Развитие науки о биоповреждениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Вредители хлебных запасов

Вредители хлебных запасов в процессе жизнедеятельности, прежде всего, уничтожают зерно. Некоторые наиболее распространенные насекомые, такие, как рисовый, амбарный и кукурузный долгоносики, питаются в основном эндоспермом зерна, клещи и амбарная огневка-- только зародышами, мавританская козявка, кожееды и мучные хрущаки выедают сначала зародыш, затем эндосперм. Таким образом, они могут уничтожить зерно полностью. Фауна вредителей хлебных запасов огромна и разнообразна. Она представлена несколькими десятками видов класса насекомых и класса паукообразных и некоторыми видами классов птиц и млекопитающих (грызунов).

Вредители хлебных запасов приспособились к жизни в зерновой массе, которая для них не только подходящая среда обитания, но и отличная пища, содержащая весь необходимый для них комплекс питательных веществ. Насекомые и клещи, обитающие в хранилищах, при благоприятных условиях могут размножаться круглый год, давая несколько поколений, в результате чего катастрофически быстро нарастает их численность. Они приспособились и к невысокой влажности продукта (зерно, мука, крупа и др.). Так, некоторые виды хрущаков могут размножаться в муке с влажностью 1%.

Вредителям хлебных запасов свойственно явление танатоза, т.е. замирания, благодаря чему они спасаются от механических повреждений, поджимая усики и ноги во время перемещения зерна. Некоторые насекомые (долгоносики, точильщики и др.) развиваются внутри зерна, что спасает их личинки и куколки от травм. Среди вредителей хлебных запасов встречаются виды, которые могут успешно жить как в поле, так и в хранилище (например, некоторые виды мукоедов и бабочек). Некоторые виды, начав свое развитие в поле, заканчивают его в хранилище (гороховая зерновка). Некоторые насекомые заражают зерно в поле, а затем попадают в зернохранилища (рисовый долгоносик, зерновой точильщик, зерновая моль). Амбарный долгоносик навсегда связал свое существование с хранящимися зернопродуктами. У него атрофирована вторая пара крыльев, и он не способен летать.

2. Контактные инсектициды для непосредственной обработки зерна используются во всех цивилизованных странах

Препараты для этого тщательно отобраны, и если строго соблюдать разработанные учеными технологии, опасных остатков в продукции не бывает.

Механизм защиты состоит в следующем. Жидкий концентрат эмульсии инсектицида с помощью специальных распылителей разбивается на мелкие капли. Форсунка аппарата находится внутри самотека зерна. Перемещаемое зерно в самотеке захватывает капельки инсектицида и направляется в хранилище. Таким образом, в силосе элеватора или в складе лежит партия, каждое зернышко которой на поверхности имеет тонкую пленочку инсектицида. Достаточно насекомому коснуться этой пленочки при движении или питании - оно обречено на неминуемую гибель.

Ядовитая для насекомых пленка сохраняется в течение нескольких месяцев. Чем выше температура и влажность зерна, тем инсектицид разлагается быстрее. И, наоборот, в сухом зерне с умеренной температурой период защитного действия может составить от 6 до 12 месяцев. Обработав один раз зерно, законсервировав его, таким образом, от насекомых, можно быть уверенным в его сохранности.

Для продовольственного зерна по инсектицидам существуют гигиенические нормативы - максимально допустимые уровни (МДУ) содержания действующего вещества инсектицида.

После обработки семян фосфорорганическими инсектицидами их всхожесть может увеличиться на 0,5-1,5%.

Если возникает необходимость в использовании продовольственного зерна, а остатки инсектицида в нем больше МДУ, то их можно быстро понизить, пропустив зерно по транспортерам и через сепараторы.

При проведении работ по дезинсекции зернохранилищ и зерна следует руководствоваться следующими нормативными документами.

- Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению в Российской Федерации.

- Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов СанПин 2.3.2.56-96.

- Порядок контроля за содержанием пестицидов, токсичных элементов, микотоксинов и микроорганизмов в продовольственном зерне и зернопродуктах в системе хлебопродуктов.

- Инструкция по борьбе с вредителями хлебных запасов.

Мероприятия по дезинсекции для зерна различного назначения

Зерно продовольственного и фуражного назначения с повышенной влажностью целесообразно обеззараживать термическим способом - сушкой. Наиболее эффективна фумигация. Бромистый метил, 98,5% тех. (сжиженный газ), из баллонов выпускают в надзерновое пространство из расчета на 1 м³ склада 60-70 г, на 1 м³ силоса элевтора до 100 г, экспозиция 2-3 суток.

Для обеззараживания мешки развешивают в надзерновом пространстве и смачивают их препаратом 242,96% тех. При этом высота насыпи зерна при применении препарата 242 не должна превышать 1,5 м, металлилхлорида - 2 м.

Зерно, размещенное в складе насыпью высотой более 1,5 м, фумигируют препаратом 242 с помощью аппаратов 2-АГ и 4-АГ, которые создают газовоздушную смесь и подают ее по газораспределительной системе в насыпь зерна в складе. Норма расхода препарата 242 дифференцирована: при газации насыпи зерна высотой 1,5 м и более расходуют от 70 до 125 г/м² склада и 15-20 г/м³ надзернового пространства; при газации низких насыпей и верхнего слоя зерна используют на 1 м³ всего помещения 25-30 г препарата 242. Экспозиция 3-5 суток

Семенную продукцию обеззараживают металлилхлоридом, который не влияет на всхожесть зерна. Норма его расхода 60-100 г/м³ пространства, занятого зерном, и 30 г/м³ надзернового пространства. Экспозиция 3-4 суток.

Для дезинсекции зерна любого назначения пользуются препаратами на основе фосфина (фостоксин, делициягазтоксин, магтоксин), которые выпускают иностранные фирмы в виде гранул или таблеток. Их вводят в зерно на ленте транспортера с омощью автоматического дозатора. Фосфиды алюминия или магния, которые составляют основу этих препаратов, при реакции с влагой зерна или воздуха выделяют газ фосфин (фосфористый водород). Норма расхода препаратов 3 г/т зерна, экспозиция до 5 суток. Обязательное условие - тщательная герметизация обрабатываемого объекта.

3. Мероприятия по дезинсекции для зерна различного назначения

Зерно продовольственного и фуражного назначения с повышенной влажностью целесообразно обеззараживать термическим способом - сушкой. Наиболее эффективна фумигация. Бромистый метил, 98,5 % тех. (сжиженный газ), из баллонов выпускают в надзерновое пространство из расчета на 1 м³ склада 60-70 г, на 1 м³ силоса элевтора до 100 г, экспозиция 2-3 суток.

Для обеззараживания мешки развешивают в надзерновом пространстве и смачивают их препаратом 242, 96 % тех. При этом высота насыпи зерна при применении препарата 242 не должна превышать 1,5 м, металлилхлорида - 2 м.

Зерно, размещенное в складе насыпью высотой более 1,5 м, фумигируют препаратом 242 с помощью аппаратов 2-АГ и 4-АГ, которые создают газовоздушную смесь и подают ее по газораспределительной системе в насыпь зерна в складе. Норма расхода препарата 242 дифференцирована: при газации насыпи зерна высотой 1,5 м и более расходуют от 70 до 125 г/м² склада и 15-20 г/м³ надзернового пространства; при газации низких насыпей и верхнего слоя зерна используют на 1 м³ всего помещения 25-30 г препарата 242. Экспозиция 3-5 суток

Семенную продукцию обеззараживают металлилхлоридом, который не влияет на всхожесть зерна. Норма его расхода 60-100 г/м³ пространства, занятого зерном, и 30 г/м³ надзернового пространства. Экспозиция 3-4 суток.

Для дезинсекции зерна любого назначения пользуются препаратами на основе фосфина (фостоксин, делициягазтоксин, магтоксин), которые выпускают иностранные фирмы в виде гранул или таблеток. Их вводят в зерно на ленте транспортера с омощью автоматического дозатора. Фосфиды алюминия или магния, которые составляют основу этих препаратов, при реакции с влагой зерна или воздуха выделяют газ фосфин (фосфористый водород). Норма расхода препаратов 3 г/т зерна, экспозиция до 5 суток. Обязательное условие - тщательная герметизация обрабатываемого объекта.

4. Проблемы и перспективы развития науки о биоповреждениях. История становления науки, цели и задачи исследований

хлебный зерно биоповреждение инсектицид

Биоповреждения - биоценотическое, ландшафтно-зональное, биосферное явление, основанное на взаимодействии экологических и антропогенно-технологических факторов, вызванное заполнением (загрязнением) биосферы результатами человеческой деятельности. Также биоповреждения - это когда живые организмы своей деятельностью и присутствием вызывают изменения структуры и функциональных характеристик у объектов антропогенного происхождения или природных объектов, используемых в качестве сырья. Источник биоповреждений - организм, атакующий материал и вызывающий изменение его свойств в нежелательную для человека сторону. Виды биоповреждений: 1) обрастание - возникает при поселении на судах моллюсков, гидроидов, водорослей. При этом увеличивается расход топлива на 20%, скорость движения снижается на 30%. Обрастание двустворчатым моллюском решёто водоразборных сооружений, систем охлаждения приводит к серьёзным нарушениям в энергетике, металлургии. От древоточцев и камнеточцев страдают сваи, навигационные вехи, сплавной лес; 2) повреждение грибами - повреждения древесины (годовые потери - 21 млн. мі), пластмасс (25%); 3) коррозия - теряется 20% металла, усиливается под действием железобактерий, тионовых, нитрифицирующих и сульфатредуцирующих бактерий. 1-я в мире координирующая организация по проблеме биоповреждений создана 14.09.1967г. - Научный совет РАН по биоповреждениям. Она занимается разработкой теоретических основ, обобщением практического опыта и разработкой специализированных сборников-справочников («Биологические повреждения»). Целью науки является формирование представлений о биоповреждениях, вызванных различными биоагентами, и мерах защиты о них. Основные задачи: ознакомиться с основами биоповреждений; познакомиться с возможными источниками биоповреждений; узнать значение повышения биостойкости товаров; познакомиться со способами защиты против биоповреждений. Виды биоповреждений: 1) обрастание - возникает при поселении

5. Агрессивные метаболиты микроорганизмов в связи с особенностями их биодеструкции

Многие биохимические процессы, происходящие с участием микроорганизмов, применяются в пищевой и легкой промышленности. Велика роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. В качестве своеобразной пищи для микроорганизмов выступают промышленные материалы (текстиль, металл, бетон, пластмассы, резина, кожа, топливо, лаки, краски, бумага и т.д.), в результате колонизации которых сапрофитами формируется сборная группа бактерий и грибов-технофилов. Биоповреждение материалов и изделий плесневыми грибами происходит за счет механического разрушения разрастающимся мицелием, биозагрязнения и главным образом вследствие воздействия ферментов и органических кислот. Биоповреждение бактериями происходит в основном за счет воздействия ферментов и органических кислот. Разрушение промышленных материалов ферментами. Все разнообразные биохимические реакции, протекающие в живом организме в связи с обменом веществ, совершаются при участии ферментов. Ферменты являются катализаторами биологического происхождения, состоящими из простых (протеины) или сложных (протеиды) белков и небелкового компонента - активной группы. Так, есть ферменты однокомпонентные и двухкомпонентные. В состав активной группы двухкомпонентных ферментов входят витамины или их производные, различные металлы (Fe, Co, Cu), азотистые основания и др. Активная группа ферментов обусловливает их каталитическую способность, а белковая часть - специфические свойства, избирательную способность действовать на определенный субстрат. Ферменты обладают очень высокой активностью и действуют быстро. Молекула фермента за 1 мин может вызвать превращение десятков и сотен тысяч молекул соответствующего субстрата. Каждый фермент взаимодействует лишь с одним определенным веществом и катализирует лишь одно из тех превращений, которым может подвергаться данное вещество.

Специфичность ферментов обусловлена структурными особенностями их молекул и субстрата. Ферменты, присущие данному микроорганизму, входящие в число компонентов его клетки, называют конститутивными. Существуют индуцируемые (адаптивные) ферменты, которые вырабатываются только при наличии в среде вещества (индуктора), стимулирующего синтез данного фермента. Например, микроорганизм, не ассимилирующий полимеры, можно приучить к их использованию, культивируя в среде с этим полимером как единственным источником углерода. В этих условиях микроорагнизм синтезирует фермент, которым ранее он не обладал. Благодаря экзоферментам, выделяемым в окружающую среду, происходит подготовка пищи к ее поступлению в клетку. Происходит внеклеточное «переваривание» пищи, расщепление сложных веществ субстрата (крахмала, белков и др.) на более простые, способные проникать в клетку.

Цитоплазматические ферменты, не выделяющиеся при жизни клетки в окружающуюся среду, называют эндоферментами (внутриклеточными). Большее значение при возникновении биоповреждений имеют ферменты, выделяющиеся в окружающую среду. В настоящее время известно более 200 ферментов. В соответствии с принятой классификацией все ферменты делят на 6 классов: 1) оксидоредуктазы, 2) трансферазы, 3) гидролазы, 4) лиазы, 5) изомеразы, 6) лигазы. Разрушение материалов под действием ферментов происходит в результате различных реакций - окисления, восстановления, декарбоксилирования, этерификации, гидролиза и др. Особенно активное разрушающее действие на большинство материалов оказывают оксидоредуктазы, гидролазы и лиазы.

Оксидоредуктазы - окислительно-восстановительные ферменты, катализирующие реакции процессов энергетического обмена (дыхания, брожения) микроорганизмов. К ним относятся оксигеназы, вызывающие биоразрушение гидрофобных, неполярных веществ типа углеводородов, а также материалов, образованных циклическими соединениями. К оксигеназам принадлежат ферменты, катализирующие непосредственное присоединение кислорода к окисляемому субстрату. Такие реакции являются обычно первым этапом разрушения многих чужеродных веществ живой клеткой. Например, бактерии рода Pseudomonas катализируют разрыв индольного кольца. Дегидрогеназы катализируют реакции переноса водорода с одного соединения на другое.

В классе оксидоредуктаз специфическим характером действия отличаются пероксидаза и каталаза. Пероксидаза катализирует окисление перекисью водорода различных органических соединений - фенолов, аминов, гетероциклических соединений. У мицелиальных грибов значительной пероксидазной активностью обладают представители рода Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Alternaria, Cladosporium и т.д. Каталаза ускоряет реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород и катализирует также окисление перекисями различных спиртов и других соединений. Активными продуцентами каталазы являются некоторые виды грибов рода Penicillium. Гидролазы катализируют процессы расщепления и синтеза сложных органических веществ по типу гидролитических реакций с участием воды. Они являются экзоферментами и участвуют в первичной подготовке питательного субстрата к расщеплению и метаболизму.

Особый интерес в плане проблемы биоповреждений представляет подкласс эстераз. Они катализируют гидролитический разрыв эфирных связей и различных соединений. В разрушении промышленных материалов, содержащих целлюлозу (клетчатку) и другие углеводы, а также их производные, активное участие принимают ферменты группы гликозидаз. Расщепление клетчатки катализируется комплексом ферментов - целлюлазой, которая синтезируются грибами родов Alternaria, Trichoderma, Chaetomia, Aspergillus, Penicillium, Cladosporium. Чаще продуцирование целлюлазы происходит при +(28…30)⁰С.

Протеиназы, входящие в группу гидролаз, расщепляют белки по месту амидных, т.е. пептидных связей (протеолитические ферменты). Они характеризуются малой избирательностью к субстрату. Поэтому протеиназы микроорганизмов могут участвовать в деструкции полимерных материалов, в первую очередь содержащих амидные и эфирные связи: мочевиноформальдегидных полимеров, акриламидных, полиамидов (капрон, нейлон) и полиуретанов (поролон). Лиазы катализируют реакции негидролитического расщепления органических веществ, сопровождаемые отщеплением от субстрата тех или иных химических групп: СО₂, Н₂О, NH₃. Ферменты характеризуются высокой специфичностью к субстрату, участвуют в деструкции синтетических материалов.

Трансферазы - ферменты переноса. Осуществляют перенос частей молекул или атомных группировок от одних соединений к другим. Изомеразы осуществляют превращение органических соединений в изомеры, что связано с внутримолекулярным перемещением радикалов, атомов, атомных группировок.

Лигазы (синтетазы) катализируют реакции синтеза сложных органических соединений из более простых. Имеется четкое соответствие между видом поражаемого материала и ферментативными свойствами виновников деструкции. Несколько видов грибов и бактерии образуют биоценоз на материале, и биохимизм распада имеет сложный характер. Так, биодеструкция полимеров в молекуле которых имеются амидные и сложноэфирные связи (полиамиды, полиуретаны, мочевиноформальдегидные смолы, полиэфиры) может происходить в результате поражения микроорганизмами, продуцирующими активные эстеразы и протеолитические ферменты.

Органические кислоты являются сильнейшими агрессивными метаболитами микроорганизмов. Они вызывают быструю и глубокую деструкцию органических и неорганических материалов, включая металлы. Из культур плесневых грибов выделено более 40 различных органических кислот. Грибы рода Penicillium выделяют главным образом лимонную и глюконовую кислоты, Aspergillus - лимонную, глюконовую и щавелевую, а Mucor - янтарную, фумаровую и щавелевую. Все эти кислоты, а также яблочная, обычно выделяются плесневыми грибами в большом количестве. Обычно один и тот же вид гриба способен синтезировать разнообразные родственные кислоты.

В зависимости от количества синтезируемых кислот все грибы можно разделить на три группы: 1) выделяющие в среду относительно большое количество органических кислот (например, Aspergillus niger); 2) продуцирующие небольшое количество кислот (большинство видов грибов); 3) выделяющие в среду ничтожно малые количества кислот (например, Alternaria tenuis).

Механизмы деструкции промышленных материалов органическими кислотами изучены недостаточно. Отдельные типы полимерных материалов отличаются по устойчивости к действию органических кислот. Наиболее устойчивы полиэтилен, пропилен, полистирол, фенопласты, менее стойкие поливинилхлорид, полиметилакрилат и полиамидные смолы. Присутствие в пластмассах органических наполнителей, являющихся, как правило, хорошим питательным материалом для плесневых грибов, способствует активному образованию ими органических кислот и тем самым усиливает разрушение материалов. Органическим кислотам принадлежит ведущая роль в разрушении лакокрасочных покрытий. Повреждающее действие лимонной, винной и фумаровой кислот проявляется уже при концентрациях 0,09-0,4%.

Сильными разрушителями лакокрасочных покрытий являются пировиноградная, глюконовая, уксусная, щавелевая кислоты. Все органические кислоты вызывают интенсивную деструкцию разнообразных целлюлозосодержащих материалов. Металлы под действием органических кислот в ряде случаев корродируют более интенсивно, чем при действии неорганических кислот. Коррозия емкостей с нефтепродукта иногда является результатом действия на алюминиевые сплавы органических кислот, образующихся при разложении нефтепродуктов микроорганизмами. Выделяемые микроорганизмами органические кислоты, ферменты, пигменты и др. метаболиты вызывают существенные изменения физико-механических, диэлектрических и др. свойств материалов, резко ухудшающих их технологические параметры.

6. Факторы, влияющие на процессы биоповреждений. Эколого-технологическая концепция биоповреждений

Причиной появления биоповреждений являются следующие экологические факторы: 1) многократно возрос общий объём изделий, которые стали вытеснять из привычных мест обитаний различные живые существа; 2) человек стал создавать такие устройства, которые экологически оказались привлекательными для живых существ, в одних случаях напоминая экологические прототипы, которыми пользовались в природе, в других - оказались полезными как новые источники питания и убежища; 3) человек стал производить в огромном количестве пластмассы, заменяя ими металл, древесину и др. материалы. Они подвергаются интенсивному разрушению грибами.

7. Порча рыбы. Признаки и причины порчи. Химизм процесса

После того как рыбу умертвили, она теряет эластичность, как бы отвердевает, при этом без признаков порчи. Этот период следовало бы продлить своевременными и правильными действиями. Только тогда мясо рыбы не потеряет своих натуральных свойств. Начальная стадия порчи рыбы -- автолиз мышц, выражающийся в размягчении тканей под влиянием ферментов, а далее -- распад белков до аминокислот. Под воздействием микрофлоры может произойти и дальнейший их распад, вплоть -до окончательной порчи мяса рыбы и появления аммиака и сероводорода. Ферментов, вызывающих автолиз, в рыбе в среднем значительно больше, чем в тканях теплокровных животных. Так, в теплое время года в непотрошеной салаке быстрота, с которой наступает автолиз, может показаться ошеломляющей. Поскольку деятельность бактерий, находящихся в рыбе, оживляется одновременно с изменениями, наступившими под влиянием ферментов, то эти изменения надо по возможности отдалить. Правда, в процессе автолиза в рыбе еще не появляются плохо пахнущие и неприятные на вкус вещества, как это наблюдается при гниении, вызванном бактериями. Но с точки зрения хранения рыбы и автолиз, бесспорно, -- негативное явление.

Разделка рыбы сразу же после ловли и достаточное охлаждение ее замедляют автолиз. Замедляет его также осторожное обращение с рыбой, в то время как при перекладывании рыбы с места на место, щупаний или тряске ее и т.д. он ускоряется. К автолизным явлениям можно отнести и окисление рыбьего жира, он становится прогорклым. Появление неприятного привкуса в результате начавшегося процесса разложения -- сигнал опасности для здоровья. Однако рыба становится негодной к употреблению раньше, чем совершается полное окисление жиров. Этот процесс ускоряется при свободном соприкосновении рыбопродуктов с воздухом. На него в известной мере также влияют свет и соль. Медленное окисление рыбьего жира происходит и при замораживании. Как уже упоминалось, основная причина порчи рыбы -- наличие в ней бактерий. В естественных условиях жизни рыбы в слизистом слое ее кишечника, на поверхности жабр и кожи находится большое количество бактерий, в то время как мясо рыбы их не содержит.

Признаки свежести рыбы: 1)ярко-красные жабры. Если кровь у рыбы выпущена, то цвет жабр довольно светлый. Жабры замороженной рыбы серые, с красноватым оттенком; 2) чистый и не особенно сильный запах, при том что у каждого вида рыбы в какой-то степени свой специфический запах, к тому же разный у морской и озерной рыбы; 3) светлые и несколько выпуклые глаза; 4) упругое на ощупь мясо. При надавливании на нем не остается вмятин. Мясо хорошо держится на позвоночнике; 5) яркая окраска и блестящая чешуя. Степень яркости окраски во многом зависит от сроков хранения рыбы, а также от того, хранилась она будучи сырой или сухой, помятой или нет. При замораживании окраска рыбы блекнет; 6) равномерный слой слизи, покрывающий всю кожу. Следует проверить стенки брюшной полости и внутренности непотрошеной рыбы, а также чешую и цвет мяса в области позвоночника -- нет ли признаков порчи.

Постепенно появляющиеся признаки порчи рыбы: 1) красивый, ярко-красный цвет жабр (о возможных отклонениях см. выше) пропадает, приобретая коричневый, серый и зеленый оттенки. Жабры покрываются слизью, и от них идет неприятный запах. Цвет жабр у рыб, уснувших в воде, с самого начала довольно светлый. 2) запах рыбы становится все сильнее и неприятнее; 3) глаза рыбы делаются мутными и запавшими, серого цвета. Степень мутности глаз показывает стадию порчи рыбы; 4) упругость мяса рыбы постепенно пропадает. При надавливании на него остается медленно исчезающий след. Мясо отделяется от позвоночника; 5) яркая окраска блекнет, особенно у озерной рыбы; 6) слизистый слой разбухает, собирается в комки и становится липким; 7) пропадает естественный цвет стенок брюшной полости, внутренности дурно пахнут, чешуя легко отделяется. Мясо в области позвоночника может стать красноватым. Признаки свежести и порчи могут проявляться у рыб различных видов по-разному. Безусловно, необходимо иметь некоторые навыки для определения качества рыбы.

Размещено на Allbest.ru