Материал: М_кроб_олог_я КЛ

Тема 6. Вплив умов зовнішнього середовища на життєдіяльність мікроорганізмів

ПЛАН

1. Фізичні фактори.

2. Хімічні фактори.

3. Біологічні фактори.

1. Фізичні фактори

За час свого існування мікроби піддаються різним впливам зов­нішнього середовища. До одних змін вони швидко пристосовують­ся і продовжують існувати в нових умовах, а інші виявляються для них шкідливими, що призводить до загибелі мікроорганізмів, мутації або переходу їх до стану амбіозу.

Температура - один з найбільш важливих факторів у житті мікробів. Вона може бути оптимальною, найбільш сприятливою для розвит­ку, а також максимальною, коли пригнічуються життєві процеси, і мінімальною, яка призводить до призупинення росту. Сфери росту для різних груп мікроорганізмів коливаються в широкому проміжку.

До високих температур особливо чутливі вегетативні форми. З підвищенням температури час життєдіяльності скорочується. Так, тифозні бактерії при 47°С гинуть через 2 год., при 59°С - через 21 с.

На мікроби більш ефективно разом з сухим жаром діє насиче­на водяна пара. Загибель спор збудника сибірської виразки настає через 1 хв. після дії водяної пари при 132°С, сухим жаром - при 180°С. На якість стерилізації впливають також число клітин у 1 мл суспензії. Чим їх більше, тим вище повинна бути температура або більш тривалою - експозиція.

Низькі температури звичайно не викликають загибелі мікро­бів, а лише затримують їх ріст та розмноження.

Життєздатність багатьох мікробів зберігається при температурі, що наближається до абсолютного нуля. Спори пророщуються після 10-годин-ного знаходження їх в рідкому водні (-252°С); протягом 2 год. підтримання такої ж температури потребує життєздатність бактерій че­ревного тифу. У рідинному повітрі (-172-190°С) протягом 20 год. зберігається кишкова паличка.

Ще більш стійкі до дії низьких температур віруси. Наприклад, спори та гнилісні мікроби зберігають життєздатність у трупах ма­монтів, що пролежали тисячі років у мерзлоті Сибіру.

Світло являє собою електромагнітне випромінювання з дов­жиною хвилі 400-780 нм. Деяким мікроорганізмам світло може зав­давати шкоди, що викликає їх загибель.

Під впливом світла гине багато мікробів, особливо патогенні (збуд­ники туберкульозу - протягом 3-5 год., вірус ящуру - протягом 2 год.).

Такі випромінювання передусім використовують для санації приміщень. Там де більше сонця, там менше мікробів. Дія випро­мінювання посилюється в присутності кисню або окисних речовин.

2. Хімічні фактори

Мікроби, як все живе, чутливі до факторів середовища. Вони здатні реагувати на зміни середовища переміщенням або іншими реакціями. При сприятливих умовах мікроби наближаються до об'єк­та подразнення, при несприятливих - відштовхують їх. Таке явище одержало назву хемотаксису. Речовини, що помірно діють на мікроб­ну клітину, приводять до позитивного хемотаксису, ті, що сильно діють, тобто отруйні речовини (кислоти, основи), призводять до при­гнічення мікробної клітини - до негативного хемотаксису.

Мікроби пристосовуються до певною середовища мешкання. Вони (плісняві гриби ) - ацидофільні організми - мешкають у кислому сере­довищі, інші (холерний вібріон) - алкапофільні організми - в лужному. Більшість мікробів надають перевагу середовищу, концентрація вод­невих іонів в якому робить його ближче до нейтральної (рН 6,5-7,5).

Оптимальне середовище мешкання в істотних умовах мікроби створюють для себе самі. Так, молочнокислі мікроорганізми, зброд­жуючи лактозу, виявляють кислоту, що призводить до зниження рН і середовище стає більш сприятливим для їх розвитку.

Вплив дії хімічних речовин на мікроби має практичне значення, оскільки багато з них використовуються для впровадження оздоров­чих заходів у господарстві. Найбільш широко розповсюджені з дезінфіку-ючих речовин: луги, кислоти, хлоровмісні препарати, феноли, солі важ­ких металів.

3. Біологічні фактори

На мікроби впливають не тільки фізичні, хімічні, але й біологічні фактори. У природі все взаємопов'язане. Живі істоти об'єднуються

в стійкі екологічні системи - біоценози. Для кожного з них харак­терні видові та кількісні співвідношення популяцій, структура, взає­мовідношення та інші ознаки. Серед різноманітних ценозів (фітоце­нози, зооценози) велике місце в природних умовах займають мікро-біоценози - сукупності мікроорганізмів. Між ними та іншими живими організмами існують різноманітні взаємовідносини. Вони можуть проявлятися в формі симбіозу, метабіозу, синергізму і т. ін.

Симбіоз - співіснування двох або більше видів мікробів між собою або з іншими істотами. Класичним прикладом симбіозу може бути співіснування мікроскопічного гриба та водорості (ціанобактерії), а також знаходження аеробів та анаеробів в єдиній замкнутій сфері, коли після використання кисню, між аеробами виникають сприят­ливі умови для анаеробів, життя яких може проходити без атомар­ного кисню. Мікроби, що знаходяться в бульбах, мешкають в сим­біозі з бобовими рослинами.

Метаболізм - форма взаємовідносин, при якій один з мікробів використовує продукти життєдіяльності іншого і тим самим створює сприятливі умови для його розвитку (співіснування нітрифікаторів і амоніфікаторів).

Синергізм- однакові фізіологічні процеси різних особин мікроб­ної асоціації, в результаті чого з'являється примноження кінцевих продуктів (підвищення гетеросуксину - стимулятора росту рослин при сумісному культивуванні азотобактера та грибоподібної баци­ли).

Контрольні питання

1. Як фактори зовнішнього середовища впливають на мікро­організми?

2. На які групи поділяють мікроорганізми щодо температури?

3. Як діють на мікроорганізми високі та низькі температури?

4. Як діють на мікроорганізми випромінювання (світло, ульт­рафіолетове випромінювання та ін.)?

5. Як впливає на мікроорганізми рН середовища?

6. Що таке хемотаксис?

7. Які хімічні речовини використовують для дезінфекції?

8. Взаємовідносини між мікроорганізмами.

ЛЕКЦІЯ 7. ХВОРОБИ ПЛОДІВ ТА ОВОЧІВ

ПЛАН

1. Мікрофлора свіжих плодів та овочів.

2. Мікробіологічний аналіз плодів та овочів.

3. Мікрофлора консервованих овочів.

1. Мікрофлора свіжих плодів та овочів

Свіжі плоди та овочі протягом довгого часу залишаються життє­здатними, в них проходять різноманітні фізіологічні процеси, що властиві рослинним організмам. Чим повільніше проходять фізіологічні процеси, тим краще зберігаються плоди та овочі, тим вище їх термін зберігання.

З підвищенням інтенсивності біохімічних процесів швидше про­ходять в плодах та овочах глибокі та необоротні зміни, що характери­зують їх старіння. У міру старіння плодів та овочів термін зберігання їх падає, погіршується зовнішній вигляд, вони поступово розпушуються, позбуваються смакової та поживної якості, здатності давати опір хво­робам, коли на них починають розвиватися різні мікроорганізми.

Імунітет органів рослин обумовлений багатьма факторами. Суттє­ве значення має їх анатомічна будова, особливо будова покриву. Шкірка (її товщина, наявність клітин, які ороговіли, кутикула, восковий наліт) є міцним захисним бар'єром для проникнення мікробів в соковиті ткани­ни (м'якоть) плодів та овочів. Велику роль відіграє також їхній хімічний склад, наявність речовин, які гальмують розвиток мікроорганізмів, на­приклад, дубильних, барвних, ефірних олій та, особливо, фітонцидів.

У період тривалого зберігання плодів та овочів пошкодження їх мікроорганізмами призводить до великих втрат (збитків) продукції. Це викликано неправильними способами заготівлі, транспортуван­ня та зберігання (відмороження продукту, підвищення вологості та температури на складах та ін.).

2. Мікробіологічний аналіз плодів та овочів

Для віднаходження (виявлення) патогенних бактерій на пло­дах та овочах застосовують метод змиву. Змивні води можна фільтру вати через мембральний фільтр, а потім скрібок з останнього засі­вати на елективних середовищах. Хвороби плодів та овочів, що викликають мікроскопічні гриби, бактерії та віруси, різноманітні за зовнішнім виглядом, але в цілому характеризуються ознаками гнилі і відрізняються між собою за забарвленням нальоту.

Фітопатологічний аналіз продукції проводять одночасно з ана­лізом на якість. Для цього від партії відбирають середню пробу. А з неї визначають відсоток уражених хворобою об'єктів. Останні підля­гають дослідженню спочатку макроскопічним, потім мікроскопічним Методом. Найбільш поширеними зовнішніми ознаками хвороби є: гниль (суха і волога), плямистість нальоту, нарости, рани, парші, не­крози, пустули, подушечки, муміфікації, руйнування органів тканин.

Діагностику фітопатогенних уражень (хвороб) деяких плодів та овочів розглянуто нижче.

1. Хвороби картоплі:

а) на поверхні бульби сухі плями;

б) на поверхні бульби вологі плями;

в) на поверхні бульби струпи;

г) поверхня бульби не пошкоджена, але має місце кільцевий прояв;

д) поверхня бульби не пошкоджена, на розрізі плями, або дупла.

2. Хвороби коренеплодів (моркви):

а) суха гниль коренеплодів;

б) гниль волога, з нальотом;

в) гниль волога, на пошкодженій тканині наліт відсутній.

3. Хвороби цибулі та часнику:

а) гниль денця, пошкоджена поверхня з нальотом;

б) пошкоджена тканина без нальоту, ослизнена на лусці цибу­лини.

4. Хвороби капусти:

а) на головках, які гніють, нальот грибниці;

б) на головках, які гніють, нальот, головка ослизнюється, має неприємний запах колонії бактерій;

в) головка вкрита плямами;

г) пошкодження головки або ураження починається з неї.

5. Хвороби огірків:

а) на плодах плями;

б) гниль плодів.

6. Хвороби баклажанів:

а) на плодах плями;

б) гниль плодів.

7. Хвороби яблук та груш:

а) на плодах плями;

б) гниль плодів.

8. Хвороби цитрусових:

а) на плодах плями;

б) гниль плодів.

Хвороби плодів та овочів, або гнилі, що найчастіше виклика­ють плісняві гриби та рідше бактерії. У першу чергу псують пошкод­жені, а також перезрілі плоди та овочі. Деякі мікроскопічні гриби ура­жають їх ще в період пророщення, різко знижуючи врожайність. Пе­ревага пліснявих грибів в процесі пошкодження плодів та овочів обумовлюється перш за все високим вмістом у них вуглеводів та порівняно невеликим вмістом білкових речовин, а для багатьох (особливо плодів) - кислою реакцією їх соків.

Необхідні заходи та обов'язкові вимоги у боротьбі з хворобами плодів та овочів в період після знімання до реалізації є дбайливе поводження щодо них, систематична перевірка, сортування, своє­часне вилучення пошкоджених екземплярів, зберігання сховищ у чи­стоті, санітарна обробка транспортувальної тари, впровадження не­обхідного режиму зберігання (температура та відносна вологість по­вітря).

Заморожені плоди, ягоди та овочі не піддаються мікробному пошкодженню при зберіганні. Однак після дефростації такі продук­ти стають зовсім нестійкими та дуже інтенсивно пошкоджуються під дією плісені, дріжджів і бактерій.

3. Мікрофлора консервованих овочів

Виробництво консервів основане на принципі стерилізації. Сутність цього виробництва полягає в тому, що підготовлені хар­чові продукти закладаються в жестяні або скляні банки, з яких ви­даляють повітря, герметично закупорюють та стерилізують в авто­клавах. Багато плодів, овочів перед закладанням у тару піддають бланшуванню з метою зберігання кольору продуктів і видалення з них повітря.

У процесі бланшування гине частина мікрофлори продукту.

Стерилізують консерви при температурі від 100 до 125°С за­лежно від продукту, його рН, розмірів банки і т. ін.

Мета промислової стерилізації – вивести здатність зберігання мікроорганізмів, потенційно небезпечних для здоров'я людини, зни­щити основну масу (не менше 90%) збудників пошкодження даного продукту, зберегти по можливості його якість.

При стерилізації консервів практично гинуть не всі мікроорганіз­ми. Навіть у доброякісних консервах знаходяться життєздатні, пе­реважно спорові бактерії. Спори багатьох бактерій вирізняються ви­сокою термостійкістю, деякі з них здатні витримати режим стерилі­зації.

За допомогою багатьох дослідів встановлено, що чим більше мікробів та їх спор міститься у продукті перед стерилізацією, тим більше їх зберігається у консервах та тим більше маємо нестерильних банок.

У зв'язку з цим на консервних заводах проводять мікробіологіч­ний контроль сировини та допоміжних матеріалів, визначають за­гальну обсеменіність їх бактеріями, наявність спор мезофільних та термофільних облігатних анаеробів і спор термофільних аеробних бактерій, збудників поверхневокислого пошкодження консервів.

Мікроорганізми, що збереглися життєздатними після стерилі­зації, складають залишкову мікрофлору консервів, її видовий склад та можливий характер пошкодження залежать від стерилізовуваного продукту та режиму стерилізації.

Найбільш розповсюдженими видами пошкодження консервів є біологічний бомбаж та плоско-кисле псування.

Біологічний бомбаж виникає при зростанні залишених після стерилізації різних (переважно спорових) бактерій, які виділяють у процесі метаболізму гази (СО₂, Н₂, Н₂3). У банках поступово підви­щується тиск, і денця їх спучуються, що іноді навіть призводить до розривання банок.

У м'ясних та рибних консервах збудниками бомбажу найчасті­ше бувають анаеробні спорові мезофільні бактерії, а також спорові мезофільні аероби.

Бомбаж овочевих консервів, окрім вказаних вище бактерій, викликають також термофільні спорові бактерії.

Пошкодження фруктових та молочних консервів передусім вик­ликають дріжджі.

Плоско-кисле псування – закислення продуктів без виявлення газів зустрічається у всіх видах консервів, але частіше в овочевих та м'ясо-рослинних.

Збудниками цього пошкодження є термофільні та термостійкі спороутворюючі факультативні аеробні бактерії.

Загальний метод стерилізації консервів потребує порівняно довгого прогрівання для знищення мікроорганізмів, що призводить до зниження якості продукту (зовнішній вигляд, консистенція, смак та ін.).

Сучасним методом виготовлення консервів, який розроблений та впроваджується у виробництво, є метод асептичного консерву­вання. При цьому методі нагрівання продукту проводять у безпе­рервному потоці в тонкому шарі при температурі 130-140°С про­тягом кількох секунд. Стерилізований та охолоджений продукт роз­ливають асептичне, не допускаючи ініціювання мікробами ззовні, в стерильну тару, яку герметизують. Тривалість стерилізації скоро­чується, якість продукту підвищується.

Контрольні питання

1. Охарактеризувати сутність понять епіфітна та фітопатогенна мікрофлора.

2. Які і як попадають патогенні мікроорганізми на плоди та овочі?

3. Яким методом виявляють патогенні мікроорганізми на пло­дах та овочах?

4. Чому підвищена температура та вологість викликають хвороби плодів і овочів?

5. Якими хворобами уражається картопля?

6. Якими хворобами уражаються коренеплоди?

7. Якими хворобами уражаються цибуля та часник?

8. Якими хворобами уражається капуста?

9. Якими хворобами уражаються баклажани?

10. Якими хворобами уражаються яблука та груші?

11. Якими хворобами уражаються цитрусові?

10. Які види мікроорганізмів досліджують при аналізі кон­сервів?

11. Методи виявлення аеробних та анаеробних бактерій в консервах?

12. За допомогою яких бактеріологічних показників встанов­люють кінцевий результат якості банкових консервів?

Тема 8. Мікробіологія важливих харчових продуктів

ПЛАН

1. Мікробіологічне дослідження молока та молочнокислих про­дуктів.

2. Мікробіологічне дослідження м'яса та м'ясопродуктів.

3. Мікробіологічне дослідження риби.

1. Мікробіологічне дослідження молока та молочнокислих продуктів

Молоко - продукт секреції молочних залоз ссавців. Для дея­ких з мікроорганізмів молоко слугує сприятливим питомим середо­вищем. Склад та чисельність мікробів у молоці змінюється залежно від температури та періоду зберігання продукту. При цьому виділя­ють декілька фаз.

Антимікробна (цидна, статична) фаза характерна для свіжого молока, в якому проходить затримка росту мікроорганізмів. Анти­мікробні властивості молока пов'язані з у- та р- глобулінами і обу­мовлюються вмістом в ньому лізоцимів, лактенінів, бактеріолізинів, антитоксинів та інших речовин. Лізоцим має широкий спектр дії: затримує зростання як сапрофітів, так і патогенних мікробів.

Фаза змішаної мікрофлори. З інактивацією лізоцимів, лактенінів та інших речовин закінчується антимікробна фаза, після чого почи­нають розвиватися мікроорганізми. На початку фази спостерігаєть­ся розвиток різних груп мікроорганізмів, але мають перевагу амо-ніфікатори. Збільшується кількість молочнокислих бактерій, відбу­вається накопичення кислот, зниження рН. У такому середовищі діяльність гнилісних, маслянокислих і бактерій інших груп змен­шується, а більшість мікробів гине. Тривалість фази змішаної мікрофлори складає 12-18 годин.

Фаза молочнокислих бактерій характеризується наявністю на початку періоду стрептококів, а в кінці - молочнокислих паличок. Молоко скисає. У такому середовищі клітини інших мікробів гинуть. Зміна одних форм молочнокислих бактерій іншими проходить протягом 3-4 тижнів. З накопиченням кислоти рН середовища знову знижується та створюються умови, сприятливі для розвитку плісня­вих грибів та дріжджів.

Фаза пліснявих грибів та дріжджів характеризується розвит­ком міцелярних та безміцелярних грибів (молочна плісень, зелений кістявик, плівчасті дріжджі та ін.). При кімнатній температурі гнилісні процеси прогресують, накопичуються гази, продукт стає непридат­ним до вживання.

Зникнення антимікробних властивостей та зберігання молока створюють умови для розвитку небажаної мікрофлори, в разі чого продукт пошкоджується.

Щоб зберегти молоко, треба створити такі умови, при яких відбувалася затримка росту або загибель мікробів.

Існує багато способів, які сприяють зберіганню молока та кис­ломолочних продуктів. Найбільш поширені з них фізичні методи: пастеризація, стерилізація, консервування та ін.

Велика роль серед молочних продуктів належить кисломолоч­ним продуктам: кефір, кисле молоко, сироватка, ряжанка і т. ін. Мо­лочні продукти не тільки містять необхідні для організму питомі ре­човини, але мають дієтичні і лікувальні властивості.

Наприклад, до складу кефіру входять мезофільні мікроорганіз­ми та дріжджі - результат симбіозу – тривалого культивування мікро­організмів в одному середовищі. Кефірні грибки являють собою світло-жовті більові форми. Можуть бути сухими або вологими, густої або пухкої консистенції. Культивування кефіру при температурі нижче 15°С сприяє розвитку дріжджів та зростанню продукту бродіння - етило­вого спирту, що підвищує вміст у продукті молочної кислоти.

2. Мікробіологічне дослідження м'яса та м'ясопродуктів

М'ясо є сприятливим питомим субстратом для багатьох мікро­організмів, що знаходять в ньому необхідні для себе речовини -вуглець, азот, вітаміни, мінеральні солі.

Вміст води, рН м'яса також сприяє їх розвитку, у зв'язку з чим м'ясо інтенсивно псується. Псування м'яса може проявлятися по-різному. Гниття починається з поверхні м'яса і поступово розпов­сюджується в товщину м'яса. При зберіганні м'яса при температурі н/м 5-10°С гнилісні процеси викликаються аеробними та анаероб­ними мезофільними мікроорганізмами, що мають протеолітичні вла­стивості. Псування м'яса при цих температурах проходить дуже інтенсивно - протягом декількох діб - особливо інтенсивно псуєть­ся подрібнене м'ясо.