Современные методы исследования микробной клетки

Процессы брожения с участием микроорганизмов  часто используются на практике при  производстве пищевых продуктов,алкогольных  напитков или консервировании.Все  процессы брожения начинаются с образования пирувата и протекают только в анаэробных условиях.

Молочнокислое и пропионовокислое брожение

Многие молочные продукты, такие,как  простокваша,йогурт или сыр,образуются путем брожения с участием молочнокислых бактерий.Последовательность реакций такая же, как и в организмах высших животных:пируват, образующийся главным образом в результате деградации дисахарида лактозы, восстанавливается лактатдегидрогеназой в лактат. Молочнокислое брожение также играет существенную роль при квашении капусты и силосовании кормов. Получаемые продукты хорошо хранятся, так как происходящее при брожении уменьшение величины рН тормозит рост гнилостных бактерий.

При изготовлении молочных продуктов  прежде всего используются бактерии родовLactobacillus и Streptococcus. Образующиеся на первом этапе полупродукты доводятся  до кондиции чаще всего только путем  последующего брожения. Так,характерный  вкус швейцарского твердого сыра достигается а результате последующего пропионовокислого брожения. При этом под действием бактерий родаPropionibacterium пируват в результате сложной последовательности реакций превращается в пропионат.

Спиртовое брожение

Алкогольные напитки производят,как правило,сбраживанием растительных продуктов с высоким содержанием углеводов.Вначале образующийся из глюкозы пируват декарбоксилируется пируватдекарбоксилазой в ацетальдегид.Последний восстанавливается алкогольдегидрогеназой в этанол с потреблением НАДН. В этом процессе участвуют не сбраживающие бактерии, адрожжи, являющиеся эукариотами и относящиеся к одноклеточным грибам. Дрожжи часто используются также при выпечке хлеба. Они продуцируютCO2 и спирт, которые разрыхляют тесто. Пивные,или пекарские,дрожжи (Saccharomyces cerevisiae)гаплоидны и размножаются простым делением.Они могут жить как аэробно так и анаэробно.Вина получают с помощью других видов дрожжей,некоторые из них живут на ягодах винограда.Чтобы содействовать образованию этанола, при спиртовом брожении необходимо исключить доступ кислорода:например, когда тесто "подходит",его покрывают платком или проводят брожение в бочках с затвором,не позволяющим поступать воздуху.

Микроорганизмы— это возбудители  брожения, разложения и распада. Существуют полезные и вредные для людей. Микроорганизмы в большом количестве присутствуют везде, где может выжить организм в воздухе, почве,воде и внутри и снаружи на растениях и животных. Эти мельчайшие организмы выделяют ферменты,воздействующие на органику,на которой они растут.

Микроорганизмы выполняют много  полезных и необходимых для жизни  функций.В процессе собственной  жизни микроорганизмы непрерывно пополняют  содержание неорганических веществ  в почве.Они расщепляют помет  животных и ткани мертвых животных и растений. В процессе разложения сложные органические вещества растений и животных разлагаются до простых неорганических веществ, которые возвращаются в почву, а затем их поглощают зеленые растения.Из всех живых существ только зеленые растения,содержащие хлорофилл,поглощают неорганические вещества,произведенные микроорганизмами,и используют их как строительный материал для клеток и тканей.При помощи фотосинтеза зеленые растения комбинируют энергию солнца и углекислый газ из воздуха с водой и минеральными солями из почвы и производят органические вещества. Такие вещества служат пищей для всех животных и остальных растений, не содержащих хлорофилл, для жизни и развития.Хотя многие микроорганизмы необходимы для жизни на земле, некоторые содержат ядовитые вещества (токсины),которые чрезвычайно опасны для здоровья. Такие микроорганизмы являются причиной отравления,болезни и смерти.

Развитие микроорганизмов внутри и снаружи на скоропортящихся  пищевых продуктах вызывает в  них сложные химические изменения. В результате происходят нежелательные изменения вкуса, содержания витаминов,запаха и внешнего вида. Если не остановить процесс, пищевые продукты станут непригодными для употребления.Особый интерес при изучении сохранения пищевых продуктов вызывают три типа микроорганизмов:бактерии,дрожжи и микроскопические грибы (плесени).Так как каждый тип микроорганизма несколько отличается и по своей природе,и по поведению,необходимо их изучить.

2. Микрофлора плодов  и овощей,зерномучных продуктов,стерилизация  баночных консервов.Основные виды микробиологической порчи, факторы,влияющие на обсемененность

Свежие овощи,плоды обильно обсеменены микроорганизмами,попадающими на них  из почвы,воды, воздуха.Благодаря кожице, органическим кислотам сока,гликозидам,эфирным  маслам,фитонцидам свежие овощи и плоды обладают стойким иммунитетом,который усиливается находящимися на поверхности овощей и плодов дрожжами,уксуснокислыми,молочнокислыми и другими бактериями.

Порча овощей происходит в результате перезревания при длительном хранении и нарушении целостности их покрова.Микробы внедряются внутрь мякоти и вызывают вначале плесневение,а затем гниение плодов.

На поверхности плодов и овощей могут быть патогенные микробы. Поэтому  их следует тщательно промывать.

Квашеные овощи и плоды содержат дрожжи,молочнокислые,уксуснокислые и другие бактерии,которые образуют большое количество молочной, уксусной кислоты, этилового эфира, придающих квашеной продукции приятный вкус и аромат.

При хранении поверхность квашеных овощей является благоприятной средой для развития плесневых грибов, которые опресняют рассол, в результате чего могут развиваться гнилостные бактерии.

Хранение квашеных овощей при температуре+3 °С способствует сохранению их качества.

Плоды и овощи являются живыми организмами  и обладают способностью противостоять воздействию микроорганизмов.Иммунитет плодов и овощей определяется некоторыми их свойствами:высокой кислотностью сока мякоти,наличием глюкозидов,эфирных масел,дубильных веществ, фитонцидов и др. Важную роль в защите плодов и овощей играет кожица благодаря особенностям своего строения;в ней сосредоточены все перечисленные выше вещества.В последнее время установлено,что иммунитет плодов и овощей определяется также веществами фенольного характера,образующимися в местах хранения и внедрения возбудителей болезней. Эти вещества,образовавшись в ответ на внедрение одного возбудителя,подавляют и многих других.Поэтому немногие микроорганизмы способны находить здесь условия для развития.Эту немногочисленную группу принято называть эпифитной микрофлорой.К ней относятся обычно обнаруживаемые на плодах, ягодах и овощах дрожжи,уксусно-кислые,молочно-кислые и некоторые другие виды бактерий.

В случае же нарушения целостности  покрова плодов и овощей для микробов создается доступ к глубинным  слоям их тканей.Обычно порча начинается с развития плесневых грибов, так как кислая среда тканевого сока для них благоприятна.Затем в порче могут принять участие и бактерии.

Порчу механически поврежденных плодов может вызывать и обычно безвредная,эпифитная  микрофлора.Особенно быстро она происходит при повышенной температуре.У неповрежденных плодов и овощей микробиологическая порча может возникнуть и в результате их полного созревания или перезревания.При перезревании защитные свойства плодов и овощей утрачиваются— оказываются израсходованными на дыхание сахара и органические кислоты, исчезают эфирные масла,дубильные вещества, не происходит пополнения постоянно расходуемых фитонцидов.В таких условиях плоды и овощи поражаются плесневыми грибами и бактериями.Это особенно заметно в весенний период хранения прошлогоднего урожая.

Чтобы продлить сроки хранения плодов и овощей,необходимо создавать режим  хранения, замедляющий процессы созревания и старения. Это достигается понижением температуры от —1,5 до — 5 °С. При  низкой температуре значительно затормаживается жизнедеятельность и микробов.Физиологические процессы также идут замедленно,и действие естественных противомикробных сил проявляется продолжительное время.

Кроме плесневых грибов, частыми  возбудителями порчи являются и  некоторые бактерии. Так,почвенные бактерии группы псевдомонас способны вызывать мокрую гниль картофеля.Клубни при этом заболевании превращаются в мокрую, серую,кашицеобразную,дурнопахнущую массу. Болезнь при хранении передается здоровым клубням.Мерами, ограничивающими вред, наносимый этим заболеванием,являются выборка больных клубней и хранение при пониженных температуре(около 1 °С) и влажности,воздуха.

Мокрая гниль моркови,лука, свеклы,помидоров  вызывается рядом бактерий.Овощи  размягчаются,приобретают неприятный запах.

Принято считать, что чем выше общаямикробная обсемененностьобъекта внешней среды, тем больше вероятность присутствия в них патогенных бактерий.

Логическая обоснованность этого  положения не вызывает сомнений, если его рассматривать в статистическом плане, тогда как во многих конкретных случаях оно может не соответствовать действительности.Например, несмотря на то, что молочнокислые продукты обильно обсеменены специфической микрофлорой,они являются не только полезными,но и обладают диетическими свойствами.И, напротив,незначительная обсемененность продукта или корма патогенными микробами в результату их использования может привести к тяжелым последствиям.

Попавшие на объект (субстрат)патогенные бактерии вступают с его микрофлорой  в определенные взаимоотношения,часто антагонистические.Кроме того, и другие внешние факторы, например температура,рН среды, оказывают неблагоприятное действие на болезнетворные бактерии. В результате чего только в редких случаях они размножаются на субстрате или сохраняются в состоянии покоя, а гораздо чаще погибают.Опасность таких объектов для здоровья людей и животных зависит не только от степени обсеменения их болезнетворными микроорганизмами,но и от сроков,прошедших после заражения.

При определении общей микробной  обсемененности воды, воздуха,пищевых продуктов необходимо учитывать исключительную динамичность этих объектов,неравномерность распределения микробов в них,а также возможность взаимного обмена между микрофлорой указанных объектов. Поэтому при исследовании надо соблюдать следующие правила: анализировать в нескольких повторностях возможно большее количество проб, взятых из разных участков объекта; использовать различные методы количественного учета микроорганизмов.При выполнении вышеприведенных условий полученные величины микробной обсемененностибудут характеризовать объект в целом.В санитарно-бактериологических лабораториях для количественного учета микроорганизмов применяют в основном прямой подсчет микроорганизмов и определение микробного числа. Реже используют титрационный посев (метод предельных разведений).

Прямой подсчет микроорганизмов.С  помощью этого метода учитывают  общее количество живых и мертвых  клеток. Метод простой и доступный  для использования в санитарно-бактериологических лабораториях,но имеет следующие  недостатки.С помощью этого метода трудно различить микроорганизмы и инородные частицы, точно определить количество микроорганизмов,так как они часто образуют большие скопления,неразбивающиеся конгломераты(комочки), невозможно дифференцировать живые микроорганизмы и мертвые, хотя санитарное значение живых и мертвых бактерий неодинаково.

Микробное число. Этот метод позволяет  учитывать только живые микроорганизмы.Микробным  числом называют количество колоний, которые  вырастают на мясопептонном агаре (МПА) при посеве 1 мл или1 г субстрата и культивировании при 37°С в течение24— 48 ч (или при22°С 72 ч).

При определении микробного числа  учитывают в основном колонии  аэробных метатрофных(сапрофитных)мезофильных  микробов,использующих в качестве источников азотного питания белок и продукты его распада.Эти микробы являются основными потребителями органических веществ, вносимых в почву и воду с различными отходами промышленных предприятий,выделениями людей и животных.Количество этих микроорганизмов,как правило,увеличивается в процессе загрязнения внешней среды и уменьшается при ее самоочищении.Следовательно,бактериальное обсеменение субстрата,определяемое этим методом,оказывается значительно меньше, чем при прямом подсчете.Это объясняется также тем, что мертвые клетки при высеве не дадут роста на питательной среде; не растут живые клетки,утратившие способность к размножению;не всегда разбиваются бактериальные конгломераты и одна колония вырастает из нескольких клеток; отсутствуют питательные среды, обеспечивающие рост микроорганизмов всех видов; не вырастут анаэробы,так как культивирование проводят в аэробных условиях;не дадут роста термофилы и психрофилы;не учитываются грибы, рост которых можно обнаружить только на 3- 4-е сутки. Следовательно,количество микробов, вырастающих на МПА, оказывается во много раз меньше, чем их истинное содержание в высеваемом объекте.

Сапрофитные микробы- основные возбудители порчи пищевых продуктов,поэтому при оценке качества мясных и молочных продуктов определяют микробное число.

Следовательно,по микробному числу можно судить 0 санитарном состоянии почвы, воды,воздуха, пищевых продуктов.

Для некоторых объектов внешней  среды разработаны нормы допустимоймикробной обсемененности(микробное число), например:для воды питьевой- не более 100 микробов в 1 мл; для консервов«Мясо тушеное»до стерилизации- не более 200 тыс.бактерий в 1 г;для молока пастеризованного категории «А»- до 75 тыс. микробов в 1 мл. При отсутствии официальных норм допустимой микробной обсемененности,введенных в государственные общесоюзные стандарты(ГОСТы), технические условия (ТУ),заключение о доброкачественности продукта, о реализации или браковке его дают на основе практического опыта работы.Так, вареные колбасы I и II сортов считают хорошего качества, если общая микробная обсемененность их не превышает1000 в 1 г.

Микробную обсемененность объекта  выражают в виде титра или индекса.

Титр -это наименьшее количество исследуемого субстрата, в котором обнаружен  микроорганизм.