Мир микроорганизмов в природе

Микроорганизмы достаточно устойчивы к воздействию различных излучений.

В настоящее время для обработки сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов используют ионизирующее радиационное излучение, в частности г-лучи.

5.4 Радиоволны

Радиоволны - это электромагнитные волны большой длины. В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую. Характер нагревания в поле ВЧ и СВЧ отличается от обычных способов нагрева и обладает рядом преимуществ. Пищевой продукт нагревается быстро и равномерно по всей массе.

В последние годы использование ВЧ и СВЧ для приготовления пищевых продуктов широко применяется.

5.5 Ультразвук

Ультразвук - механические колебания с высокими частотами. Они находятся за пределами слышимости человека. УЗ-волны распространяются в жидких. Твердых и газообразных средах, обладают большой механической энергией и вызывают ряд физических, химических и биологических явлений.

УЗ широко применяется в различных отраслях пищевой промышленности для стерилизации различных продуктов.

5.6 Химические и физико-химические факторы: реакция среды, окислительно-восстановительные условия среды, антисептики

Реакция среды

РН среды оказывает большое влияние на микроорганизмы. Для каждого вида микроорганизмов существуют определенные пределы толерантности по отношению к рН. Большинство микроорганизмов развивается в нейтральной среде. Однако выделяют так же группы щелочнолюбивых и кислотолюбивых микроорганизмов. Бактерии тяготеют к нейтральной среде, грибы - к слабокислой.

Сапрофиты. Живущие в почве или водоемах, на пищевых продуктахмогутразвиваться в среде со значительными колебаниями рН. Паразитические формы приспособлены к условиям тела хозяина, и живут в низком диапазоне рН.

Серные бактерии, окисляющие серу и тиосульфат в серную кислоту, которая накапливается в окружающей среде в значительном количестве, живут при рН 2,5-3,5. В более кислой среде их рост значительно хуже, при рН выше 6 клетки автолизируются.

Щелочелюбивыми являются микроорганизмы, которые развиваются при рН 9-10.

Микроорганизмы. Живущие в широком диапазоне рН значителбно изменяют свой обмен веществ в зависимости от условий существования. В более кислых условиях они продуцируют и выделяют в окружающую среду щелочные вещества, а в щелочных - кислые. Эту способность микроорганизмов называют «приспособительным обменом».

Зная отношение микроорганизмов к рН и регулируя его, можно подавлять или стимулировать их развитие. Неблагоприятное воздействие кислой среды на некоторые микроорганизмы используется при хранении пищевых продуктов в маринованном и квашенном виде. При мариновании к продукту добавляют уксусную кислоту, а при квашении создают условия для развития молочнокислых бактерий, образующих в процессе жизнедеятельности молочную кислоту, препятствующую развитию гнилостных бактерий.

Окислительно-восстановительные условия среды

Кислород - важнейший фактор, необходимый микроорганизмам (за исключением анаэробов) для осуществления окислительных процессов, дающих необходимую для жизни энергию. Микроорганизмы получают кислород из воздуха. Или из субстрата, на котором растут.

Микроорганизмы обладают различными потребностями к условиям аэрации. Те, которые живут за счет окисления веществ кислородом, называют облигатными аэробами, а те. Которые получают энергию без участия кислорода - облигатными анаэробами. Для облигатных анаэробов кислород вреден. Наряду с этими группами существуют промежуточные формы, сочетающие признаки двух типов:

микроорганизмы, живущие за счет окисления кислородом воздуха и за счет окислительно-восстановительных реакций без участия кислорода - факультативные аэробы - при недостатке кислорода могут переходить на анаэробный способ существования;

микроорганизмы, для которых кислород необязателен, т.е. они живут за счет окислительно-восстановительных реакций - факультативные анаэробы - кислород для них не ядовит, либо слабо ядовит.

Степень аэробности или анаэробности количественно характеризуется величиной окислительно-восстановительного потенциала - rН₂. В водном растворе. Насыщенном кислородом, rН₂ = 41, а в условиях насыщения водородом rН₂ = 0. Шкала от 0 до 41 характеризует степень аэробности или анаэробности.

Облигатные анаэробы живут при rН₂ 18-20, но размножаются только при значениях rН₂ не выше 3-5.

Облигатные аэробы живут при rН₂ не менее 10, а наиболее благоприятным для жизни считается значение rН₂ = 30.

Факультативные аэробы и анаэробы живут в диапазоне rН₂ от 0 до 30.

Регулируя окислительно-восстановительные условия можно затормозить или активизировать рост тех или иных микроорганизмов. Создавая анаэробные условия хранения пищевых продуктов можно задержать развитие микроорганизмов. Вызывающих их порчу.

5.7 Антисептики

Ряд химических веществ замедляет или полностью тормозит рост микроорганизмов. Если вещество подавляет рост бактерий, но после его удаления он возобновляется, говорят о бактериостатическом действии. Если вещество вызывает гибельклеток, его называют бактерицидным, или антисептиком.

Из неорганических соединений наиболее сильнодействующими антисептиками являются соли тяжелых металлов, особенно ртути. При ее действии в концентрации 1:1000 в течение нескольких минут, большинство бактерий погибает. Более устойчивы к действию антисептиков споры.

Губительное действие на микроорганизмы оказывают ионы тяжелых металлов (золота, меди, и особенно серебра), присутствующие в растворах даже в мизерных количествах. Такое специфическое действие называют олигодинамическим. Ионы этих металлов адсорбируются на поверхности клетки и изменяют функции и свойства цитоплазматической мембраны. Олигодинамическое свойство серебра используют для дезинфекции питьевой воды.

Бактерицидные свойства проявляют многие окислители (хлор, перекись водорода, перманганат калия) и минеральные кислоты (сернистая, борная, фтористо-водородная). Губительны для микроорганизмов сероводород, окись углерода, сернистый газ, углекислый газ.

Ядами для микроорганизмов являются некоторые органические соединения - формалин, фенолы. Вегетативные клетки бактерий погибают в 2-5% растворе карболовой кислоты достаточно быстро, однако их споры еще долго сохраняют жизнеспособность.

Губительно действуют на микроорганизмы спирты, органические кислоты. Бактерицидным действием обладают эфирные масла, дубильные вещества, некоторые красители.

Антисептики используют в медицине. Сельском хозяйстве, промышленности. Быту как дезинфицирующее средство для ботьбы с патогенными микроорганизмами.

Механизм действия антисептиков на микроорганизмы сводится к повреждению поверхностных структур клтки и ферметов. Нарушению метаболизма и синтеза клеточных компонентов.

Поражение поверхностных структур происходит под действием этанола, фенолов, крезолов, нейтральных мыл, ПАВ. Этанол 70% концентрации вызывает коагуляцию белков и оказывает бактерицидное действие. Фенолы, крезолы, нейтральные мыла, ПАВ действуют на наружные слои клетки и нарушают избирательную проницаемость цитоплазматической мембраны.

Под действием антисептиков происходит повреждение ферментов и нарушение метаболизма микроорганизмов. Некоторые тяжелые металлы (ртуть, серебро, медь) действуют на ферменты сильно даже в малых концентрациях. Цианиды связывают железо и блокируют функцию дыхательных ферментов.

Нарушение синтеза клеточных компонентов происходит под действием сульфонамидов.

Для обработки свежих плодов и овощей, плодово-ягодных полуфабрикатов применяют сернистый ангидрид, сернистую кислоту и ее соли. Их закладывают в массу плодов и овощей, либо в упаковочный материал. Консервирующим веществом является сернистый ангидрид, который выделяется постепенно.

Для консервирования полуфабрикатов из плодово-ягодного сырья, рыбных консервов, икры, используют бензойную кислоту и ее натриевую соль. Бензойная кислота аходится в бруснике. Чернике.

В качестве консерванта безалкогольных напитков, полуфабрикатов, маринадов, кулинарных изделий используют сорбиновую кислоту и ее соли. Она менее токсична, чем бензойная и сернистая и более активна по отношению к микроорганизмам. В природе в небольших количествах она содержится в ягодах рябины. При концентрации 0Ю03-0Ю1% она безвредна для людей, не придает продуктам посторонних привкусов и запахов, но длительно задерживает рост микроорганизмов, даже БГКП и сальмонелл. Особенно эффективно ее действие в кислой среде при рН=3-4,5. Однако, рост молочнокислых и уксуснокислых бактерий при этом сохраняется. Сорбиновая кислота вносится непосредственно в продукт, ею можно обрабатывать поверхность и оберточные материалы.

Биологические факторы: формы взаимоотношений микроорганизмов, антибиотики, фитонциды, методы хранения пищевых продуктов с использованием факторов внешней среды.



6. Антибиотики

Антибиотики - химические вещества, синтезируемые микроорганизмами и задерживающие рост, или вызывающие гибель других. Первый антибиотик (пенициллин) был открыт в 1929 г. английским микробиологом Флемингом. С этого времени значительно упростилась задача борьбы с различными инфекционными и воспалительными процессами.

Действие антибиотиков основано на подавлении ими синтеза белков и нуклеиновых кислот. Антибиотики являются незаменимыми лечебными препаратами при лечении инфекционных заболеваний. При частом использовании антибиотиков для лечения происходит накопление устойчивых к ним микроорганизмам. После чего необходимо заменить антибиотик на другой. Антибиотики используются в пищевой и консервной промышленности. К использованию антибиотиков необходимо относится с большой осторожностью, т.к. при этом в организме могут появиться устойчивые формы болезнетворных организмов. При этом из желудочно-кишечного тракта могут исчезнуть необходимые ему виды симбионтов. В некоторых случаях разрешается использование антибиотиков при транспортировке на дальние расстояния рыбы, мяса. Допустимое содержание антибиотиков в продуктах строго регламентируется. Одним из основных требований к его применению является полное его разрушение в процессе обычной тепловой кулинарной обработки.

Для консервирования продуктов применяют специальные антибиотики, не используемые в медицине (н-р низин).

К антибиотикам, синтезируемым животными, относятся:

Лизоцим - белковое вещество, вырабатываемое различными тканями и органами животных и человека. Он содержится в слезной и слюнной жидкости человека, в яичном белке, рыбной икре. Лизоцим убивает чувствительные к нему бактерии и лизирует их.

Эритрин - получается из красных кровяных телец (эритроцитов) животных. Активен против стафилококков и стрептококков.

Экмолин - получают из тканей рыб. Активен против бактерий, вызывающих кишечные заболевания.



7. Фитонциды

Фитонциды - летучие вещества, выделяемые некоторыми растениями, а так же тканевые соки, которые вызывают гибель бактерий, дрожжей, плесневых грибов. Наибольшими антибиотическими свойствами обладают фитонциды лука, чеснока и некоторых других растений. Фитонцидными свойствами обладают бальзамы, смолы, дубильные вещества, эфирные масла и т.д. Фитонциды могут стимулировать или подавлять развитие других растений на расстоянии. Биологическая активность фитонцидов меняется даже у одного растения в зависимости от сезона года (хвоя сосны обладает большими бактерицидными свойствами в мае-июне).

К настоящему времени получены и изучены некоторые фитонциды, например:

Аллицин - фитонцид чеснока, очень неустойчивое соединение. При комнатной температуре разрушается в течение нескольких дней. Неповрежденный чеснок сохраняет свою антибиотическую активность в течение года и более. Этот фитонцид подавляет развитие грамположительных и грамотрицательных микробов и развитие туберкулезной палочки. Аллицин токсичен и в медицине не применяется.

Рафинин - содержится в семенах редиса. Его корни и листья не содержат антибиотика. Он подавляет развитие бактерий только при высокой концентрации.

К антибиотикам относятся также фитоалексины, которые образуются при проникновении в растение паразита, который стимулирует образование фитоалексина выделением продуктов жизнедеятельности в клетки хозяина. Образовавшийся под влиянием определенного паразита фитоалексин обладает антибиотическим действием по отношению именно к этому паразиту.



8. Методы хранения пищевых продуктов с использованием факторов внешней среды

Пищевые продукты - хорошая питательная среда для многих микроорганизмов. Развиваясь в пищевых продуктах микробы вызывают их порчу. Неверные способы заготовки, перевозки, переработки, хранения и реализации пищевых продуктов приводят к их порче. Изменяя условия хранения пищевых продуктов можно регулировать развитие микроорганизмов. Профессор Никитинский предложил следующие способы хранения пищевых продуктов:

Методы хранения, в основу которых положен принцип биоза (жизни). Они направлены на поддержание жизненных процессов на сниженном уровне, но с сохранением естественного иммунитета (хранение плодов и овощей в свежем виде, хранение живой рыбы).

Методы хранения, в основу которых положен принцип абиоза (отсутствия жизни). Они направлены на уничтожение микробов в продукте. К ним относятся использование высоких температур (пастеризация, стерилизация), добавление антисептиков, облучение, применение антибиотиков, обработка ультразвуком.

Методы хранения, в основу которых положен принцип анабиоза (отсутствия жизни). Они направлены на приостановление жизнедеятельности микроорганизмов в продуктоах. При этом создаются такие условия, при которых микроорганизмы могут сохраняться живыми. Но не жизнедеятельными. К ним относится использование низких температур (охлаждение, замораживание), удаление воды из продукта, ниже предела, необходимого для развития микроорганизмов (сушка, вяление), добавление к продукту веществ (соли, сахара), создающих высокое осмотическое давление. Повышение кислотности продукта путем добавления уксусной кислоты (маринование), создание анаэробных условий, предотвращающих развитие основных возбудителей порчи.

Методы хранения, в основу которых положен принцип ценоанабиоза - использования антогонистических взаимоотношений между микроорганизмами, входящими в состав микрофлоры продукта. Эти методы вызывают развитие микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности, хотя и изменяют свойства продукта, но не только не портят, а даже улучшают его пищевые и вкусовые качества. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов подавляют развитие возбудителей порчи. На этом принципе основано квашение плодов и овощей, производство кисломолочных продуктов.

8.1 Обмен веществ (метаболизм) микроорганизмов

Брожение: характеристика процесса брожения; брожение в анаэробных условиях: спиртовое брожение; молочнокислое брожение; маслянокислое брожение; ацетонобутиловое брожение; брожение пектина; брожение целлюлозы; аэробное брожение: уксуснокислое брожение; лимоннокислое брожение. Разрушение древесины. Разложение жира. Механизм превращения микроорганизмами азотсодержащих веществ. Микроорганизмы - возбудители гниения.

8.2 Брожение

К брожению относятся процессы получения энергии, при которых отщепляемый от субстрата водород переносится на органически рецепторы. Кислород в процессах брожения не участвует.

Спиртовое брожение - процесс превращения в анаэробных условиях сахара в углекислый газ и этиловый спирт.

Этиловый спирт - широко распространенный продукт сбраживания сахаров микроорганизмами. Возбудители спиртового брожения - дрожжи. Их выращиваю в анаэробных условиях. Спиртовое брожение происходит с тем же запасом энергии в форме АТФ и тем же путем, что и гликолиз, до момента образования пировиноградной кислоты. Ее дальнейшее превращение в этиловый спирт происходит в два этапа: пируват декарбоксилируется пируватдекарбоксилазой при участии тиаминпирофосфата до ацетальдегида, а затем ацетальдегид восстанавливается алкагольдегидрогеназой в этанол. При этом выделяется 166 кДж/моль энергии, за счет которой развиваются биохимичские процессы в клетке. С точки зрения энергетики - брожение -это процесс малоэффективный. При окислении 1 грамм молекулы глюкозы синтезируется 2 молекулы АТФ.

Кроме этилового спирта и углекислого газа в процессе брожения образуются побочные продукты - глицерин, уксусная кислота, янтарная кислота, сивушные масла, в состав которых входит пропанол, бутанол-2, метилпропанол-2. амиловый, изоамиловый спирты.

Высшие спирты участвуют в формировании аромата и вкуса напитков спиртового брожения. Дрожжи, помимо глюкозы, способны сбраживать пировиноградную кислоту. В качестве промежуточного продукта при сбраживании пировиноградной кислоты образуется ацетальдегид. Если к дрожжам в процессе брожения добавить бисульфит, появится новый продукт - глицерин. Это стали использовать в промышленности для его получения.

На условия спиртового брожения оказывают влияние многие факторы: химический состав сбраживаемой среды, ее концентрация и кислотность, содержание спирта, температура, наличие посторонних микроорганизмов. Большинство дрожжей способны сбраживать моносахариды, а из дисахаридов - сахарозу и мальтозу. Пентозы сбраживаются только некоторыми дрожжами. Дрожжи не могут сбраживать крахмал, т.к. не образуют амилолитических ферментов.

Для большинства дрожжей наиболее благоприятной является концентрация сахара - 10-15%. При ее повышении энергия брожения снижается, а при 30-35% брожение прекращается вовсе. Энергия брожения - способность определенного количества рожей сбраживать за определенный промежуток времени то или иное количество сахара. В природе встречаются дрожжи, способные вызывать брожение сахара даже при концентрации 50-60%.

Хорошим источником азота для большинства дрожжей являются аммонийные соли, но дрожжи также могут использовать аминокислоты и пептиды.

Обычно брожение протекает в кислой среде, при рН 4-5. В щелочной среде в результате брожения образуется глицерин.

Наибольшая скорость процесса достигается при температуре около 30?С. При 45-50?С процесс прекращается. В результате гибели клеток дрожжей. Снижение температуры приводит к замедлению брожения, но полностью процесс не прекращается даже при 0?С.

Этанол, который образуется в процессе брожения, неблагоприяно влияет на дрожжи. Его концентрация 2-5% действует на них угнетающе. В большинстве случаев брожение прекращается при накоплении дрожжами 12-14% спирта.

Процесс спиртового брожения лежит в основе производств этилового спирта, пива, вина, пекарских дрожжей.

Для получения этилового спирта используют сырье, содержащее сахар (сахарная свекла, кормовая патока, сахарный тростник, фруктовые соки); содержащее крахмал (картофель, земляная груша, кукуруза, ячмень, рожь, пшеница); содержащее целлюлозу (древесина). Разновидность сырья зависит от хозяйственных возможностей.

Крахмалсодержащее сырье разваривают и подвергают осахариванию. Источником амилолитических ферментов служит солодовое молоко, изготовляемое из проросших зерен ячменя или ферментный препарат из грибов рода аспергилл.

В солоде кроме амилаз, содержатся протеолитические ферменты, которые вызывают частичное превращение белковых веществ в растворимые азотсодержащие вещества. В результате получается сусло, богатое сахаристыми и другими питательными для дрожжей веществами. Для каждого производства вносят особые дополнительные источники питания.

В полученное сусло добавляют дрожжи вида Сахаромицес церевизия. Они быстро размножаются, сахароустойчивы, обладают высокой энергией брожения.

После окончания процесса брожения дрожжи отделяют, а спирт отгоняют в специальных перегонных аппаратах. Получается спирт-сырец и отход производства - барда, которую используют для получения кормовых дрожжей. Отработанные дрожжи также используют в виде кормовых дрожжей. Спирт-сырец используют для технических целей. В прцессе его дальнейшей очистки (ректификации) получают чистый медицинский спирт.

В процессе производства из воздуха и оборудования в спирт-сырец могут попадать микроорганизмы (молочнокислые бактерии, дрожжи). Они используют питательные вещества среды, угнетают дрожжи продуктами своего обмена, при этом снижается выход спирта.

Спирт применяют в медицине, производстве спиртсодержащтх напитков. В последнее время спирт рассматривают как перспективное топливо.

Основным сырьем для получения пива является ячменный солод, который получают из пророщенных зерен ячменя. Амилазы солода расщепляют содержащийся в нем крахмал на более простые углеводы (мальтозу, декстрин), а протеазы частично превращают белок в азотистые соединения, усваиваемые дрожжами.

К солоду добавляют несоложенные ячмень, рис, кукурузную муку, воду, хмель и получают пивное сусло. Оно является полноценной питательной средой для дрожжей. Вещества хмеля обладают антибактериальным действием и придают пиву специфические горечь и аромат.

Для получения основных сортов пива используют дрожжи низового брожения, и лишь для некоторых - дрожжи верхового брожения. Брожение, вызываемое низовыми дрожжами, происходит медленно и спокойно, при температуре 5-10 ?С. Газ выделяется постепенно, пены образуется немного, а дрожжи не выносятся на поверхность сбраживаемой среды и быстро оседают на дно бродильных емкостей. Брожение, вызываемое верховыми дрожжами, протекает бурно и быстро при температуре 20-28?С. На поверхности бродящей жидкости образуется много пены. Под действием выделяющегося углекислого газа дрожжи выносятся в верхние слои субстрата. По окончании брожения дрожжи оседают на дно бродильных емкостей рыхлым слоем.

Процесс получения пива происходит в два этапа брожения - главного и дображивания.

В процессе главного брожения при температуре 6-10?С дрожжи активо размножаются и интенсивно сбраживают сахар. Получают незрелое (зеленое) пиво. Его сливают с дрожжевого осадка и направляют на дображивание при температуре 1?С. Дрожжи, оставшиеся в зеленом пиве, почти не размножаются и медленно сбраживают оставшийся сахар. При этом накапливается углекислый газ, этиловый спирт (3-6% массы), побочные продукты брожения (высшие спирты, органические кислоты, диацетил, эфиры). Все они принимают участие в формировании вкуса и аромата пива.

Cозревшее пиво осветляют, дрожжи удаляют путем фильтрования или центрифугирования и направляют на розлив. Химический состав и вкусовые свойства разных сортов пива зависят от используемого сырья. Расы дрожжей и технологии производства.

Часть дрожжей, осевших на дно бродильных емкостей, вновь используют для получения пива, часть выпускают в виде жидких или сухих пивных дрожжей в качестве продукта, богатого витаминами группы В, а часть идет на корм животным.

Пиво - скоропортящийся продукт. Для увеличения срока его хранения его пастеризуют, иногда добавляют консерванты, или обрабатывают СВЧ.

Исходным сырьем для получения вина является виноградный и плодово-ягодные соки. Они являются хорошей питательной средой для развития микроорганизмов. Для избавления от вредной для вина микрофлоры его обрабатывают сернистым ангидридом, а затем подвергают брожению. Сернистый ангидрид является антисептиком и антиокислителем. Он связывает кислород, снижая окислительно-восстановительный потенциал среды. Это препятствует развитию аэробной микрофлоры и благоприятствует брожению. Брожение соков для изготовления вин осуществляется дрожжами низового брожения. Для получения определенных вин используют определенные расы дрожжей. Они обладают различным температурным оптимумом брожения, образуют разное количество спирта, различные побочные продукты, которые придают вину определенный вкус и аромат.

Пекарские дрожжи, применяемые в хлебопечении, пивоварении и виноделии получают на специализированных дрожжевых заводах. В качестве питательной среды при этом используют очищенную и разбавленную водой свекловичную мелассу - отход свеклосахарного производства. К ней дополнительно добавляют азот и фосфорсодержащие соли. Дрожжи размножатся при температуре около 30?С, рН 4,5-5,5, при непрерывной аэрации. Дрожжи при этом активно дышат и размножаются, но не бродят. Выросшую массу дрожжей отделяют от среды, промывают водой, сгущают и прессуют до содержания влаги 73-75%. Полученную дрожжевую массу формируют в виде брикетов, которые упаковывают в бумагу и охлаждают до температуры 4?С. Сухие дрожжи выпускают влажностью 8-10%.

8.3 Разрушение древесины

В состав древесины входит клетчатка (50-55%), лигнин (18-30%), гемицеллюлоза (15%), смолистые вещества. Сухая древесина хранится длительный промежуток времени, во влажном состоянии она может поражаться грибами. Очень медленно разлагается лигнин, содержание которого в древесине достаточно велико. Его могут разрушать только микроорганизмы, но очень медленно. Древесина разрушается в основном грибами, класса базидиомицетов. Базидиомицеты. Разрушающие древесину, можно разделить на две группы: возбудителей бурой гнили и возбудители белой гнили. Возбудители бурой гнили превращают древесину в красновато-коричневую массу. Они разрушают главным образом целлюлозу и гемицеллюлозу, и абсолютно не действуют на лигнин. Возбудители белой гнили разрушают древесину с образованием белой массы. Они действуют на лигнин, и не разрушают целлюлозу. Разрушение древесины грибами происходит очень медленно.

8.4 Разложение жира

Масла животного и растительного происхождения представляют собой твердые, полутвердые и жидкие триглицериновые смеси. Триглицериды - соединения глицерина с остатками высокомолекулярных жирных кислот. Животные жиры состоят, в основном, из насыщенных жирных кислот (пальмитиновой, стеариновой); жидкие - из ненасыщенных (масляной, линолевой, линоленовой). Чистые жиры и масла подвержены в значительной степени порче, происходящей в результате химических превращений. Микроорганизмы содержат недостаточное количество ферментов, расщепляющих жиры. Порча жиров ускоряется светом, кислородом, влажностью ит.д. В процессах расщепления жиров, кроме микроорганизмов, могут принимать участие ферменты. Содержащиеся в пищевых продуктах. Испорченные жиры и масса называют прогорклыми. Они имеют неприятный вкус и запах. Прогорклость жира вызывается окислительными и гидролитическими процессами, которые протекают одновременно. Главная причина прогорклости - окисление ненасыщенных жирных кислот под действием липоксигеназ, сто приводит к образованию альдегидов и кетонов. Прогорклость жиров и масел происходит из-за гидролитического расщепления триглицеридов с освобождением жирных кислот. Низкомолекулярные жирные кислоты (н-р, масляная), содержащиеся в большом количестве в маслах, являются дурно пахнущими веществами, с острым, до жгучего, вкусом.

Глицерин, накапливаемый в жирах при их гидролизе, используется бактериями.

Трудно расщепляемые жирные кислоты, освобождающиеся при разложении жира, подвергаются дальнейшим превращениям. Жирные кислоты, состоящие из 4-12 атомов углерода, расщепляются бактериями до метилкетонов, которые интенсивно воздействуют на органы чувств (неприятный вкус и запах). Метилкетоны, в дальнейшем, могут превращаться в вторичные спирты.

Окислению жиров могут препятствовать антиоксиданты и витамин Е. В прогорклых жирах встречаются и другие вещества.

Прогорклость воспринимается органами чувств человека как неприятное свойство продукта. Даже при незначительном содержании в продуктах прогорклого жира может привести к невозможности их потребления. Некоторые разрушающие жиры микроорганизмы образуют желтые, красные или коричневые жирорастворимые пигменты, которые проникают внутрь пищевого продукта, вызывая его окрашивание.

Возбудителями процессов разложения жира и жирных кислот являются бактерии и плесневые грибы.

Для повышения стойкости продукта к прогорканию, особенно при длительном хранении, используют холод. Благоприятные условия создает также герметичная упаковка.



9. Наследственность и изменчивость микроорганизмов, используемые в пищевой промышленности

Материальной основой наследственности, определяющей генетические свойства всех организмов, в том числе бактерии и вирусы, является молекула ДНК. Исключение составляют только РНК-содержащие вирусы, у которых генетическая информация закодирована в РНК.

1. Прокариотический геном

У бактерий обычно имеется одна замкнутая хромосома, содержащая до 4000 отдельных генов, необходимых для поддержания жизнедеятельности и размножения бактерий, то есть бактериальная клетка гаплоидна.

Внехромосомные факторы наследственности

Внехромосомные факторы наследственности бактерий представлены плазмидами, вставочными последовательностями и транспозонами.

Плазмиды

Плазмиды - фрагменты ДНК (от 40 до 50 генов). Выделяют автономные (не связанные с хромосомой бактерии) и интегрированные (встроенные в хромосому) плазмиды.

Выделяют следующие группы плазмид.

F-плазмиды. F-плазмиды контролируют синтез F-пилей, способствующих спариванию бактерий-доноров (F+) c бактериями-реципиентами (F-).

R-плазмиды (от англ. resistance, устойчивость) кодируют устойчивость к лекарственным препаратам.

Плазмиды патогенности контролируют вирулентные свойства бактерий и токсинообразование (плазмиды включают tox+-гены).

Плазмиды бактериоциногении кодируют синтез бактериоцинов - белковых продуктов, вызывающих гибель бактерий того же или близких видов.

2. Основы изменчивости бактерий

Модификации

Модификации - фенотипические изменения какого-либо признака или нескольких признаков микроорганизмов. Модификации проявляются в изменении морфологических, биохимических и других признаков с последующей их реверсией к первоначальному фенотипу после устранения действия фактора, вызвавшего их образование.

Мутации

Мутация - изменение первичной структуры ДНК, проявляющееся наследственно закрепленной утратой или изменением какого-либо признака или группы признаков. Факторы, вызывающие мутации, известны как мутагены.

К появлению спонтанных мутаций приводят ошибки репликации, неправильное формирование пар оснований или структурные искажения ДНК под действием естественных мутагенов.

Индуцированные мутации получают под влиянием каких-либо мутагенов (химические вещества, излучение, температура и др.) в эксперименте. По количеству мутировавших генов различают генные и хромосомные мутации.

Генетические рекомбинации

Бактерии способны обмениваться генетическим материалом и, по аналогии с половым размножением, давать начало потомству с новыми свойствами. При этом образуется ДНК, которая содержит гены обеих родительских клеток. Такую ДНК называют рекомбинантной. У потомства, или рекомбинантов, наблюдается заметное разнообразие признаков, вызванное смешением генов. Известны три способа получения рекомбинантов: путем трансформации, трансдукции и конъюгации.

3. Генетика вирусов

Патогенные для человека вирусы обладают двумя основными свойствами - наследственностью и изменчивостью.

Модификации у многих вирусов проявляются изменением химического состава внешней оболочки вириона, связанного с включением в его состав липидов и углеводов тех клеток хозяина, в которых происходила их репродукция.

Мутации. Спонтанные мутации у вирусов возникают во время репликации их нуклеиновых кислот. Они затрагивают различные свойства вирусов.

Индуцированные мутации возникают под действием тех же химических и физических мутагенов, которые вызывают мутации у бактерий.

Рекомбинации происходят при одновременном заражении двумя вирусами чувствительной к ним клетки хозяина.

При генетической рекомбинации происходит обмен отдельными генами между двумя и более вирусами в фонде реплицирующейся ДНК, образуются рекомбинанты, содержащие гены двух и более родителей (вирус гриппа).



10. Основы микробиологического и санитарно-гигиенического контроля в пищевой промышленности

Пищевые инфекции, вызываемые патогенными микроорганизмами: основные свойства патогенных микроорганизмов; основные источники инфекции; характеристика инфекционного заболевания; виды пищевых инфекционных заболеваний. Пищевые отравления, вызываемые патогенными микроорганизмами: токсикозы, токсикоинфекции. Гельминтозы. Профилактика пищевых заболеваний, вызываемых патогенными микроорганизмами: профилактические мероприятия в пищевой промышленности; дезинфекция; дезинсекция; дератизация. Инфекционными, или заразными, называются болезни, которые вызываются болезнетворными микроорганизмами. Основное отличие их от других болезней состоит в том, что они могут передаваться от больного человека здоровому и при определенных условиях поражать большие группы людей.

Патогенные микроорганизмы, как правило, неспособны к свободному образу жизни, средой обитания для них является организм человека или животных, который принято называть хозяевами паразитов.

В процессе эволюции сложились определенные отношения между микробами и человеком. Многие микробы, обитающие в организме человека, составляют его нормальную микрофлору. Одни из них создают неблагоприятную среду для развития болезнетворных микробов, другие способствуют процессам пищеварения. Однако некоторые из этих микробов при определенных условий (например, снижение сопротивляемости организма) могут приобретать свойства болезнетворных. Такие микроорганизмы принято относить к условно-патогенным.

К патогенным относятся микроорганизмы, которые вызывают инфекционные болезни. Патогенные микроорганизмы характеризуются строгой специфичностью, т. е. каждый возбудитель может вызывать определенное заболевание, например, брюшнотифозная палочка -- брюшной тиф, дизентерийная--дизентерию.

Характерной биологической особенностью патогенных микробов является способность их вырабатывать токсины и другие вредные вещества, которые оказывают болезнетворное действие на организм. Патогенные микробы вырабатывают токсины двух видов: экзотоксины и эндотоксины. Экзотоксины выделяются в окружающую среду при жизни микроорганизмов, а эндотоксины освобождаются только после их гибели и разрушения.

Процесс взаимодействия болезнетворного микроорганизма и макроорганизма (организма человека) принято называть инфекцией. Формы инфекции могут проявляться по-разному и зависят от вида, степени вирулентности и количества, внедрившихся в организм микробов, от состояния реактивности организма на данном этапе.

В одном случае между человеком и попавшим в него возбудителем устанавливается такая форма взаимодействия, при которой организм выводится из состояния равновесия со средой, в результате чего нарушаются его физиологические функции, и развивается инфекционное заболевание.

В другом случае процесс взаимодействия человека с микроорганизмом протекает более благоприятно, и признаки болезни проявляются не резко. Нередко такие заболевания человек переносит «на ногах». Подобные формы инфекций называются атипичными, или стертыми.

Третья форма взаимодействия представляет собой бессимптомную «скрытую» инфекцию, или так называемое носительство. При этом внешние признаки болезни отсутствуют.

При высокой иммунобиологической реактивности организма попавшие в него микробы не находят благоприятных условий для развития и погибают.

Возникновение и распространение любого инфекционного заболевания возможны только, когда возбудитель находит в организме благоприятные для своего существования и развития условия. Попадая во внешнюю среду, возбудитель сохраняет жизнедеятельность, способность внедряться в организм здорового человека и вызывать заболевание.

Многими заразными болезнями болеют только люди, именуются такие инфекции антропонозами (от греч. «антропос» -- человек и «нозос» -- болезнь). К ним относятся, например, дизентерия, брюшной тиф, холера, корь, дифтерия и т. д. Основным источником инфекции в данном случае является больной человек.

Инфекционные заболевания, которыми болеют только животные, принято называть зоонозами (от греч. «зоон» -- животное, «нозос» -- болезнь). Болезни, которыми болеют человек и животные, обозначают термином «зооантропонозы» (туберкулез, бруцеллез, сибирская язва, ящур, туляремия и др.). Основным источником этих инфекций является больное животное.

Процесс распространения инфекции (эпидемический процесс) -- это непрерывная цепь последовательно развивающихся, взаимосвязанных случаев инфекции, которые возникают в коллективе людей при определенных природных и особенно социальных условиях.

Возникновение заболеваний в коллективе обусловливается тремя обязательными звеньями: наличием источника инфекции, путями ее распространения и восприимчивостью населения.

Условием возникновения единичного случая инфекционного заболевания или эпидемии является обязательное присутствие источника инфекции.

Больной человек относится к наиболее опасным источникам инфекции, так как он выделяет в большом количестве бактерии, к тому же в наиболее вирулентном состоянии, что увеличивает опасность заражения окружающих и среды.

Особую опасность представляют больные атипичными, стертыми формами заболевания, так как эти лица могут длительное время находиться в контакте с окружающими, заражая их и объекты внешней среды, в том числе и пищевые продукты (если они работают на пищевых предприятиях).

Кроме больных людей и животных, источниками инфекции могут служить бактерионосители. Бактерионосительство нередко возникает после перенесения инфекционных болезней, когда и человек, и животное какое-то время выделяют в окружающую среду микроорганизмы. Это так называемые носители - реконвалесценты (переболевшие).

Бактерионосительство может возникать также в результате заражения здоровых людей больными или реконвалесцентами. Таких носителей принято считать здоровыми.

Эпидемиологическое значение бактерионоителей как источников инфекции исключительно велико, так как их своевременно не выявляют из-за отсутствия видимых признаков болезни; особое значение приобретают бактерионосители, работающие в сфере производства и реализации пищевых продуктов.

Следовательно, наличие источника инфекции является обязательным условием возникновения инфекционных заболеваний.

Однако присутствие источника инфекции вовсе не означает, что среди находящихся в сфере его действия людей обязательно возникает и распространяется инфекция. Вторым необходимым условием возникновения и распространения инфекционных заболеваний является наличие в окружающей среде определенных факторов, посредством которых происходит передача инфекции.

Элементы внешней среды, посредством которых происходит передача микроорганизмов от зараженного организма к здоровому, называются факторами передачи инфекции. К ним относятся вода, почва, воздух, пищевые продукты, предметы обихода, аппаратура, оборудование, посуда, а также грызуны, насекомые и др. В зависимости от факторов различают водный, пищевой, воздушно-капельный, почвенный, контактный, трансмиссивный пути передачи инфекционных заболеваний.

Наиболее частый путь передачи инфекции, встречающийся почти при всех инфекционных заболеваниях,-- это контактный, т. е. передача через соприкосновение. Различают контакт прямой -- передачу инфекции при непосредственном соприкосновении кожи и слизистых с источником инфекции и непрямой -- через предметы домашнего и производственного обихода.

При передаче инфекции через воздух возбудитель переносится с капельками слизи, выделяющимися из дыхательных путей больного или бактерионосителя (корь, коклюш, грипп, дифтерия, туберкулез и др.). Водным путем может передаваться ряд инфекций (холера, брюшной тиф, дизентерия и др.) при питье зараженной воды, при купании в ней, при использовании ее для хозяйственных нужд, при мытье овощей, посуды, оборудования и др.

Пищевой путь распространения инфекций отличается от перечисленных выше тем, что пищевые продукты могут не только передавать инфекцию, но и служить благоприятной питательной средой для размножения и накопления микробов.

Заражение пищевых продуктов происходит различными путями: непосредственно от больного животного, от которого получен этот продукт (молоко, мясо, яйца), от человека больного 'или бактерионосителя при приготовлении или обработке продуктов, через оборудование, посуду, воду, воздух и т. д.

Трансмиссивный -- это путь передачи через насекомых-передатчиков (комар -- при малярии, вошь -- при сыпномтифе и др.).

Фактором передачи инфекции может быть почва. Для некоторых инфекций почва является лишь местом более или менее кратковременного пребывания возбудителя (кишечные инфекции), откуда он может затем проникнуть в источники водоснабжения, пищевые продукты для других инфекций почва -- место длительного пребывания возбудителя (спороносные микробы -- сибирская язва, ботулизм, раневые инфекции и др.).

Однако для распространения инфекционных заболеваний еще недостаточно наличия источника инфекции (больного или бактерионосителя) и факторов передачи (вода, пища, объекты внешней среды и др.), так как невосприимчивые лица при контакте с инфицированными объектами внешней среды, или пищей, водой, или непосредственно с больными либо носителями могут не заболевать. Схема механизма передачи кишечных инфекций представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема механизма передачи кишечных инфекций: 1 -- зараженный организм; 11 -- здоровый организм; 1 -- выведение возбудителя; 2 -- пребывание возбудителя во внешней среде; 3 -- внедрение возбудителя в организм

Обязательным третьим условием, влияющим на возникновение и распространение инфекционных заболеваний, является наличие восприимчивых к данному заболеванию лиц. Восприимчивость -- это способность организма человека к заболеванию при встрече с болезнетворным возбудителем.

От степени восприимчивости населения к инфекции зависят интенсивность и характер эпидемии.

Невосприимчивость организма в целом обусловливается неспецифической резистентностью (общезащитные факторы) и специфическим иммунитетом. Под резистентностью понимают неспецифическую устойчивость организма к действию различных факторов.

К неспецифической устойчивости относится, например, способность кожи и слизистых оболочек пои наличии бактерицидных веществ (лизоцим, интерферон, антитела), противостоять проникновению в организм возбудителей многих болезней независимо от особенностей каждого из них. Иными словами, неспецифические факторы не обладают выраженным избирательным действием на возбудителя. К числу неспецифических факторов относится и фагоцитоз, который открыл русский ученый И.И. Мечников. Сущность этого явления связана со способностью белых кровяных телец (лейкоцитов) и клеток некоторых тканей организма захватывать и переваривать попадающих в организм микробов. Такие клетки были названы И.И. Мечниковым фагоцитами (клетки-пожиратели).

Специфический иммунитет обусловливает защиту лишь от одной какой-либо инфекции и не влияет на степень восприимчивости к другим инфекциям. Например, иммунитет, выработанный к возбудителю брюшного тифа, не предохраняет от заболевания дизентерией. Специфический иммунитет может быть врожденным и приобретенным. В свою Очередь различают врожденный иммунитет видовой и наследственный (индивидуальный). Видовой иммунитет основан на полной невосприимчивости тканей и органов человека или животных к определенным возбудителям. Например, человек невосприимчив к чуме собак и чуме свиней, животные -- к холере, дизентерии, брюшному тифу и т. д. Иммунитет приобретенный формируется в течение жизни -- после перенесения инфекционных заболеваний или в результате искусственной иммунизации, т. е. прививок. Активный иммунитет возникает при введении в организм вакцин (живых ослабленных или убитых бактерий либо обезвреженных продуктов их жизнедеятельности); пассивный иммунитет вызывается введением в организм готовых иммунных сывороток (антител).

Следовательно, при исключении из эпидемической цепи хотя бы одного из трех звеньев -- источник инфекции, путь передачи, восприимчивый коллектив -- прекращается циркуляция возбудителя, и болезнь дальше не распространяется.

Однако восприимчивость организма к инфекционным заболеваниям, формы ее проявления во многом зависят от социальных факторов -- условий труда, быта, питания, климатических условий и др. Социальные условия существенно влияют на распространенность и активность источников инфекции (больных и носителей), на возможность передачи и распространения инфекции через различные объекты внешней среды и на степень восприимчивости населения к инфекции.

Следовательно, принцип единства организма и внешней среды находит отражение в эпидемиологии и помогает вскрыть и понять закономерности, которые лежат в основе инфекционного процесса, протекающего у отдельного индивидуума и в коллективе, что важно для разработки научно обоснованных мер борьбы и профилактики инфекционных заболеваний.



11. Общие принципы профилактики инфекционных заболеваний

Как уже указывалось, важная роль в эпидемическом, процессе--возникновении и распространении инфекционных заболеваний -- принадлежит социальным факторам.

В нашей стране много внимания уделяется мероприятиям, направленным на предупреждение инфекционных заболеваний.

Профилактика инфекционных заболеваний представляет комплекс различных мер, среди которых наиболее важное значение имеют:

повышение уровня санитарной культуры населения;

проведение государственных мероприятий, направленных на устранение причин, способствующих появлению и распространению инфекционных болезней;

проведение мероприятий медицинского характера.

Повышение уровня санитарной культуры населения. Степень санитарной культуры населения существенно влияет на уровень всех инфекционных заболеваний, особенно резко -- на распространение кишечных инфекций. Значительному снижению этих инфекций способствует овладение населением гигиеническими навыками. Например, санитарная пропаганда в области гигиены питания, как среди широких масс населения, так и среди работников пищевых предприятий содействует профилактике пищевых заболеваний, т. е. болезней, которые могут передаваться через пищу.

К государственным мероприятиям относятся постоянное улучшение условий труда и быта населения, подъём его материального благосостояния и культурного уровня. Снижение заболеваемости многими инфекционными болезнями зависит от жилищного и жилищно-коммунального строительства, сооружения водопровода и канализации, правильного и своевременного удаления нечистот и отбросов и др. Жилищные условия могут влиять не только на распространение источников инфекции и возможность интенсивной ее передачи, но и на состояние общей и специфической сопротивляемости населения инфекции. Так, от наличия канализации, водопроводов зависит в значительной мере распространение кишечных инфекций.

Мероприятия по борьбе с инфекционными заболеваниями подразделяют на профилактические, или предупредительные, и противоэпидемические, проводимые по поводу уже появившихся заболеваний.

Профилактические и противоэпидемические мероприятия медицинского характера направлены на обезвреживание источника инфекции, разрыв путей передачи инфекции и повышение уровня невосприимчивости населения к данной инфекции.

Условия питания и качество пищевых продуктов также имеют большое значение в распространении инфекции: употребление в пищу зараженных продуктов может повлечь за собой распространение той или иной инфекции; недостаточность и неполноценность питания (в частности, недостаток витаминов и белков) могут способствовать распространению инфекционных заболеваний вследствие снижения резистентности к ней плохо питающихся людей.

Обезвреживание источника инфекции (больного или бактерионосителя) -- важная мера профилактики многих заболеваний. Формы обезвреживания источника различны. Так, зараженный человек, как источник инфекции, изолируется в домашних условиях или госпитализируется. В целях профилактики, например кишечных инфекций и других заболеваний (туберкулез, кожные болезни, венерические и др.), на пищевых предприятиях, в том числе общественного питания, предусмотрено обязательное бактериологическое и медицинское обследование поступающих на работу лиц и сотрудников для своевременного выявления, изоляции и лечения больных и бактерионосителей.

Борьба с путями распространения инфекции заключается в оздоровлении внешней среды, объекты которой могут служить факторами передачи инфекции. Для оздоровления внешней среды применяются общесанитарные и дезинфекционные меры, направленные на предотвращение возможности передачи инфекций контактно-бытовым путем через воду, почву, пищевые продукты и другие объекты внешней среды, а также на улучшение всего комплекса бытовых условий для поднятия общей сопротивляемости организма (коллектива).

Среди мероприятий, направленных на разрыв путей передачи инфекции, большую роль играет санитарный контроль своевременной и рациональной очистки населенных пунктов, водоснабжения и канализации, санитарного режима на предприятиях общественного питания, в детских учреждениях, на промышленных предприятиях и т. д. К этой группе мероприятий относятся дезинфекционные работы в очагах инфекции и на различных объектах.

Дезинфекционные мероприятия направлены непосредственно на уничтожение инфекционного начала (возбудителей инфекционных болезней) и по объекту воздействия подразделяются на:

дезинфекцию -- уничтожение инфекционного начала;

дезинсекцию - уничтожение насекомых - передатчиков инфекции;

дератизацию -- уничтожение вредных грызунов, являющихся носителями инфекции.

Все дезинфекционные мероприятия по времени проведения делятся на текущую дезинфекцию, которая осуществляется в Окружении больного или бактерионосителя с целью обезвреживания выделений, и на предупредительную (профилактическую), которая проводится планово, независимо от наличия заболеваний; объект этой дезинфекции -- преимущественно места общего пользования (пищевые предприятия, транспорт, вокзалы).

Невосприимчивость населения к инфекциям повышается путем специфической профилактики и методом химиотерапии.

При активной иммунизации формируется невосприимчивость к данному инфекционному заболеванию. Проведение химиопрофилактики людей способствует созданию в их организме определенной концентрации антибактериального препарата, обеспечивающего гибель возбудителя.

Важную роль в создании невосприимчивости населения играют повышение неспецифической резистентности, улучшение питания, витаминизация пищи, закаливание организма и др. Все мероприятия, направленные на ликвидацию и профилактику инфекционных болезней, проводятся одновременно по всем трем указанным выше направлениям--изоляция источника инфекции; разрыв пути передачи инфекции; создание невосприимчивости населения.

11.1 Кишечные инфекции и их профилактика

К острым кишечным инфекциям относятся брюшной тиф, паратифы А и В, дизентерия, холера, инфекционный гепатит и др.

Этой группе заболеваний свойственны однотипная локализация возбудителя (кишечник), одинаковые механизмы и пути заражения (фекально-оральный, контактно-бытовой), сходные кишечные проявления болезни (расстройство функции кишечного тракта), а также общие принципы борьбы и профилактики. Источниками инфекции являются только больной человек и бактерионоситель; за исключением паратифа В, источником которого, кроме человека, могут быть некоторые животные (крупный рогатый скот, свиньи, птицы).

...