясо хорошим питательным субстратом.
Поверхность мяса всегда сильно обсеменена микроорганизмами. Микробы
заносятся во время обработки мяса с кожи, шерсти, воздуха, с рук и одежды
персонала. На улице ведет забой.
На 1 см2 поверхности мяса насчитывается до сотни тысяч сапрофитных
микроорганизмов. Это аэробные и факультативно – анаэробные, бесспровые
палочки, бактерии кишечной группы, различные виды моолчно -кислых бактерий, а
так же стафилококки, стрептококки. В меньших количествах встречаются
спорообразующие.
Порча мяса начинается с его поверхности. Сначала воздействия
микроорганизмов подвергаются углеводы, затем белки, жиры.
Общее количество микроорганизмов приходящихся на 1 г свежего мяса или на
1 см его поверхности , не должно превышать минимальные величины – 100 клеток
на 1 г и 103 клеток на 1 см2 поверхности мяса.
Не должно быть в мясе сальмонелл, возбудителей сибирной язвы, ботулизма)
На охлажденном мясе развиваются только психрофильные микроорганизмы.
2
Способы предотвратить порчу мяса. Чаще всего порча проявляется в виде
гниения и ослизнения, иногда оно подвергается кислотному брожению,
пигментации и плесневению.
Гниение мяса. Различают внутреннее и поверхностное гниение. Внутреннее
гниение вызывается строгими анаэробами – клостридиями (C. Sporogenes, C.
Putrificum) и факультативный анаэроб Profeces Vulgaris.
Поверхностное или аэробное гниение встречается значительнее чаще, чем
внутреннее. Цвет мяса становится серо- зеленым, размягчается, запах
отвратительный. Идет распад белков.
Ослизнение мяса происходит происходит в условиях повышения относительной
влажности воздуха (свыше 90%) под воздействием психрофильных бактерий – род
Pseudomonas. Интенсивное размножение идет при t ° от 2 до 10°с.
Кислотное брожение - неприятный кислотный запах. Причина- анаэробы
clostridium. Чаще всего наблюдается при плохом обескровливании, при
недостаточно быстром охлаждении.
Пигментация мяса связана с развитием на его поверхности некоторых
пигментных анаэробных бактерий.
Плесневение мяса- развитие плесневых грибов аскомицетов рода Penicillium,
Aspergillus. Мясо приобретает затхло- гнилостный запах. Возникает при плохой
вентиляции и повышенной относительной влажности. Необходимо охладить мясо
от 0 до 2°с. Однако охлажденное мясо является скоропортящимся продуктом.
Для удлинения срока хранения охлажденного мяса необходимо повысить
содержание СО2 в атмосфере.
Микрофлора вспомогательных материалов в консервном производстве кроме
основных видов сырья используется вспомогательные материалы.
Это
томатопродукты, соль, сахар, зелень, пряности растительное масло.
Томат-пюре, томат- паста. Источник загрязнения свежих томатов -это почва. В
1г томатопродуктов содержится в среднем 1,8×106 дрожжей и бактерий, кроме того
содержатся споры бактерий, мицелиальные грибы. Многие из них являются
термостойкими аэробами. Они могут выдержать стерилизацию и вызвать порчу
консервов. Вот почему томатопродукты следует хранить при низких температурах.
Сахар-песок необходимо хранить при относительной влажности воздуха до
70% в противном случае?
Овощное сырье. При неправильном хранении сушенных овощей, при
увеличении в них содержания влаги свыше 15% происходит развитее в них
микроорганизмов, особенно мицелиальных грибов.
Пряности. лавровый лист, цветы, содержащие ароматические вещества. Перец,
кориандр, гвоздика, мускатный орех, тмин и т.д. они всегда обильно обсеменены
микроорганизмами. Снизить обсемененность можно тщательной мойкой . хранить
надо в плотной укупоренной таре в сухом, хорошо вентилируемом помещении с
относительной влажностью 75%.
Растительное масло- является неблагоприятной средой для развития
микроорганизмов, но прогорковеет.
Факторы влияющие на термоустойчивость микроорганизмов.
Стерилизация не всегда обеспечивает стерильность. Часть термоустойчивых
микроорганизмов могут остаться жизнеспособными и вызвать порчу консервов при
хранении.
Наибольшей термоустойчивостью ( до 130°с) обладают споры термофильных
бактерий. Следовательно они выдерживают стерилизацию и могут вызвать порчу
консервов при хранении.
Кислотность среды (pH) влияет на термоустойчивость микроорганизмов. В
кислых средах микроорганизмы и их споры погибают быстрее, чем в нейтральных,
поэтому фруктовые и ягодные консервы и маринады, имеющие pH ниже 4-4,2
стерилизуют при более низкой температуре (100-110°с)
Мясные и рыбные консервы стерилизуют при t°120°c, потому что их
кислотность приближаться к нейтральной. pH является одним из факторов,
определяющих токсинообразование. Например, в консервах с pH более 5,2
возбудитель ботулизма будет развиваться с образованием токсина. В консервах с pH
4,6 не всегда наблюдается его развитие и токсинообразование. В консервах с pH 3,24,6 споры ботулизма сохраняются, но не развиваются и токсины не образуются.
Виды микробной порчи консервов.
Виной являются остаточная микрофлора консервов, как правило, все они
являются спорообразующими. Чаще всего остаются кислото- и газообразующие
мезофильные аэробы и факультативные анаэробы. bacillus subtilis и др.
Кроме всего этого микробы и их споры, сохранившие жизнеспособность
настолько ослабли что долгое время будут находиться в состоянии анабиоза.
Три вида порчи консервов вызываемые термофилами: биологический бомбаж,
плоскокислая порча и сероводородная порча.
Бомбаж – результат роста оставшихся микроорганизмов после стерилизации.
Бомбаж может быть «мясо тушенное», «рыба в томатном соусе», «зеленый
горошек», «грибы», «морковный сок», «перец консервированный»
Плоскокислая порча. Это закисание продукта без образования газов.
Встречается во всех видах консервов, но чаще в овощных и мясо- растительных.
Сероводородная порча. Возникает в результате накопления в консервах
углеводорода H2S.
Содержимое банки чернеет, т.к. в ней растворяется сероводород.
Загрязнение пищевых продуктов микроорганизмами и их
метаболитами.
Лекция №13
1.
2.
3.
4.
Пищевая интоксикация молока и молочных продуктов.
Мяса и мясных продуктов
Пищевая токсикоинфекция.
Микотоксины в пищевых продуктак, профилактика микотоксикозов.
Компоненты природной пищи, неблагоприятно влияющие на организм.
В продовольственном сырье и пищевых продуктах содержатся природные
соеденения, избыточное поступление которых может отрицательно влиять на
здоровье человека.
Пектин- группа гликопротеиновых веществ, содержащихся в бобовых,
проростках растений , икра рыб. Обладает способностью повышать проницаемость
стенок кишечника для чужеродных веществ, нарушают всасывание нутриситов
нутриситов, вызывают скасивание эритроцитов( агглютинацию )
Цианогенные глюкозиды- цианид присутствует в форме цианогидрина, где
связан с альдегидом или кетонов. Цианогидрин находится в соединении с сазаром,
отсюда название : «цианогенные глюкозы»
В косточках персиков, абрикосов, других фруктов содержится амигдалин.
В картофыеле образуется в большом количестве. Токсичные глюкоалколоиды –
соланин и гаконин, накопление которых в клубне приводит его позеленению.
Пищевые продукты питания представляют собой сложные многокомпонентные
системы, состоящие из сотен химических соединений. Их можно условно разделить
на следующие три группы:
1.
Соединения, имеющие алиментарное значение: белки, жиры углеводы,
витамины, минеральные вещества.
2.
Вещества, участвующие в формировании вкуса, аромата, цвета- это
продукты распада перечисленных выше, и биологически активные вещества.
3.
Чужеродные, потенциально опасные соединения антропогенного или
природного происхождения. Пути загрязнения продуктов питания и
продовольственного сырья многочисленны. Мы рассмотрим один из них.
Несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения
пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов
(микотоксины, батулотоксины и др)
Токсины микроорганизмов- относятся к числу наиболее наиболее опасных
природных загрязнителей. Наиболее распространены в растительном сырье. Так, в
поступающем по импорту арахисе, обнаруживаются афлотоксины до 26% от объема
исследуемого продукта, в кукурузе- до 2,8%, ячмене – до 6%.
Загрязнение вызывает две формы заболеваний: пищевые отравления (пищевая
интоксикация) и пищевая токсикоинфекция.
Пищевую
интоксикацию
вызывают
токсины,
продуцируемый
микроорганизмом, который попадает и развивается в продуктах. Примером является
стафилококковые отравления и ботулизм.
Пищевые интоксикации можно условно подразделить на бактериальные
токсикозы и микотоксикозы.
Бактериальные токсикозы- стафилококковое пищевое отравление. Вызывается
энтеротоксином, который продуцируется Staphylococcus aurcus в период ее роста в
пищевых продуктах. Бактерия устойчива к нагреванию, сохраняет активность при
70°с в течение 30 минут. S.aurcus
обладает устойчивостью к высоким
концентрациям поваренной соли и сахара. Жизнедеятельность бактерии
прекращается при концентрации хлорида натрия в виде более 12%, сахара – 60%,
что необходимо учитывать при консервировании пищевых продуктов. При
температуре до 4-6°с прекращается размножение. Оптимальная температура для
размножения стафилококков – 22-37°с.
Источником инфекции могут быть: человек и с.х.ж. от животных заражаются
через молоко, мясо и продукты их переработки. У человека стафилококковая
инфекция локализуется на кожных покровах, в носоглотке, кишечнике и других
органах и тканях.
Попадая в продовольственное сырье, пищевые продукты и кулинарные изделия,
стафилококки продуцируют токсины с различной интенсивностью, что зависит от
уровня обсеменения, времени и температуры хранения, pH среды. Наиболее
благоприятной средой для
S.aurcus является молоко, мясо и продукты их
переработки, поэтому именно они чаще всего вызывают стафилококковое
отравление. Загрязнение молока стафилококками происходит от коров, больных
маститом, от больного человека занятого переработкой молока.
Важно помнить, что стафилококки размножаются и продуцируют энтеротоксин
в сыром молоке слабее, чем в пастеризованном, ( конкуренция) этим объясняются
отсутствие энтеротоксинов и стафилококков в кисломолочных продуктах. Кроме
того молочная кислота, образующаяся в этих продуктах тормозит размножение этих
микроорганизмов.
Попав в молоко, стафилококк продуцирует энтеротоксины при комнатной
температуре через 5-8 часов при 35-37°с.
Загрязнение мяса стафилококками происходит во время убоя животных и
переработки сырья. Как и в сыром молоке, конкурирующая микрофлора не даст
возможности размножаться стафилококкам в сыром мясе. При технологических
условиях, при ликвидации конкурирующей микрофлоры, могут активно
размножаться и продуцировать энтеротоксины.
В мясном фарше, сыром и варенном мясе стафилококки продуцируют токсины
при температуре 22-37°с через 14-26 часа. Добавление в фарш белого хлеба
увеличивает скорость образования токсических метаболитов в 2-3 раза. pH не выше
4,8 предотвращает развитие бактерий.
В готовых котлетах, после их обсеменения, энтеротоксины образуются через 3
часа, в печеночном паштете – через 10-12 часов.
Стафилококки не проникают и не растут в целых сырых яйцах. При тепловой
обработке яиц их бактериостатические свойства уничтожаются, и они могут
заражаться стафилококками в результате мойки и хранения.
Другие пищевые продукты. Благоприятной средой для размножения S.aurcus
являются мучные кондитерские изделия с заварным кремом. При обсеменении
крема температура 22-37°с образование токсинов наблюдается через 4 часа.
Концентрация сахара в таких изделиях составляет не менее 50%. 60%-сахара
ингибирует образование энтеротоксинов.
Меры профилактики
1. Не допускать к работе с продовольственным сырьем и пищевыми продуктамилюдей – носителей стафилококков ( с гнойничковыми заболеваниями,
острыми катаральными явлениями верхних дыхательных путей, заболеванием
носоглотки)
2. Обеспечение санитарного порядка на рабочих местах.
3. Соблюдение технологических режимов производства пищевых продуктов,
обеспечивающих гибель стафтлококков. Теплообработка, температура
хранения сырья и готовой продукции.
Микотоксикозы. Наиболее распространенные микотоксикозы- афлотоксикоз,
фузариотоксикоз и эрготизм.
Фузариотоксикозы:
1.аллиментарные вызываются прдуцентами микроскопических грибов Fusarium
sporotrichiella. Болезнь поражает как людей, так и с.х.ж-х. У человека количество
лейкоцитов снижается до 1000 и менее
в 1 мм3 количество эритроцитов
повышается. Заболевания наблюдались у людей после употребления хлеба,
изготовленного из пораженного зерна.
2. отравление «пьяным хлебом»: болезнь обусловлена воздействием на
организм токсичного продукта гриба Fusarium graminearum. Токсины гриба
обладают нейтропным действием, сходным с действием алкоголя.
3. Уровская болезнь- считается, что болезнь вызывается токсинами гриба
Fusarium. Нарушается остеогенез у детей, подростков и юношей, деформация
скелета.
Эрготизм. Возникает при потреблении
изделий из зерна зараженного
спорыней. Поражается нервная система (судорожная форма)
Необходимо знать, что более 10% пищевых продуктов и кормов стоимостью не
более 30 млрд. рублей ежегодно теряется вследствие поражения плесневыми
грибами (1984 г.).
Афлотоксины – токсины продуцируются грибами Aspergillus flavus и A.
parasiticus. Развитие грибов наблюдается в орехах арахиса и арахисовой муке, реже в
злаковых культурах (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза и мука из них), бобовых и
масличных культурах, молоке, мясе, яйцах и др. Оптимальная температура для
роста 20-30 °С, влажность – 85-90%. Для человека токсичная доза 2 мг/кг массы
тела.
Заболевание афлотоксикоз. Нарушается проницаемость мембраны и подавление
ДНК и РНК. Кроме того появляется канцерогенная и мутагенная активность.
В России ПДК АТ составляет 5 мкг/кг. Для молока и молочных продуктов – 1
мкг/кг.
Пищевая токсикоинфекция: ее вызывают микроорганизмы – вирусы,
сальмонеллы и т.д., попавшие в продукт в большом количестве. Загрязнение
пищевых продуктов происходит в основном бактериями, риккетсиями, вирусами,
плесенями и паразитами. Clostridium perfringens – спорообразующие, анаэробные,
широко распространенные в природе. Изучено 6 штаммов клостридиум перфингенс.
Бациллы развиваются при температуре от 15 до 50 °С и pH 6,0 – 7,5. Энтеротоксины
высвобождаются из вегетативных клеток в период образования из этих клеток
зрелых спор. Это может происходить как в пищевых продуктах, так и в кишечнике
человека. Источник заболевания – продукты животного происхождения – мясные и
молочные, обсеменение которых происходит как при жизни животных (больных и
бациллоносителей), так и после убоя (при нарушении санитарно-гигиенических
норм переработки и хранения сырья). Источниками инфекции могут быть: рыба и
морепродукты, бобовые, картофельный салат, макароны с сыром.
Бактерии рода Salmonella – существует три основных типа сальмонеллеза:
брюшной тиф, гастроэнтерии и септицемия. Растут при температуре 5,5 – 40 °С,
оптимальная – 37 °С. Сохраняют жизнеспособность при охлаждении до 0 °С в
течение 142 дней. При 60 °С погибают через 1 час, при 70 °С – через 15 минут,
мгновенная гибель наступает при кипячении. Инфекция передается от животных и
от человека. Передается через мясо и мясопродукты, обсеменение которых
осуществляется и при жизни животных и после убоя.
Сальмонеллы выделяются с молоком (следовательно, молоко и молочные
продукты – распространители), яйца, мясо уток, гусей, кур, индеек.
Профилактика: хранить сырье и полуфабрикаты при температуре не выше 4-8
°С. Использовать холод и при транспортировке сырья, полуфабрикатов и готовой
продукции, соблюдать сроки реализации. Не разрешается реализация населению
некипяченого и не пастеризованного молока.
Борьба с грызунами.
Бактерии рода Escherichia coli. Патогенные штаммы кишечной палочки
размножаясь в тонком отделе кишечника, вызывают токсикоинфекцию (водянистый
понос). Обсеменяются продукты животного и растительного происхождения. Пути
заражения также, как и при сальмонеллезах.
Мытье и дезинфекция инвентаря и оборудования. Бактерии рода Proteusvulgaris. Оптимальная температура – 25-37 °С. Выдерживают нагревание до 65 °С 30 минут, pH 3,5-12, концентрацию соли 13-17% в течение 2 суток. Возникновение
токсикоинфекции
- больные с.х.ж. антисанитарное содержание пищевых
предприятий, нарушение принципов личной гигиены. Передается через мясные и
рыбные изделия.
Ботулизм – тяжелое пищевое отравление Cl. Sotulinum. В виде спор попадает в
почву с навозом. При 100 °С сохраняют жизнеспособность 360 мес. Размножение
прекращается при pH 4,4 и температуры до 12 °С.
Масложировое производство и микроорганизмы.
Лекция №14
1.
Вредные микроорганизмы в растительных жирах.
2.
Вредные микроорганизмы в жирах животного происхождения.
Линолевая и линоленовая кислоты.
3.
Контроль производства.
Микробиология. По степени очистки растительные масла подразделяют на
сырые, нерафинированные и рафинированные. Растительные масла, подвергнутые
только фильтрации, называют сырыми. Они являются наиболее физиологически
полезными; в них полностью сохраняются токоферолы, фосфолипиды, старины.
Сырые масла отличаются более высокими вкусовыми свойствами.
Рафинация – очистка сырых жиров от примесей различного характера. Масла
имеют меньшую биологическую ценность, так как в процессе гидратации удаляется
часть витаминов, фосфолипидов и старинов. Удаление ароматических свойств
производится воздействием на масло водяным паром под вакуумом.
Рафинированные масла практически не имеют преимуществ при хранении перед
нерафинированными. При глубокой рафинации происходит полное обезличивание
масла по вкусу и запаху. Полная схема рафинации включает механическую
обработку, гидратацию, щелочную рафинацию (воздействие на нагретое до 80-95 °C
масла щелочью) и адсорбционную рафинацию, в процессе которой в результате
обработки масла адсорбентами (активированный уголь, различные глины)
поглощаются красящие вещества, а масло осветляется и обесцвечивается.
Хранят масло (фасованное) при температуре не выше 18 °С. При этом
подсолнечное рафинированное хранят 4 месяца со дня розлива, хлопковое – 3
месяца, арахисовое – 6 месяцев, горчичное – 8 месяцев. Лучшие сорта оливкового
масла имеют цвет от светло-желтого до золотисто-желтого, низкие сорта –
зеленоватый оттенок. Лучшим оливковым маслом, реализуемым на международном
рынке, считается масло с французским названием “Huile d’olive Vierge”.
Жиры – один из основных продуктов питания. Получаются из растительного и
животного сырья. Существуют различия в химическом составе данных групп жиров,
различна и роль микроорганизмов в технологических процессах их производства.
Растительные жиры получают из семян подсолнечника, хлопчатника, льна,
конопли, маслин, сои и др. прессованием, экстрагированием или комбинированным
методом. При этом микроорганизмы не участвуют в технологическом процессе, но
они могут испортить сырье и готовую продукцию в процессе хранения.
Сырье – масличные семена, заложенные на хранение с повышенной остаточной
влажностью могут заплесневеть. На поверхности семян всегда имеются плесневые
грибы, черной, зеленой и других видов плесеней. Для того, чтобы они проросли,
семенам достаточно иметь влажность 14-16%. В результате они покрываются
налетами черного, зеленого, желтого цвета. В результате чего выработанное масло
имеет низкое качество, а жмыхи плохо хранятся. Готовая продукция при
длительном хранении в металлических резервуарах и при высоких температурах
окружающего воздуха может портиться. В осадке, состоящем преимущественно из
фосфатидов, хорошо развиваются анаэробные микроорганизмы, обладающие
липолитическими ферментами. Они расщепляют жиры на глицерин и жирные
кислоты (гидролиз). В результате значительно изменяется качество масла.
Постепенно поражается вся толща масла. В итоге масло горковеет и приобретает
посторонний запах. Соблюдение санитарно-гигиенических требований обеспечивает
высокое качество продукции и длительное ее хранение.
Сырье – особое значение имеет влажность семян, которая не должна превышать
13% для подсолнечника, 12% для хлопчатника и 11% для арахиса. Если семена по
влажности не кондиционерны, то их необходимо сушить в специальных сушилках.
Склады должны быть сухими с хорошей вентиляцией, защищенными от грызунов.
В процессе хранения необходимо следить за температурой в толще семян,
хранящихся насыпью. Аппаратура и оборудование, предназначенные для
разрушения семян (прессы, жаровни, экстакторы) необходимо регулярно очищать от
остатков продукта, промывать горячей водой и 5-8% раствором концентрированной
соды. Емкости и тару, металлические цистерны и бочки, предназначенные для
хранения масла, тщательно промывают водой, пропаривают и дезинфицируют.
Качество мойки регулярно проверяют с помощью микробиологического
анализа.
Животные жиры – свиной, бараний, говяжий – добывают из жировой ткани
животных в цехах мясокомбината. К этой же группе относится масло коровье –
сливочное разных видов и топленое (особая группа – маргарины). Микроорганизмы
приносят вред, вызывая порчу при хранении различных жиров. Однако, при
изготовлении кислосливочного масла и маргарина используют микроорганизмы –
специальные молочные бактерии.
Жир – сырец (говяжий, бараний и другие) до переработки сохраняют в
специальных холодильных камерах на чистых поддонах. Здесь он может
подвергаться порче под воздействием жирорасщипляющих микроорганизмов, а
остатки крови и соединительная ткань разлагаются под влиянием быстро
размножающихся гнилостных бактерий. В результате жир-сырец приобретает
неприятный запахи прогарклый вкус.
Молоко, сливки часто могут содержать большое количество микроорганизмов,
в том числе и патогенных. Для того чтобы уничтожить патогенные
микроорганизмы молоко и сливки подвергают пастеризации при t° 85-90°c и
выдерживают в специальных ваннах ( созревание)или направляют в сепаратор, где
при температуре 80°с их концентрируют до 83% жирности.
При изготовлении кислосливочного масла после охлаждения сливки
заквашивают, т.е. вносят закваску и выдерживают до требуемой кислотности.
Молоко, идущее для изготовления маргарина, пастеризуют при температуре 7075°с, затем ( после охлаждения) заквашивают специально подобранными
культурами молочнокислых бактерий.
Количество посторонних микроорганизмов в сырье значительно влияет на
качество готовой продукций и ее устойчивость при хранении. Особенно при
изготовлении сливочного масла и маргарина.
При пастеризации погибают не все микроорганизмы, остаются молочнокислые
стрептококки кишечного происхождения, спорообразующие гнилостные бактерии,
маслянокислые, жирорасщипляющие, не образующие спор, термостойкие виды.
Все они переходят из сырья в готовую продукцию и могут размножаться и
хранении. При использовании неочищенной соли может снизиться стойкость
готовой продукции, особенно маргарина, что может способствовать развитию
микроорганизмов. Соль необходимо обрабатывать сухим жаром при температуре
150-180°с.
Краска используемая для подкрашивания масла, содержит незначительное
количество микроорганизмов. Но при наличии ней мицелия плесневых грибов она
может стать причиной плесневения масла. В таком случае краску просто не
используют.
Воду используют для промывки сбивного сливочного масла, а в составе
маргарина вода входит как один из компонентов. Кроме того, вода используется для
мойки аппаратуры. В такой воде могут встречаться гнилостные бактерии, что также
может привести к порче продукта. Размножаясь в масле или маргарине, они
разлагают белки и частично жир, что приводит к прогорканию. Патогенные
микроорганизмы, вызывающие желудочно-кишечные заболевания, могут долго
сохраняться в масле и маргарине. Вот почему вода должна отвечать требованию
ГОСТа.
Воздух в производительных цехах, упаковочном и фасовочных помещениях
должен быть чистым и содержать не более 500 микроорганизмов в 1 м3. При этом в
нем не должны содержаться споры бактерий и плесеней.
Сама аппаратура применяемая в производстве животных жиров, особенно
сливочного масла и маргарина представляет значительный источник проникновения
микроорганизмов. Таким образом небрежная мойка аппаратуры может стать
источником вторичного загрязнения сырья и готовой продукции.
Наиболее часто встречающийся вид микробиологической порчи всех животных
жиров- плесневение(зеленая и черная плесень – аспергиллус и пеницеллиум).
Причиной загрязнения может стать упаковочный малериал- пергамент, фольга и др.
они не должны содержать сахаров, декстрина и других питательных веществ. Они
должны быть эластичными и плотно прилегать к поверхности брусков жира. Ибо
эти материалы могут вызвать плесневение продуктов. Для уничтожения вредных
микроорганизмов на упаковочных материалов применяют предварительную
обработку пергамента 10%-ным раствором пропионовокислого кальция при
температуре около 82°с.
Необходим контроль за личной гигиеной обслуживающего персонала по
выявлению бацилло- и глистоносителей.
Проблема увеличения продуктов питания – одна из важнейших в нашем мире ,
в котором не обеспечены полноценным питанием более 40% населения. В тоже
время потери пищевых продуктов в результате порчи после уборки урожая
достигают 25-30% всей продукции. Вот почему удлинение сроков хранения многих
пищевых продуктов привлекает внимание ученых, инженеров и международных
научно- технических конференций.
В ряде лабораторий было показано, что, облучая клубни картофеля вскоре
после урожая или спустя 2-3 месяца хранения (стадия глубокого физиологического
покоя, можно в зависимости от дозы облучения прервать эту стадию и вызвать
прорастание или продлить состояние покоя.
Во время хранения клубней, медленно при низкой температуре (2-4°с)и быстрее
при более высокой, начинаются процессы распада и ингибиторов и синтеза
эффектора. Как только
внутреннее соотношение этих веществ нарушается( эффектор окажется в
избытке, начинается энергичный синтез Н.РНК, в свою очередь стимулирующий
синтез белков- ферментов, необходимых для начала синтеза ДНК. Клетки глазка
начинают свое развитие и вступают в митоз. Начинается рост глазка.
При γ-облучении клубней картофеля в малых дозах наблюдается ускоренное
прорастание, а при увеличении дозы облучения возрастает концентрация продуктов
окисления полифенолов и наблюдается ингибирующий эффект их действия.
Так как задержка прорастания клубней связана с образованием в облученных
клубнях активных ингибиторов развития – радиотоксинов, стал вопрос о качестве
продуктов. Однако многочисленные исследования показали безвредность
облученных клубней.
По данным МАГАТЭ (1973г) официальное разрешение на употребление такого
картофеля было дано соответствующим инстанциям санитарно-гигиенического
надзора.
Прорастание лука хорошо задерживается γ-облучением. Аналогичное действие
задержки прорастания в весеннее -летние месяцы было показано при γ-облучение
чеснока, сахарной свеклы, моркови.
Скорость порчи ягод и фруктов находится в прямой зависимости от
обсемененности их микроорганизмами, плесневыми спорами, грибковыми
мицелиями.γ-облучение свежесобранных ягод и фруктов продлевает сроки
хранения. Однако облучение оказывает существенное воздействие на химические
компоненты ягод и плодов, их структуру, течение биохимических процессов. При
достаточно высоких дозах падает естественная сопротивляемость к инфекции.
Облучение красных томатов позволило в 3 раза увеличить сроки хранения при
8-10°с. Что касается эффекта облучения яблок и груш на длительные сроки
хранения носит противоречивый характер.
Основной причиной малой стойкости фруктовых соков- наличие в них
различных рас дрожжей , размножающихся при хранении и вызывающие брожение
сахаров, всегда присутствующих в соках.
Ионизирующее излучение с успехом применяют для продления сроков
хранения сырого, охлажденного мяса (говядины, свинины, мяса кроликов и птицы),
замороженного мяса, а также мясных полуфабрикатов бифштексы, печеночная
паста)
Радиационная обработка парного мяса нецелесообразна, так как активно
идущие биохимические процессы в мясе после убоя заметно усиливается при γоблучении. Нежелательно изменяется консистенция мяса. Выдержка после убоя
рекомендуется в течение суток. За это время проходят биохимические изменения
раннего автолиза, и охлажденное мясо (2-4°с) может поступать на радиационную
обработку.
При γ-облучении охлажденного мяса продлевается срок хранения в свежем
виде с сохранением вкусовых качеств и питательных качеств за счет снижения
обсемененности микрофлорой.
Хорошие результаты даст комбинированное использование γ-облучений и
кратковременной тепловой обработки для инактивации протеолитических
ферментов. Этот метод широко используется для длительного хранения мясных
полуфабрикатов.
Многочисленные исследования показали что, γ-облучение свежей рыбы,
креветок, крабов и других продуктов моря может удлинить сроки хранения на
холоде (0-5°с) в 8-10 раз без потери товарной ценности. рыбы и морские продукты
хорошо переносят γ- облучение. Наиболее существенное значение для пищевой
сохранности продукта имеет его микробиологическая характеристика.
Специальная микробиология.
Лекция №15
1.
Микробиология бродильных производств. Микрофлора сырья.
2.
Микробиология пивоваренного производства. Микроорганизмывредители пивоваренного производства.
3.
Микробиологический контроль производства.
4.
Меры борьбы с вредной микрофлорой при производстве солода.
Получение напитков путем спиртового брожения- одно из древнейших
бродильных производств. Первыми из таких напитков были, видимо, вино и пиво.
Пиво является слабоалкогольным освежающим напитком, производство
которого основано на жизнедеятельность дрожжей. Необходимо отметить, что
производство пива ведется в не стерильных условиях поэтому отдельные стадии
технологического процесса инфицируются.
Технология пива включает следующие стадии: производство солода,
приготовление пивного сусла, брожение пивного сусла, осветление и розлив пива.
Основным сырьем для приготовления пива является солод, который производят
из высококачественных пивоваренных сортов ячменя. Замачивание и проращивание
ячменя обеспечивает накопление в зерне активных амилолитических и
протеолитических ферментов.
В процессе сушки свежепроросшего солода в нем накапливаются
ароматические вещества, придающие пиву характерный вкус и запах.
В пивоварении в качестве сырья используют: ячмень, кукурузу, рис,
крахмальную патоку, тростниковый сахар – сырец.
Приготовление сусла является сложной технологической стадией. Дробленный
солод смешивают с теплой водой, при этом происходит ферментативное
расщепление крахмала, белков и других веществ, а также экстрагирование
растворимых веществ водой.
Под действием амилолитических и протеолитических ферментов 75% сухого
вещества солода переходит в раствор. При условии, когда сырье не соложеное на
стадии варки сусла вносятся ферментные препараты микробного происхождения.
Отфильтрованное пивное сусло кипятят с хмелем, что способствует коагуляции
белков, инактивации ферментов, стерилизация сусла, а также охмеление суслаэкстрагирование горьких и ароматических веществ из хмеля, которые обладают
бактерицидным действием.
Таким образом спиртовое брожения сахаров сусла под действием ферментов
дрожжей- основной процесс в технологии пива, он подразделяется на 2 стадииглавное брожение и дображивание.
Главное брожение протекает в бродильных чанах или танках. В зависимости от
вида дрожжей брожение может быть низовым при температуре 6-10°с, и верховым
при температуре 14-25°с. Наиболее распространенным является низовое брожение.
Главное брожение происходит в течение 7-10 суток. В результате получают молодое
пиво- напиток со своеобразным вкусом и ароматом. В конце главного брожения
основная масса дрожжей оседает на дно сосуда.
Дображивание и созревание молодого пива протекает в герметически закрытых
в течение 21-90 суток. В этот период в молодом пиве происходят сложные
биохимические и физико-технические процессы в результате которых пиво
приобретает свои товарные свойства. Готовое пиво осветляют сепарированием и
фильтрованием, охлаждают, насыщают диоксидом углерода и разливают в тару.
В последнее время применяется новая прогрессивная технология брожения
сусла и дображивание молодого пива в одном вертикальном аппарате –
цилиндроконическом танке.
Характеристика дрожжей используемых в пивоварении.
Для производства пива используются специальные расы дрожжейсахаромицетов, относящихся к видам Saccharomucs carlsbergensis ( дрожжи низового
брожения).
Для темных и специальных сортов пива применяют дрожжи верхового
брожения. В настоящее время большинство заводов используют одну из рас пивных
дрожжей (11, 41,44,726S- Львовская, 8 ам) а в некоторых случаях их смесь.
Дрожжи в производстве пива используют до 10-12 раз причем после каждого
цикла брожение их возрастает (генерация) увеличивается. Перед повторным
использованием промывают и активируют.
Дрожжи применяемые в пивоварении называют культурными.
Дрожжи должны обладать следующими свойствами: высокой бродильной
активностью, флокуляционной способностью- медленно и полно оседать на дно
бродильных аппаратов, умеренной способностью к размножению, стойкостью к
неблагоприятным условиям и к инфицированию; стабильностью морфологических и
физиологических свойств и способностью придавать пииту характерные вкус и
аромат.
Бродильная активность пивных дрожжей является самым важным свойством и
зависит как от биологических свойств дрожжей, так и от внешних условий.
Бродильную активность определяют по степени сбраживания сусла.
По степени сбраживания дрожжи делят на сильно или высокосбраживающие (
степень сбраживания 80-90%). Это зависит от способности дрожжей использовать
углеводы сусла. Сбраживаемые сахара составляют 70-80% массы сусла и
представлены в основном дисахаридами мальтозой и сахарозой, глюкозой и
фруктозой.
Они сбраживаются в определенной последовательности, что обусловлено
скоростью их проникновения в дрожжевую клетку. Вначале фруктозу и глюкозу, а
затем сахарозу. Только после этого сбраживается мальтоза, которая гидролизуется
до глюкозы.
Дрожжи верхового брожения S. Cerevisiac не способны использовать
мальтотриозу. Дрожжи низового брожения S. carlsbergensis используют мальтриозу.
Флокуляционная способность- это свойство дрожжей оседать в конце главного
брожения, что обуславливает осветление молодого пива и готового пива в конце
дображивания.
Благоприпятствует флокуляции низкая температура брожения. По этому
признаку дрожжи делятся на хлопьевидные и пылевидные.
Хлопьевидные слипаются в кашки ( низовые).
У дрожжей верхнего брожения хлопья поднимаются на поверхность, образуя
«шапку».
В процессе брожения биомасса дрожжей увеличивается обычно в 3-4 раза.
Активное размножение дрожжей нежелательно, так как быстро расходует экстракт
сусла с образованием побочных продуктов.
Важным
производственным
показателем
является
стойкость к
неблагоприятным условиям(недостаток питательных веществ, повешенная
температура, изменение кислотности и др.), инфицированию посторонними
вредными для пива микроорганизмами.
Пивные дрожжи в процессе спиртового брожения способны накапливать
специфические пищевые продукты, обладающие приятными ароматическими и
вкусовыми свойствами.
Кроме этилового спирта и диоксида углерода (основных продуктов брожения)
образуются еще альдегиды, органические кислоты, эфиры, высшие спирты,
ацетонины, которые определяют вкус и аромат.
Микроорганизмы- вредители пивоваренного производства.
Попадают они из воздуха, воды, сырья, производственных культур, дрожжей,
оборудования, тары и от персонала. Основным сырьем для производства пива
является солод, качество которого зависит от ячменя. На поверхности и под
оболочкой обнаруживаются как бактерии, так и мицелиальные грибы. В 1 г
свежесобранного зерна
насчитывается десятки и сотни тысяч клеток.
Мицелиальные грибы при этом составляют 1-2%. Мицелиальные грибы
представлены родом Alternaria, Fusarium, Helmintosporium, Cladosporium.
Пораженное зерно грибами значительно теряет свои качества. Их
жизнедеятельность отрицательно сказывается на качество солода, а стало быть и
сусла.
Бактериальная микрофлора свежесобранного зерна в основном представлена
бактериями –травяная палочка. Высокое содержание этих клеток (92-99%) от
собранного количества бактерий является показателем доброкачественности зерна.
При нарушении технологии зранения зерна кокковые и спорообразующие бактерии
вытесняют E. Herbicola. При этом начинается интенсивное размножение
мицелиальных грибов Aspergilus, penicillium.
Производственные ( семенные) дрожжи при их недостаточной биологической
частоте могут служить опасным источником инфекций.
Важным показателем качества пива является его способность противостоять
помутнению , причиной которого является развитие микроорганизмов.
Порчу могут вызвать культурные пивные дрожжи, оставшиеся в результате
некачественного сепарирования или фильтрования.
Посторонние микроорганизмы вызывают помутнение пива, повышение
кислотности. Пиво становится непригодным к употреблению.
Основным вредителем пивного производства являются молочнокислые
бактерии, уксуснокислые бактерии, бактерии кишечной группы. Они сбраживают
сахар в молочную кислоту, уксусную, глицерин, этанол, диоксид углерода. Активно
развиваются в пиве кокковые бактерии.
При размножении бактерий кишечной группы пиво становится сладковатым,
приобретает запах вареной капусты. Наличие бактерий кишечной группы является
показателем санитарного состояния завода.
В пиве могут размножаться и дикие дрожжи, вызывая существенные изменения
его биохимических и органолептических свойств, помутнение пива, горечь.
Микробиологический контроль пивоваренного производства.
Это важнейший участок работы по оценке качества сырья, полупродуктов и
готовой продукции.
В пивоваренном производстве определяют общее количество микроорганизмов:
микроскопированием и высевом проб на плотные питательные среды. Кишечную
палочку определяют методом бродильной пробы на среде с лактазой.
Контроль пивных дрожжей.
Пивные дрожжи анализируют на присутствие в них посторонних
микроорганизмов и мертвых клеток дрожжей.
Если есть наличие посторонних микроорганизмов, то разводят новую чистую
культуру из пробирки.
Производственные ( семенные) дрожжи используют ежедневно: проверяют
морфологию клеток, содержание мертвых клеток, содержание глюкогена,
определяют присутствие посторонних микробов.
В дрожжах, используемые несколько раз, количество мертвых клеток дрожжей
не должно превышать 5%, а количество бактерий – 0,5% от общего числа клеток
дрожжей. Если они не соответствуют этим показателям, то они подлежат
антисептической обработке персульфатом аммония.
Контроль сусла- сусло сразу после кипячения с хмелем обычно стерильно,
инфекционирование происходит при охлаждении. На анализ отбирают пробы из
аппаратов для охлаждения, коммуникаций и бродильных емкостей. Определяют
стойкость сусла, общую обсемененность сусла микробами, наличие
кислотообразующих бактерий.
Контроль молодого пива.
Приводят тогда, когда нарушается нормальный ход главного брожения. За 7
суток до окончания дображивания , отбирают пробу пива и определяют его
биологическую стойкость. Появление плесени, осадка, гнилостного или кислого
запаха через 2-3 суток свидетельствует о повышенной обсемененности сусла.
Контроль готового пива. Проверяют на биологическую стойкость, общее число
микроорганизмов и наличие бактерий кишечной группы. Биологическая стойкость
характеризуется временем ( 6 суток), в течение которого не происходит развитие в
нем микрофлоры. Стойкость жигулевского пива должна быть не менее 7 суток. Если
стойкость ниже, то определяют чисто микроорганизмов в готовом пиве. В 1 мл пива
не должно быть более 100 клеток посторонних микроорганизмов.
Контроль воды и материалов.
Проверяют смывные воды, фильтрующие материалы, тара укупорочный
материал. Бактерии кишечной группы в 100 см3 смывной воды должен
отсутствовать.
Заключение: