Микробиология в пищевом производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Микробиология в пищевом производстве



1. Основные группы микроорганизмов, их морфология и физиология, роль в пищевом производстве

Микробиология (от греч. «mikros» - малый, «bios» - жизнь, «logos» - учение) - наука, изучающая мир мельчайших живых существ - микроорганизмов и процессы, вызываемые микроорганизмами.

Микробиология изучает морфологию микроорганизмов, закономерности их развития и процессы, которые они вызывают в среде обитания, а также их роль в природе и хозяйственной деятельности человека.

К миру микроорганизмов относятся бактерии, дрожжи, микроскопические (плесневые) грибы.

Микроорганизмы обитают во всех климатических зонах, находятся на всех предметах и продуктах, живут в организме человека. Они разлагают остатки отмерших животных и растительных тканей, выполняя роль санитаров планеты. С жизнедеятельностью микроорганизмов связаны образование полезных ископаемых, плодородие почвы, самоочищение водоемов и т.д. Полезные свойства микроорганизмов используются в технологии производства многих пищевых продуктов и различных биологически активных веществ, таких как ферменты, аминокислоты, витамины, антибиотики и др.

Однако не все микроорганизмы приносят пользу. Многие микроорганизмы являются вредителями пищевых производств и вызывают порчу пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья. Некоторые микроорганизмы, развиваясь и размножаясь в пищевых продуктах, образуют токсины и вызывают пищевые отравления.

Процессы, вызываемые микроорганизмами, люди знали и использовали с незапамятных времен. Издавна они умели готовить вино, квас, кумыс, кислое молоко, сыр и другие продукты.

Однако микробиология - относительно молодая наука, ее история насчитывает немногим более 300 лет.

В истории микробиологии можно выделить три периода: морфологический, физиологический и современный.

Морфологический период развития микробиологии связан с именем голландского ученого Антония ван Левенгука (1632-1723), который в конце XVII века с помощью изготовленного им самим микроскопа, дающего увеличение в 300 раз, открыл мир микробов. Этот ученый издал первый научный трактат по микробиологии (1695) «Тайны природы, открытые Антони ван Левенгуком». К настоящему времени собрано 20 объемных томов рукописей Левенгука, в которых он описывает палочковидные, шаровидные, извитые и другие формы микроорганизмов, обнаруженных в различных объектах.

Открытия Левенгука вызвали интерес ученых. Однако, слабое развитие в промышленности, господствующее в науке схоластическое направление препятствовали развитию естественных наук, в том числе зарождающейся микробиологии. Долгое время наука о микробах носила лишь описательный характер - шел так называемый морфологический период ее развития.

Накопление данных о микроорганизмах привело к необходимости их систематизации. Первая научная попытка систематики микроорганизмов принадлежит датскому ученому О. Мюллеру (1785).

Со второй половины ХIХ века началось бурное развитие микробиологии - физиологический период, связанный с именем величайшего французского ученого, химика по образованию, Луи Пастера (1822-1895). В истории мировой науки трудно найти другого исследователя, чьи работы имели бы такое теоретическое значение и вместе с тем дали бы такой большой практический эффект. К.А. Тимирязев считал, что «Пастер оказал такое влияние на практические стороны человеческой деятельности, какое не оказывал ни один человек за всю историю цивилизации»

В XIX веке интенсивная работа по медицинской микробиологии начала проводиться во многих странах. Так, в развитие микробиологии большой вклад внес немецкий врач Роберт Кох (1843-1910), которым была разработана методика получения чистых культур микроорганизмов в виде отдельных колоний на плотных питательных средах, что позволило выделить и изучить ряд микроорганизмов. Р. Кохом разработаны также методы окрашивания микроорганизмов, микрофотографии, дезинфекции; введено в лабораторную практику заражение подопытных животных для выделения чистых культур патогенных микробов. Р. Кох обнаружил и изучил возбудителя туберкулеза человека и крупного рогатого скота (палочку Коха). Таким образом, Р. Кох заложил основы современной методики микробиологических исследований, за что в 1905 г. Шведская академия наук присудила ему Нобелевскую премию.

Современный период развития микробиологии. По мере накопления знаний по микробиологии возникли специальные разделы микробиологии.

Общая микробиология изучает строение, закономерности развития и жизнедеятельности микроорганизмов, их изменчивость и наследственность, экологию, обмен веществ. Из общей микробиологии выделились почвенная и водная микробиология, сельскохозяйственная, геологическая, космическая, медицинская микробиология и вирусология. Обширный раздел составляет техническая или промышленная микробиология, которая изучает микроорганизмы, используемые в производственных процессах, для получения различных практически важных веществ: пищевых продуктов, этанола, глицерина, ацетона, органических кислот и др.

Огромный вклад в развитие микробиологии внесли отечественные ученые.

И.И. Мечников (1845-1916) создал фагоцитарную теорию иммунитета, основанной на способности клеток микроорганизма противостоять инородным телам; установил антагонизм между молочнокислыми и гнилостными бактериями; работал с возбудителями инфекционных болезней. В 1908 г. ему была присуждена Нобелевская премия.

Д.И. Ивановский (1886-1920) по праву считается основоположником вирусологии. Он при изучении мозаичной болезни табака обнаружил микроорганизмы, которые проходили через биологические фильтры. Эти микроорганизмы получили название вирусов. Это послужило толчком к открытию возбудителей ящура, оспы, невидимых в обычные световые микроскопы.

С.Н. Виноградский (1856-1953) - основоположник почвенной микробиологии, установил роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Разработал методы выделения отдельных групп микроорганизмов с использованием элективных (избирательных) питательных сред.

Труды Я.Я. Никитинского (1878-1941) и Ф.М. Чистякова (1898-1959) положили начало развитию консервного производства и холодильного хранения скоропортящихся пищевых продуктов.

Благодаря огромным научным достижениям в области микробиологии и смежных биологических дисциплин (молекулярной биологии, генетики, биохимии и др.) появилась реальная возможность сделать микроорганизмы неисчерпаемым источником биологически активных веществ (кормового и пищевого белка, аминокислот, ферментов, витаминов, гормонов, антибиотиков, спиртов, органических кислот, средств защиты растений и др.). Эти продукты микробного синтеза находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и, в том числе, в пищевой промышленности

Создание электронного микроскопа и разработка новых методов исследования микроорганизмов позволяют изучать их на молекулярном уровне, что в свою очередь дает возможность более глубоко познать свойства микробов, их химическую деятельность, лучше использовать и управлять микробиологическими процессами.

Несмотря на большое многообразие живых существ, обитающих на нашей планете, все они связаны определенным родством. Чем теснее эта связь, тем большим числом общих признаков они характеризуются. Группированием живых организмов, в том числе и микроорганизмов, по наибольшему общему сходству занимается специальная отрасль биологической науки -- систематика. Процесс установления принадлежности определенных групп организмов и их характеристика называются классификацией.

Все организмы с клеточной организацией подразделяют на прокариоты (клетки, не имеющие дифференцированного ядра) и эукариоты (клетки с ядром, заключенным в оболочку). Из эукариотических клеток состоят высшие организмы.

К прокариотам относятся сине-зеленые водоросли, бактерии, спирохеты, актиномицеты, риккетсии, хламидии и микоплазмы. Для классификации прокариотов принята иерархическая система, в соответствии с которой виды микроорганизмов объединяют в роды, в семейства, в порядки, в классы, в отделы, в царства. Высшей таксономической категорией является царство, а низшей -- вид. Под видом понимают совокупность (группу) родственных микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по морфологическим и биологическим свойствам и обладающих наследственно закрепленной способностью вызывать в среде естественного обитания определенные специфические процессы. Классификация прокариотов построена в виде описательных таблиц и предназначена для установления принадлежности данного микроорганизма к определенному таксону (классу, порядку, семейству, роду и виду). Для этого изучают признаки выделенного микроорганизма: морфологию, структуру клетки, способность окрашиваться анилиновыми красителями, тип дыхания, характер роста на плотных и в жидких питательных средах, ферментативную активность и др.

Кроме понятия «вид» в микробиологии используют термины «штамм» и «клон». Штамм -- это генетически однородная культура одного и того же вида с одинаковыми морфологическими и биологическими свойствами, выделенная из различных источников или даже из одного источника, но в разное время и поддерживаемая путем пересевов. Например, если микроорганизм выделен из воды, его называют водным штаммом, из почвы -- почвенным штаммом.

Штаммы микробов одного вида могут различаться каким-либо признаком (например, устойчивостью к антибиотикам, способностью ферментировать углеводы и пр.). Однако основные свойства штамма должны соответствовать свойствам, характерным для данного вида.

Под термином клон понимают популяцию бактериальных клеток, являющихся потомством одной клетки. Популяции клеток микроорганизмов, состоящие из особей одного вида, называют чистой культурой, а из особей различных видов -- смешанной культурой.

Процесс определения принадлежности микроорганизма к тому или иному виду по совокупности морфологических, культуральных, биохимических и других свойств называют идентификацией.

1.1 Морфология и физиология микробов

Бактерии - наиболее широко распространенная и разнообразная в видовом отношении группа микроорганизмов. Величина бактерии измеряется микронами и колеблется от 0,1 до 2-3х15-20 мкм.

Форма бактерий не является абсолютно постоянной, она способна изменяться под влиянием среды обитания. Эти изменения ненаследственные и называются модификациями. Однако при определенных условиях микробы обладают способностью сохранять присущие данному виду морфологические свойства, приобретенные ими в процессе эволюции.

По внешнему виду бактерии подразделяются на 3 основные формы: кокки, палочковидные бактерии, извитые бактерии.

Кокками (от греч. «coccus» - ягода) называют сферические или шаровидные бактерии. Различные виды бактерий этой группы различаются между собой:

-диаметром; диаметр шаровидных бактерий не превышает 1-2 мкм;

-взаимным расположением клеток

Все кокки неподвижны и не образуют спор.

Палочковидные бактерии имеют форму вытянутого цилиндра и различаются:

*размерами (длиной и толщиной); средняя длина палочковидных бактерий составляет 2-7 мкм при диаметре 0,5-1 мкм. Однако есть как значительно более крупные формы, так и очень мелкие, величина которых находится на грани видимости в обычные световые микроскопы (0,1-0,2 мкм);

*взаимным расположением клеток; палочковидные бактерии могут располагаться поодиночке, попарно (диплобактерии) и цепочками (стрептобактерии);

*палочки бывают спорообразующие и неспорообразующие; спорообразующие палочки делятся на бациллы и клостридии;

*палочковидные бактерии бывают подвижные и неподвижные; клетки подвижных форм палочковидных бактерий снабжены специальными приспособлениями для движения - жгутиками

Извитые формы бактерий в зависимости от степени изогнутости подразделяются на вибрионы, спириллы и спирохеты.

Вибрионы имеют вид запятой, самые мелкие из извитых форм. Длина клетки вибрионов не превышает 1-3 мкм.

Клетки спирилл длиной от 5 до 30 мкм имеют один или несколько завитков.

Характерная особенность спирохет - крайне малый диаметр клетки (0,1-0,6 мкм) при относительно большой (5-500 мкм) длине клетки. Клетки спирохет имеют вид штопора, покрыты эластичной оболочкой, позволяющей им винтообразно изгибать тело.

Все извитые формы подвижны. Движение осуществляется с помощью жгутиков (у вибрионов и спирилл) или за счет сокращения всей клетки (у спирохет).

Спора - это обезвоженная клетка, покрытая многослойной оболочкой.

Некоторые виды палочковидных бактерий способны образовывать споры. Спорообразование происходит, когда клетка попадает в неблагоприятные условия среды (изменением температуры, недостатком питательных веществ, накоплением токсичных продуктов обмена, изменением рН, понижением содержания влаги и т.д.). Таким образом, спорообразование не является обязательной стадией развития спорообразующих бактерий.

В клетке всегда образуется только одна спора

Попадая в благоприятные условия, спора прорастает. Процесс превращения споры в растущую (вегетативную) клетку начинается с поглощения воды и набухания. При этом происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание и активизируются ферменты. В этот же период спора теряет термоустойчивость. Затем внешняя оболочка ее разрывается, и из образовавшейся структуры формируется вегетативная клетка

Вирусы -- это внутриклеточные паразиты. Они не размножаются на обычных питательных средах, а репродуцируются только в живых клетках млекопитающих и развивающихся куриных эмбрионах. Отдельная частица вируса называется вирионом, который имеет чрезвычайно малые размеры. Вирионы можно увидеть только с помощью электронного микроскопа при увеличении в 20--60 тыс. раз. Размер вируса 15-- 350 нм. (нм -- нанометр; 1 нм=10'⁶ м). Форма вирионов различных вирусов может быть овальной, палочковидной, многоугольной и нитевидной.

В отличие от бактерий вирионы того или иного вируса содержат только один тип нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК. Первые вирусы называют ДНК-содержащими, вторые -- РНК-содержащими.

ДНК или РНК вириона упакована в белковый субстрат и образует нуклеоид, выполняющий функцию ядра. Нуклеоид обладает способностью вызывать патологические изменения в клетках млекопитающих. Он окружен белковой оболочкой, состоящей из многочисленных субъединиц. Белковая оболочка вириона называется капсидой, а составляющие ее субьединицы - капсомерами.

Бактериофаги. Они встречаются повсюду, где есть микроорганизмы: в почве, водоемах, выделениях животных, пищевых продуктах и состоят из головки и удлиненного отростка. В головке бактериофага заключена нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), окруженная белковой оболочкой. Отросток бактериофага представляет собой полый белковый стержень, на конце которого могут быть нитеобразные шипы. С помощью шипов или концевого участка отростка бактериофаг прикрепляется к поверхности бактериальной клетки и впрыскивает внутрь ее нуклеиновую кислоту. Развитие бактериофага в клетке бактерий аналогично развитию вируса. Наиболее чувствительны к бактериофагам бактерии, находящиеся в стадии деления.

Грибы широко распространены в природе. Они обитают в различных климатических зонах. Особенно много их в почве, встречаются они в пресных и соленых водоемах, в местах с повышенной влажностью.

Вегетативное тело грибов называется мицелием. Состоит мицелий из множества тесно переплетенных нитей - трубочек, которые называются гифами.

Грибы в отличие от бактерий имеют более крупные размеры и вегетативные тела -- гифы, образующие мицелий, клетки их содержат дифференцированные ядра, т. е. нуклеоид окружен оболочкой. Под микроскопом гифы видны в виде трубчатых волокон толщиной 1--15 мкм и длиной 10 см и более.

Мицелиальные формы грибов размножаются с помощью спор как бесполым (вегетативным), так и половым путем. Бесполое размножение может осуществляться простым делением мицелия и спорами. Во время деления клетка гриба, попав в благоприятные условия, увеличивается в размере, растет, ветвится, формируя мицелий.

Большинство грибов - сапрофиты, т.е., микроорганизмы, которые перерабатывают органические соединения из отмерших клеток и тканей. Некоторые грибы являются паразитами, т.е. обитают в живых организмах.

Дрожжи - высшие грибы, утратившие способность образовывать мицелий и превратившиеся в результате этого в одноклеточные организмы.

Клетки дрожжей имеют овальную, яйцевидную и эллиптическую форму. Несколько реже встречаются цилиндрические (палочковидные), грушевидные и лимоновидные дрожжи.

Размеры клеток дрожжей колеблются от 2,5 до 10 мкм в поперечнике и от 4 до 20 мкм в длину. В среднем масса дрожжевой клетки составляет около 510-¹¹ г. Формы, размеры и масса дрожжевых клеток изменяются в зависимости от условий среды, в которой они развиваются, и от возраста клеток.

Размножение дрожжей зависит от условий жизнедеятельности дрожжевой клетки и от вида дрожжей. Бывает половое и вегетативное размножение.

1.2 Физиология микроорганизмов

Глубокий анализ физиологических процессов, протекающих в клетках микроорганизмов, показал, что по структуре и биохимическим реакциям микробы представляют собой сложные организмы, осуществляющие постоянный обмен веществ с окружающей средой

Физиология микроорганизмов включает такие вопросы, как питание, дыхание, рост и размножение, а также дает представление о взаимосвязи структуры и функции клеток и закономерностях их жизнедеятельности

Клетки микроорганизмов состоят из воды и сухих веществ (белков, нуклеиновых кислот, биополимеров, углеводов, липидов, ферментов, химических элементов и минеральных веществ).

В клетках микроорганизмов содержится 75--85 % воды, которая находится как в свободном, так и в связанном состоянии. Вода необходима для растворения химических веществ, поступающих в клетку, поддержания ионного равновесия и осуществления реакций промежуточного метаболизма.

Сухие вещества клеток микроорганизмов представлены органическими (белки, нуклеиновые кислоты, биополимеры, углеводы, липиды, ферменты) и неорганическими соединениями (минеральные вещества). Их содержание колеблется от 15 до 25 % сухих веществ массы клетки.

Белки являются основным компонентом клетки. Белки участвуют в образовании ее структуры (структурные белки) и запасных питательных веществ (резервные белки). Значительная часть белков клетки -- это ферменты, играющие существенную роль в жизнедеятельности микроорганизмов.

Углеводы в виде полисахаридов составляют 15--20 % массы сухих веществ. Из полисахаридов состоят многие компоненты клеточной стенки микроорганизмов, в том числе и капсула. Они используются клеткой также в качестве источников энергии и углерода

Липиды составляют 3--7 % от массы сухих веществ клетки. Липиды представлены жирными кислотами, нейтральными жирами, фосфолипидами, гликолипидами и восками. Большая часть липидов входит в состав клеточной стенки и цитоплазматической мембраны микробов Химические элементы и минеральные вещества: их содержание составляет 2-14 % от массы сухих веществ клетки. К основным химическим элементам клеток микроорганизмов относятся углерод, азот, водород и кислород. В состав микробных клеток входят также фосфор, калий, натрий, сера, магний кальций, хлор и железо.

1.3 Питание микроорганизмов

Питательные вещества из растворов (субстратов) проникают в клетки микроорганизмов через поверхность полупроницаемой клеточной стенки и цитоплазматическую мембрану. Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) является основным компонентом клетки, через которую транспортируются питательные вещества и выводятся из клетки продукты обмена.

Проницаемость мембраны, т. е. поступление в клетку питательных веществ, зависит от концентрации веществ, растворенных в среде, ее осмотического давления. Повышение осмотического давления среды, когда концентрация раствора становится значительно выше физиологической, приводит к обезвоживанию цитоплазмы микробной клетки. Она собирается в комочки и отходит от клеточной стенки. Питание клетки резко нарушается. Такое явление называется плазмолизом клетки. При значительном понижении осмотического давления среды (концентрация веществ ниже физиологической) бактериальная клетка разбухает вследствие большого поступления воды в цитоплазму и приобретает шаровидную форму, причем стенка ее может лопнуть. Такое явление называется плазмоптизом. Жизнедеятельность клетки при этом нарушается.

В зависимости от способа усвоения углерода и азота микроорганизмы делят на автотрофы и гетеротрофы. Организмы, способные использовать в качестве основного источника углерода диоксид углерода (СО₂), называются автотрофами, а те, которые могут утилизировать органический углерод, -- гетеротрофами. Существуют и промежуточные типы - прототрофы.

1.4 Дыхание микроорганизмов

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы: облигатные, т.е. обязательные аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы. Облигатные аэробы могут расти только при наличии кислорода. Облигатные анаэробы растут на среде без кислорода, который для них токсичен. Факультативные анаэробы могут расти как при наличии кислорода, так и без него, поскольку они способны переключаться с дыхания в присутствии молекулярного кислорода на брожение, если кислород отсутствует.

1.5 Рост микроорганизмов

Рост микробной клетки - это увеличение размера и массы одной особи между двумя делениями. В результате обменных процессов с окружающей средой и внутриклеточного метаболизма происходит рост и развитие организма. Конечная цель развития микроорганизма - размножение. Под ростом подразумевается не только рост отдельной клетки, но и большее увеличение числа клеток в результате размножения, т.е. рост культуры микроорганизмов.

Рост микроорганизмов зависит в первую очередь от наличия воды: грибы способны расти на субстрате, содержащий 12% воды, бактериям требуется для роста более 20%.

В питательной среде должны присутствовать все элементы, из которых строится клетка, и в такой форме, которую микроорганизм способен усваивать. В больших количествах необходимы макроэлементы: сера, фосфор, кислород и микроэлементы: цинк, никель, молибден и др.

При удовлетворении всех потребностей в питательных веществах рост микроорганизмов зависит от определенных условий:

Ч рН среды;

Ч температуры;

Ч осмотического давления.

Решающее значение для роста микроорганизмов имеет РН Среды. Большинство микроорганизмов лучше растет, когда концентрации водорода и кислорода одинаковы (РН - 7,0). Грибы предпочитают более низкие значения РН.

Сложные процессы питания и дыхания микроорганизмов осуществляются с помощью ферментов, или энзимов. Ферменты, выделяемые микроорганизмами в окружающую среду, называются экзоферментами, а ферменты, тесно связанные с их клеткой, -- эндоферментами. Первые подготавливают питательные вещества для всасывания через оболочку клетки, вторые внутри клетки превращают поступившие вещества в составные части клетки.

Ферменты имеют белковую природу. Некоторые из них состоят исключительно из белка. В состав других ферментов, кроме белка, входит еще небелковая часть, которая может содержать ион металла или органические соединения, имеющие свойства витаминов.

1.6 Роль бактерий, плесневых грибов и дрожжей в пищевом производстве

Знание свойств микроорганизмов позволяет своевременно принимать меры, направленные на предотвращение роста и развития микроорганизмов при производстве, транспортировании пищевых продуктов. Это создает предпосылки для повышения биологической стойкости пищевой продукции в процессе хранения.

Выделение чистых культур из различных объектов окружающей среды, их селекция, получение высокопродуктивных мутагенных штаммов, оптимизация основных параметров культивирования микроорганизмов позволяют интенсифицировать технологические процессы, основанные на жизнедеятельности полезной микрофлоры. В свою очередь, повышение активности технически полезных микроорганизмов способствует подавлению вредной микрофлоры и улучшению качества пищевых продуктов.

Одной из основных задач микробиологии пищевых производств является обеспечение выпуска продуктов питания, безопасных для здоровья потребителей. Для этого необходимо знать микробиологические критерии безопасности различных групп пищевых продуктов и уметь проводить микробиологический контроль в соответствии с санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами.

Благодаря изучению свойств микроорганизмов стало возможным создание технологических процессов, которые либо совсем не дают отходов (безотходные технологии), либо в основе которых лежат замкнутые циклы, когда все отходы полностью перерабатываются или используются на последующих стадиях производства. Таким образом, с помощью микробиологии успешно решаются вопросы, связанные с охраной окружающей среды.

1.7 Характеристики микрофлоры почвы, воды и воздуха. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе

Почва является хорошей средой для обитания микроорганизмов в связи с наличием в ней питательных веществ и влаги. Почва хорошо защищает их от влияния прямого солнечного света, высушивания, вследствие чего количество микробов в 1 г почвы достигает колоссальных размеров: от 200 млн. бактерий в глинистой почве до 5 млрд. в черноземной почве. В 1 г пахотного слоя почвы содержится 1- 10 млрд. бактерий.

Наибольшее количество (1000000 в 1 мм3) микробов содержится в верхнем слое почвы на глубине 5-15 см. В глубоких слоях (1,5-6 м) встречаются единичные микробы, они обнаружены и в артезианской воде.

Обсемененность почвы микроорганизмами находится в тесной зависимости от степени загрязнения ее фекальными массами и мочой, а также от характера обработки и удобрения.

Обычно почва является неблагоприятной средой для большинства патогенных видов бактерий, вирусов, грибов. Однако почва как фактор передачи ряда возбудителей инфекционных заболеваний представляет собой весьма сложный субстрат.

В почве долго сохраняются споры бацилл сибирской язвы, клостридии столбняка, анаэробной инфекции, ботулизма и многих почвенных микробов. Так, например, сибиреязвенные бациллы, попадая в почву, превращаются в споры, которые могут сохраняться в ней в течение многих лет. В черноземных почвах при благоприятных условиях споры проделывают полный цикл развития: в летний период споры прорастают в вегетативные формы и этот цикл повторяется.

Пищевые продукты следует тщательно оберегать от загрязнения почвой, так как с ней могут попасть на продукты микробы, вызывающие порчу, или микробы, опасные для здоровья человека.

Из почвы микробы с пылью или с потоками дождевой снеговой воды попадают в реки, озера и другие природные воды, в воздух. Таким образом, почва является первоисточником микробов в природных условиях.

Природные воды, как и почва, являются естественной средой обитания многих микроорганизмов, где они способны жить, размножаться, участвовать в процессах круговорота углерода, азота, серы, железа и других элементов. Количественный и качественный состав микрофлоры природных вод разнообразен.

Микрофлора воды рек зависит от степени их биологического загрязнения и качества очистки сточных вод, спускаемых в речные русла. Микроорганизмы широко распространены также в водах морей и океанов. Их находили на различных глубинах (3700-10 000 м).

Степень обсеменения воды организмами принято выражать сапробностью, под которой подразумевают совокупность живых существ, живущих в водах, с большим скоплением животных и растительных остатков. Различают три зоны:

Полисапробная зона - сильно загрязненная вода, бедная кислородом и богатая органическими соединениями. Число бактерий в 1 мл достигает 1 000 000 и более.

Мезосапробная зона - зона умеренного загрязнения, где происходит минерализация органических веществ с интенсивным окислением и выраженной нитрификацией.

Олигосапробная зона - характерна для чистой воды. Количество микробов незначительно, в 1 мл насчитывается несколько десятков или сотен.

В зависимости от степени загрязнения в водоемах могут содержаться и определенное время сохраняться жизнеспособными, патогенные бактерии. Так, например, в водопроводной, речной и колодезной воде сальмонеллы могут находиться от 2 суток до 3 мес. Холерный вибрион выживает в воде рек, морей до нескольких месяцев, возбудитель туляремии - от нескольких суток до 3 мес.

Водопроводная вода считается хорошей, если общее количество микробов в 1 мл равно 100, сомнительной - при 100-150 микробах, загрязненной - при 500 и более. В воде колодцев и открытых водоемов число микробов 1 мл не должно быть более 1000.

Степень биологического загрязнения воды оценивают по коли - индексу и коли-титру. Коли - индексом называется число особей кишечной палочки, обнаруживаемых в 1 л воды. В соответствии с ГОСТ 2874-82 общее число бактерий не должно превышать 100 клеток в 1 см3. Коли - индекс - должно быть не более 3 в 1 л, а коли-титр - не менее 300 см3. Вода колодцев и открытых водоемов признается доброкачественной при коли-индексе не более 10 (коли-титр не менее 100 см3), общее число бактерий должно быть не выше 1000 в 1 см3. Санитарно-гигиенические нормы воды, используемой в пищевой промышленности и на предприятиях общественного питания, такие же, как и для питьевой воды.

Вода открытых водоемов перед использованием в пищевых целях должна быть очищена и обеззаражена. Допускается использование без обработки только артезианской воды. Требования, предъявляемые по микробиологическим показателям к питьевой воде, предъявляются и к пищевому льду, как искусственному, так и естественному.

Воздух является неблагоприятной средой для жизни микроорганизмов. В нем они не находят пищи, подвергаются высушиванию, губительному действию прямых солнечных лучей и поэтому большая часть их погибает. Однако и сравнительно короткого пребывания микробов в воздухе бывает вполне достаточно, чтобы обусловить передачу патогенных бактерий и вирусов от больных здоровым и вызвать обширные эпидемии таких заболеваний, как грипп.

Состав микробов воздуха весьма разнообразен. Он зависит от степени загрязнения воздуха минеральными и органическими взвесями, температуры, осадков, характера местности, влажности и других факторов. Чем выше концентрация в воздухе пыли, дымов, копоти, тем больше микробов. Каждая частица пыли или дыма обладает способностью адсорбировать на своей поверхности множество микроорганизмов.

Над поверхностью гор, морей арктических стран, океанов микробы встречаются редко.

В окружении больных животных и людей, инфицированных членистоногих и насекомых в воздухе могут находиться и патогенные виды микробов (гноеродные кокки, микобактерии туберкулеза, сибиреязвенные бациллы, бактерии туляремии, риккетсии ку-лихорадки, сальмонеллы и др.).

В зависимости от времени года в воздухе меняются coстав и количество микрофлоры. Если принять общее количество микробов зимой за 1, то весной оно будет составлять 1,7; летом - 2, осенью - 1,2.

Для воздуха закрытых помещений санитарными показательными микроорганизмами являются стафилококки зеленящие стрептококки, а показателями прямой эпидемиологической опасности - гемолитические стрептококк и стафилококки.

Ультрафиолетовые лучи в губительны для микроорганизмов, но если последние адсорбированы на частицах пыли или других веществ, то оказываются надежно защищенными от действия ультрафиолетового облучения. микроб пищевой производство заболевание

Микробы могут распространяться токами воздуха, воздушно-пылевым и воздушно-капельным путем. При чиханье, кашле, разговоре больной человек выбрасывает в окружающую среду на расстояние 1-1,5 м и более вместе с каплями слизи, мокроты патогенные бактерии.



1.8 Влияние температурных факторов на развитие микроорганизмов. Влияние микроорганизмов на формирование санитарно-гигиенических условий предприятий общественного питания

Температура. Все микробы имеют максимальную, оптимальную и минимальную температуру своего развития. Оптимальная температура для большинства микробов 25-35 °С. Поэтому продукты в этих условиях быстро портятся

Минимальный температурный предел от -6 до - 20 °С. Но при такой температуре микробы не гибнут, а лишь замедляют свое развитие. Поэтому размороженные пищевые продукты необходимо подвергать тепловой обработке.

Максимальная температура (45 - 50 °С) также приостанавливает размножение микробов. Дальнейшее повышение ведет к гибели.

Влажность. Повышенная влажность увеличивает количество растворимых питательных веществ, следовательно, способствует питанию и развитию микробов. Поэтому пищевые продукты, содержащие большое количество влаги (молоко, мясо, рыба, овощи, плоды), быстро портятся. Надежным способом сохранения продуктов от порчи является их сушка.

Свет. Прямой солнечный луч губит микробы, в том числе и болезнетворные. Губительны ультрафиолетовые лучи солнца и специальных ламп БУВ, используемых для дезинфекции воды, воздуха.

Химические вещества. Многие химические соединения губительно действуют на микробы и используются для их уничтожения. Так хлорную известь применяют для дезинфекции рук.

Биологические факторы. Микробы в процессе жизнедеятельности могут влиять друг на друга, способствуя развитию или угнетению. Многие бактерии, плесневелые грибы выделяют в окружающую среду вещества - антибиотики, губительно действующие на развитие других микробов. Другими веществами, близкими к антибиотикам по характеру действия на микробы, являются фитонциды. Это вещества, выделяемые многими растениями (луком, чесноком, хреном, цитрусовыми), убивают болезнетворные микробы.



2. Основные пищевые инфекции и пищевые отравления

2.1 Патогенные микроорганизмы: понятие, биологические особенности

Пищевые заболевания - заболевания, причиной которых служит пища, инфицированная токсикогенными микроорганизмами или токсинами (ядами) микробов.

Пищевые продукты - благоприятная среда для развития микроорганизмов сапрофитов, в том числе и возбудителей пищевых отравлений. Кроме того, через пищевые продукты могут передаваться и возбудители инфекций - заразных заболеваний, которые непосредственно в пищевых продуктах не размножаются. Таким образом, пищевые продукты при неправильном технологическом режиме их производства и хранения могут служить причиной пищевых заболеваний - пищевых инфекций и пищевых отравлений.

Возбудителями пищевых инфекций являются патогенные микроорганизмы, к основным свойствам которых относятся:

Патогенность - потенциальная способность определенного вида микробов приживаться в макроорганизме (человек, животное), размножаться и вызывать определенное заболевание. Патогенность является видовым признаком болезнетворных микроорганизмов.

Токсикогенность - особенность патогенных микроорганизмов вырабатывать токсины. Токсины обуславливают болезнетворное действие микроорганизмов.

Все патогенные микроорганизмы относятся к гетеротрофам, которые в качестве источника углерода и азота используют органические соединения из живых клеток (паразиты). В пищевых продуктах они не размножаются, но могут длительное время сохранять свою жизнеспособность.

Возбудителями пищевых отравлений являются условно-патогенные микроорганизмы. Это организмы, постоянно обитающие в организме, в окружающей среде и в обычных условиях не вызывающие заболеваний. Однако при снижении иммунитета организма эти микроорганизмы могут в больших количествах накапливаться в организме и вызывать незаразные заболевания воспалительного характера. Условно-патогенные микроорганизмы могут размножаться и в пищевых продуктах и, накапливаясь в больших количествах, являться причиной пищевых отравлений.

Общим свойством патогенных и условно-патогенных микроорганизмов является их способность образовывать токсины.

Микроорганизмы могут вырабатывать эндо - и экзотоксины, которые отличаются по химической природе и характеру действия на микроорганизм.

Эндотоксины (внутренние токсины) прочно связаны с микробной клеткой, при жизни микроорганизма не выделяются в окружающую среду.

Экзотоксины (внешние токсины) выделяются микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности.

По характеру действия на организм эндотоксины отличаются от экзотоксинов тем, что не обладают строгой специфичностью и вызывают общие признаки отравления: головную боль, слабость, одышку, повышение температуры, кишечные расстройства. Экзотоксины строго специфичны - действуют только на определенные клетки и ткани, нервные клетки, мышцу сердца и т.д. Кроме того, эндотоксины более устойчивы к высокой температуре (выдерживают длительное кипячение и даже автоклавирование в течение 30 мин.), а экзотоксины разрушаются уже при 60…80С в течение 10-60 мин.



2.2 Пищевые инфекции, пищевые отравления и глистные заболевания. Острые кишечные инфекции: брюшной тиф, дизентерия, холера, сальмонеллез и др. Возбудители, симптоматика, источники заражения, меры борьбы с инфекцией на предприятиях

Пищевые инфекции - такие инфекционные заболевания, при которых пищевые продукты являются только передатчиками токсикогенных микроорганизмов. Таким образом, в пищевых продуктах патогенные микроорганизмы не размножаются, но могут длительное время сохранять свою жизнеспособность.

Источником инфекции являются больной человек и животное, выделения которых (кал, моча, мокрота и др.) содержат болезнетворные микробы. Помимо больного источником инфекции может быть бактерионоситель, т.е. человек, в организме которого есть болезнетворные микробы, но сам он остаётся практически здоровым.

Пищевые инфекции делятся на острые кишечные инфекции и зоонозы.

Острые кишечные инфекции - это наиболее часто встречающиеся заболевания, называемые «болезнями грязных рук», возбудители которых проникают и организм человека только через рот с пищей, приготовленной с нарушением санитарно-гигиенических правил.

Возбудители кишечных инфекций длительно сохраняют свою жизнеспособность во внешней среде. Так, дизентерийная палочка не погибает на овощах, плодах в течение 6-17 дней, палочка брюшного тифа - на хлебе в течение 30 дней, возбудитель холеры - в воде до 2 лет.

Дизентерия - заболевание, возникающее при попадании микроба дизентерийной палочки - с пищей в кишечник человека. Инкубационный период болезни 2-5 дней. Признаки болезни: слабость, повышенная температура, боли в области кишечника, многократный жидкий стул иногда с кровью и слизью. После выздоровления человек может остаться бактерионосителем.

Брюшной тиф - тяжёлое инфекционное заболевание, вызванное палочкой брюшного тифа. Инкубационный период заболевания 7-23 дня. Признаки болезни: острое расстройство функции кишечника, резкая слабость, сыпь, длительная высокая температура (до 40єС), бред, головная боль, бессонница. После выздоровления возможно длительное бактерионосительство.

Холера - особо опасная инфекция, проникающая в организм человека через рот. Инкубационный период заболевания 2-6 суток. Признаки болезни: внезапные, неудержимые поносы и рвота, сильно обезвоживание организм, слабость, головная боль, головокружение. Температура 35єС, судороги, бывает смертельный исход. После выздоровления возможно бактерионосительство.

Эпидемический гепатит (инфекционная желтуха, болезнь Боткина) - острое инфекционное заболевание с преимущественным поражением печени. Болезнь названа по имени С.П. Боткина, установившего её инфекционный характер. Инкубационный период от 14 дней и до 6 месяцев. Заболевание начинается постепенно: появляется слабость, плохой аппетит, сонливость, тошнота, рвота, горечь во рту, жидкий стул, повышенная температура, затем увеличивается печень, выделяется тёмная моча, появляется желтуха. Длится болезнь 2-3 недели, иногда затягивается до 2-3 месяцев. Чаще заканчивается выздоровлением, но иногда возникают осложнения в виде холецистита, цирроза печени.

Сальмонеллез - заболевание, вызванное микробами - сальмонеллами, возникает через 3-5 ч после приёма пищи, обсеменённой бактериями. В кишечнике сальмонеллы вызывают воспалительный процесс его слизистой оболочки. При гибели бактерий выделяется токсин, который вместе с живыми микробами всасывается в кровь. У больного наблюдаются тошнота, рвота, боли в животе понос, головная боль, головокружение, высокая температура (38-39єС). Заболевание длится 2-7 дней. Смертность при сальмонеллезе составляет 1%. После выздоровления возможны случаи бактерионосительства.

Меры предупреждения острых кишечных инфекций на предприятиях общественного питания сводятся к следующему:

1. Обследование поваров, кондитеров и других работников общественного питания на бактерионосительство не реже одного раза в год.

2. Соблюдение правил личной гигиены повара, кондитера, особенно содержание рук в чистоте.

3. Тщательно мытье кухонной посуды, кухонного инвентаря, соблюдение маркировки разделочных досок.

4. Строгое соблюдение чистоты на рабочем месте, в цехе.

5. Уничтожение мух, тараканов и грызунов как переносчиков возбудителей инфекционных заболеваний.

6. Тщательное мытьё и дезинфицирование столовой посуды.

7. Кипячение воды из открытых водоёмов при использовании её в пищу и для питья.

8. Тщательное мытьё овощей, фруктов, ягод, особенно идущих в пищу в сыром виде.

9. Проверять наличие на мясе клейма, свидетельствующего о прохождении ветеринарно-санитарного контроля.

10. Быстро вести процесс приготовления рубленых полуфабрикатов, в том числе и из котлетной массы, допуская тем самым размножения сальмонелл.

11. Тщательно проваривать и обжаривать мясные и рыбные блюда, особенно изделия из котлетной массы.

12. Проводить вторичную тепловую обработку скоропортящихся мясных блюд (студня, заливных, фаршей для блинчиков, паштетов, отварного мяса и птицы после нарезки) в процессе приготовления.

13. Проводить механическую кулинарную обработку свежей рыбы и приготовление полуфабрикатов на разных рабочих местах, не допуская обсеменения их содержимым кишечника рыб.

14. Применять яйца водоплавающей птицы только в хлебопекарной промышленности, куриные яйца перед использованием мыть, яичный меланж класть только в тесто.

15. Молоко кипятить, простоквашу-самоквас использовать в тесто, а не пастеризованный творог - для приготовления блюд, подвергаемых тепловой обработке.

16. Предохранять салаты, винегреты и другие холодные блюда от загрязнения руками в процессе их приготовления, хранить эти блюда в заправленном виде не более 1 ч.

17. Хранить всю готовую пищу не более установленных сроков при температуре 2-6єС или в горячем виде не ниже 65єС; проводить повторную тепловую обработку долго хранящейся пищи.

2.3 Зоонозы: бруцеллез, туберкулез, сибирская язва, ящур. Пищевые отравления микробного и немикробного происхождения

Зоонозы - пищевые инфекционные заболевания, которые передаются человеку от больных животных через мясо и молоко. К этим заболеваниям относят бруцеллез, туберкулёз, сибирскую язву, ящур и др.

Бруцеллез - тяжёлое инфекционное заболевание, сопровождающееся приступами лихорадки, опуханием и болями в суставах, мышцах. Инкубационный период - 4-20 дней. Продолжительность заболевания от нескольких недель до нескольких месяцев.

Туберкулёз - инфекционное заболевание, поражающее чаще всего лёгкие и лимфатические железы. Человек заражается от больных животных, птиц и людей. Возбудитель заболевания - туберкулёзная палочка, устойчивая к высушиванию, замораживанию, сохраняющаяся на пищевых продуктах до 2 мес. Погибает она при кипячении в течение 10 минут.

В организм здорового человека туберкулёзная палочка попадает с сырым молоком и молочными продуктами, а также с плохо проваренным или прожаренным мясом, полученным от больных туберкулёзом животных. От больного человека заражение передаётся воздушно-капельным или контактным путём.

Сибирская язва - острое, особо опасное инфекционное заболевание животных и человека, поражающее кожу или лёгкие, или кишечник. При этом заболевании нарушаются все функции организма, повышается температура до 40єС, наступает слабость сердечной деятельности, а при кишечной форме появляются рвота, понос. Часты смертельные случаи.

Ящур - заразное заболевание вирусного происхождения, передающееся человеку от больных животных через мясо и молоко. Проявляется эта болезнь в виде воспаления и изъязвления слизистой оболочки рта.

Вирус ящура не стоек к тепловой обработке и слабым органическим кислотам, погибает при тепловой обработке мяса.

Меры предупреждения зоонозов на предприятиях общественного питания следующие:

1. Проверка наличия клейма на мясных тушах, свидетельствующего о ветеринарно-санитарной проверке сырья.

2. Тщательная варка и жарение мясных блюд.

3. Кипячение молока, использование простокваши - самоквас только для приготовления теста, а не пастеризованного творога - для приготовления блюд, подвергаемых тепловой обработке.

Пищевыми отравлениями называют острые заболевания, возникающие при употреблении пищи, содержащей ядовитые для организма вещества микробной и немикробной природы. В отличие от кишечных инфекций пищевые отравления возникают у людей быстро и длятся несколько дней, но в отдельных случаях они принимают очень тяжёлый характер и могут закончиться смертельным исходом. Особенно чувствительны к пищевым отравлениям дети, пожилые люди и лица, страдающие желудочно-кишечными заболеваниями.

Большинство отравлений имеют сходные симптомы болезни; боли в животе, тошнота, рвота, повышенная температура, понос, головокружение. Таким больным необходимо срочно вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь в освобождении организма от ядов. Больному следует промыть желудок 3-5 стаканами чистой воды или слабым раствором марганцовокислого калия, или раствором соды и вызвать искусственную рвоту.

Пищевые отравления в зависимости от причины заболевания бывают микробного (бактериальные и микотоксикозы) и немикробного происхождения.

Пищевые отравления бактериального происхождения возникают от употребления пищи, содержащей живых микробов или их яды. На долю бактериальных отравлений приходится до 90% случаев всех пищевых отравлений. В основном они возникают летом, так как тёплое время года способствует быстрому размножению микробов в пище.

Отравления, вызванные живыми бактериями, которые попали в организм с пищей, называют пищевыми токсикоинфекциями. К этой группе отравлений относят отравление условно-патогенными микробами. Особенностью этих заболеваний являются то, что образование яда (токсина) происходит в организме человека, куда микробы попадают вместе с пищей.

Отравления, вызванные ядами, накопившимися в пище в процессе жизнедеятельности бактерий, называют бактериальными токсикозами. К ним относят ботулизм и стафилококковое отравление.

Отравление условно-патогенными микробами - возникают от попадания в организм человека большого количества кишечной палочки или микроба-протея.

Кишечная палочка попадает в пищевые продукты при нарушении правил личной гигиены, особенно с грязных рук повара, при нарушении санитарных правил приготовления и хранения пиши, при антисанитарном содержании рабочих мест, цеха, кухонного инвентаря.

2.4 Меры предупреждения токсикоинфекций, вызванных кишечной палочкой и протеем

Они сводятся к следующему:

1. Устранение причин, вызывающих загрязнение продуктов микробами.

2. Предупреждение размножения микробов.

Тщательная тепловая обработка пищевых продуктов.

Правильное хранение пищи.

Ботулизм - отравление пищей, содержащей сильно действующий яд (токсин) микроба - ботулинуса. Отравление возникает в течение суток после приема зараженной пищи.



Основными признаками заболевания являются: двоение в глазах ослабление ясности зрения (ощущение тумана, сетки перед глазами), головная боль, неустойчивая походка. Затем может наступить потеря голоса, паралич век, непроизвольное движение глазных яблок напряжение жевательных мышц, паралич мягкого неба, нарушение глотания. Все эти признаки являются результатом отравления мозга. Без своевременно начатого лечения может наступить смерть от расстройства дыхания. При отсутствии лечения специальной сывороткой смертельные исходы заболевания достигают 70 %.

При нарушении санитарных правил приготовления и хранения пища может обсеменяться ботулинусом. В основном ботулизм вызывается различными баночными консервами, особенно домашнего приготовления, из-за недостаточной стерилизации их; окороком, ветчиной, колбасами вследствие неправильного хранения; рыбой, особенно осетровой, в результате нарушений правил улова, разделки и хранения ее.

Для предупреждения ботулизма на предприятиях общественного питания необходимо:

1. Проверять все баночные консервы на бомбаж и хранить их в холодильном шкафу; в домашних условиях, из-за недостаточной стерилизации, не допускать приготовления баночных консервов из грибов, так как они могут быть обсеменены спорами ботулинуса.

2. Принимать на производство свежую осетровую рыбу только в мороженом виде; ускоренно вести процесс ее обработки.

3. Хранить ветчину, окорока, колбасы при температуре 2….6°С, строго соблюдать сроки реализации.

4. Соблюдать правила санитарного режима и тщательной тепловой обработки в процессе приготовления пиши.

5. Соблюдать условия, сроки хранения и реализации готовой пищи.

Стафилококковое отравление представляет собой острое заболевание, возникающее в результате употребления пищи, содержащей токсин стафилококка. Заболевание возникает спустя 2-4 ч после приема зараженной ядом пищи, сопровождается режущими болями в животе, многократной обильной рвотой, общей слабостью, головной болью, головокружением при нормальной температуре тела. Длится отравление 1-3 дня. Смертельных случаев не бывает.

Основные продукты и причины, вызывающие это отравление, следующие:

- молоко и молочные продукты (творог, простокваша, кефир, сырки и т.д.),

- кремовые кондитерские изделия и любая готовая пища, обсемененные стафилококком больными (гнойничковыми заболеваниями кожи или ангиной) кондитерами или поварами;

- рыбные консервы в масле, загрязненные микробами в процессе их приготовления.

Для предупреждения стафилококкового отравления необходимо:

1. Ежедневно проверять поваров и кондитеров на наличие гнойничковых заболеваний кожи ангины и воспаления верхних дыхательных путей.

...