Бактерии в кислой среде. Влияние химических факторов. Влияние реакции среды. Способ приготовления яблочного уксуса

Краткая характеристика микроорганизмов кормов

Микробиологические процессы, происходящие при силосовании.

Количественный и качественный (видовой) состав сообщества микроорганизмов, участвующих в созревании силоса зависит от ботанического состава зеленой массы, содержания в ней растворимых углеводов и протеина, влажности исходной массы. Так, например, сырье богатое белками (клевер, люцерна, донник, эспарцет) в отличие от сырья, богатого углеводами (кукуруза, просо и др.), силосуется при длительном участии в процессах гнилостных бактерий и при замедленном нарастании численности молочнокислых бактерий.

После закладки растительной массы в хранилище наблюдается массовое размножение микроорганизмов. Их общее количество уже через 2-9 суток может значительно превышать количество микроорганизмов, попадающих с растительной массой.

При всех способах силосования в созревании силосов участвует сообщество микроорганизмов, состоящее из двух диаметрально противоположных групп по характеру воздействия на растительный материал: вредные (нежелательные) и полезные (желательные) группы.

В процессе силосования происходит замена гнилостных микроорганизмов молочнокислыми, которые вследствие образования молочной и частично уксусной кислот снижают рН корма до 4,0-4,2 и тем самым создают неблагоприятные условия для развития гнилостных микроорганизмов (табл.2).

Условия для существования (потребность в кислороде, отношение к температуре, активной кислотности и т.д.) для различных групп микроорганизмов неодинаковые. С точки зрения потребности в кислороде различают условно три группы микроорганизмов:

· размножающиеся только при полном отсутствии кислорода (облигатные анаэробы);

· размножающиеся только при наличии кислорода (облигатные аэробы);

· размножающиеся как при наличии кислорода, так и без него (факультативные анаэробы).

Чтобы ограничить деятельность вредных микроорганизмов и стимулировать размножение полезных бактерий следует знать особенности отдельных групп микроорганизмов.

Молочнокислые бактерии

Среди разнообразной эпифитной микрофлоры растений содержится лишь сравнительно небольшое количество неспорообразующих факультативных анаэробов, гомо, - гетероферментативных молочнокислых бактерий.

Основным свойством молочнокислых бактерий, по которым их объединяют в отдельную обширную группу микроорганизмов, является способность образовывать в качестве продукта брожения молочную кислоту:

Она создает в среде активную кислотность (рН 4,2 и ниже), неблагоприятно действующую на нежелательные микроорганизмы. Помимо этого, значение молочнокислых бактерий заключается в бактерицидном действии недиссоциированной молекулы молочной кислоты и способности их образовывать специфические антибиотические и др. биологически активные вещества.

Молочнокислые бактерии отличаются следующими особенностями, важными для силосования:

1. Нуждаются для обмена веществ, главным образом, в углеводах (сахар, реже крахмал);

2. Белок не разлагают (некоторые виды в ничтожном количестве);

3. Они факультативные анаэробы, т.е. развиваются без кислорода и при наличии кислорода;

4. Температурный оптимум чаще всего составляет 30 0 С (мезофильные молочнокислые бактерии), но у некоторых форм он достигает 60 0 С (термофильные молочнокислые бактерии);

5. Выдерживают кислотность до рН 3,0;

6. Могут размножаться в силосе с очень высоким содержанием сухого вещества;

7. Легко переносят высокие концентрации NаClи обладают устойчивостью к некоторым другим химическим препаратам;

8. Помимо молочной кислоты, которая играет решающую роль в подавлении нежелательных типов брожения, молочнокислые бактерии выделяют биологически активные вещества (витамины группы В и др.). Они обладают профилактическими (или лечебными) свойствами, стимулируют рост и развитие с.-х. животных.

При благоприятных условиях (достаточное содержание в исходном растительном материале водорастворимых углеводов, анаробиоз) молочнокислое брожение заканчивается всего за несколько дней и рН достигает оптимального значения – 4,0-4,2.

Маслянокислые бактерии

Маслянокислые бактерии (Clostridiumsp.) - спорообразующие, подвижные, палочковидные анаэробные маслянокислые бактерии (клостридии) широко распространены в почве. Присутствие клостридий в силосе является результатом загрязнения почвой, поскольку их численность на зеленой массе кормовых культур, как правило, очень низка. Почти сразу же после заполнения хранилища зеленой массой маслянокислые бактерии начинают интенсивно размножаться вместе с молочнокислыми в первые несколько дней.

Высокая влажность растений, обуславливающаяся наличием в измельченной силосной массе клеточного сока растений и анаэробные условия в силосохранилище – идеальные условия для роста клостридий. Поэтому уже к концу первых суток их численность возрастает и в дальнейшем зависит от интенсивности молочнокислого брожения. В случае слабого накопления молочной кислоты и снижения рН маслянокислые бактерии энергично размножаются и число их достигает максимума (10 3 -10 7 клеток/г) в несколько суток.

По мере увеличения влажности (при содержании в силосной массе 15% сухого вещества) чувствительность клостридий к кислотности среды снижается даже при рН 4,0 (4)

Для возбудителей маслянокислого брожения характерны следующие основные физиолого-биохимические особенности:

1. Маслянокислые бактерии, являясь облигатными анаэробами, начинают развиваться в условиях сильного уплотнения силосной массы;

2. Разлагая сахар, они конкурируют с молочнокислыми бактериями, а используя белки и молочную кислоту, приводят к образованию сильнощелочных продуктов распада белка (аммиака) и токсичных аминов;

3. Маслянокислые бактерии нуждаются для своего развития во влажном растительном сырье и при высокой влажности исходной массы имеют наибольшие шансы подавить все остальные типы брожения;

4. Оптимальные температуры для маслянокислых бактерий колеблются от 35-40 0 С, но их споры переносят более высокие температуры;

5. Чувствительны к кислотности и прекращают свою деятельность при рН ниже 4,2.

Эффективными мерами против возбудителей маслянокислого брожения являются – быстрое подкисление растительной массы, подвяливание влажных растений. Существуют биопрепараты на основе молочнокислых бактерий для активации молочнокислого брожения в силосе. Кроме того, разработаны химические вещества, которые оказывают бактерицидное (подавляющее) и бактериостатическое (тормозящее) действие на маслянокислые бактерии.

Гнилостные бактерии (Bacillus, Pseudomonas).

Представители рода бацилл (Bac.mesentericus, Вac.megatherium) сходны по своим физиолого-биохимическим особенностям с представителями клостридий, но в отличие от них способны развиваться в аэробных условиях. Поэтому они одними из первых включаются в процесс ферментации. Эти микроорганизмы являются активными продуцентами разнообразных гидролитических ферментов. Они используют в качестве питательных веществ различные белки, углеводы (глюкозу, сахарозу, мальтозу и др.) и органические кислоты.

Важным свойством гнилостных бактерий, которое имеет значение для протекающих в кормовой массе процессов, является их способность к спорообразованию.

О основными особенностями для возбудителей гнилостного брожения являются следующие:

1. Они не могут существовать без кислорода, поэтому в герметичном хранилище гниение невозможно;

2. Гнилостные бактерии разлагают прежде всего белок (до аммиака и токсичных аминов), а также углеводы и молочную кислоту (до газообразных продуктов);

3. Гнилостные бактерии размножаются при рН выше 5,5. При медленном подкислении корма значительная часть белкового азота переходит в аминную и аммиачную формы;

4. Важным свойством гнилостных бактерий является их способность к спорообразованию. В случае длительного хранения и скармливания силоса, в котором дрожжи и маслянокислые бактерии разложат большую часть молочной кислоты или она будет нейтрализована продуктами разложения белка, гнилостные бактерии, развиваясь из спор, могут начать свою разрушительную деятельность.

Главным условием ограничения существования гнилостных бактерий является быстрое заполнение, хорошая трамбовка, надежная герметизация силосохранилища. Потери, вызываемые возбудителями гнилостного брожения, можно снизить при помощи химических консервантов и биопрепаратов.

Плесневые грибы и дрожжи.

Оба эти типа микроорганизмов относятся к грибам и являются весьма нежелательными представителями микрофлоры силоса. Они легко переносят кислую реакцию среды (рН 3,2 и ниже). Поскольку плесневые грибы (Penicillium,Aspergillusи др.) являются облигатными аэробами, то они начинают развиваться сразу после заполнения хранилища, но с исчезновением кислорода развитие их прекращается. В правильно заполненном силосохранилище с достаточной степенью уплотнения и герметизацией это происходит уже через несколько часов. Если в силосе есть очаги плесени, значит вытеснение воздуха было недостаточным или герметизация была неполной.

Дрожжи (Hansenula,Pichia,Candida,Saccharomyces, Тorulopsis) развиваются непосредственно после заполнения хранилищ, т.к. они являются факультативными анаэробами и могут развиваться при незначительных количествах кислорода в силосе. Кроме того они обладают высокой устойчивостью к температурному фактору и низкому рН.

Дрожжевые грибы прекращают свое развитие только при полном отсутствии кислорода в силосохранилище, но небольшие их количества обнаруживаются в поверхностных слоях силоса.

В анаэробных условиях они используют простые сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу, сахарозу, галактозу, рафинозу, мальтозу, декстрины) по гликолитическому пути и развиваются за счет окисления сахаров и органических кислот:

Полное использование последних приводит к тому, что кислая среда силоса сменяется щелочной, создаются благоприятные условия для развития маслянокислой и гнилостной микрофлоры.

В результате этого снижается качество силоса из кукурузы, а также из «глубоко» провяленных трав, т.е. кормов с наилучшими показателями по продуктам брожения.

Таким образом, для плесневых грибов и дрожжей свойственно:

1. Плесневые грибы и дрожжи относятся к нежелательным представителям аэробной микрофлоры;

2. Негативное действие плесневых грибов и дрожжей в том, что они вызывают окислительный распад углеводов, белков и органических кислот (в т.ч. молочной);

3. Легко переносят кислую реакцию среды (рН ниже 3,0 и даже 1,2);

4. Плесневые грибы выделяют опасные для здоровья животных и людей токсины;

5. Дрожжи, являясь возбудителями вторичных процессов брожения, приводят к аэробной нестабильности силосов.

Ограничение доступа воздуха путем быстрой закладки, трамбовки и герметизации, правильная выемка и скармливание – решающие факторы, ограничивающие развитие плесневых грибов и дрожжей. Для подавления развития возбудителей вторичного брожения рекомендованы препараты с фунгистатической (фунгицидной) активностью (приложение 2).

Похожая информация.

В группу гнилостных бактерий входят микроорганизмы, вызыва­ющие глубокий распад белков. При этом образуется ряд веществ, обладающих неприятным запахом, вкусом, нередко и ядовитыми свой­ствами. Гнилостные бактерии могут быть как аэробы, так и анаэро­бы, споровые и бесспоровые.

К факультативно аэробным бесспоровым гнилостным бактериям часто встречающимся в молоке, относятся грамотрицательные па­лочки Proteus vulgaris (протей), способные активно пептонизировать молоко с выделением газа. При развитии этих микроорганизмов в молоке кислотность его вначале несколько повышается (вследствие образования жирных кислот), а затем снижается в результате на­копления щелочных продуктов. Бесспоровые бактерии, например Proteus vulgaris, могут попадать в молоко с оборудования, из воды и других источников. При пастеризации молока Proteus vulgaris по­гибают.

К аэробным споровым бактериям относятся Вас. subtilis (сеннаяая палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка), Вас. mycoides, Вас. megatherium и пр. Все они подвижны, красятся по Граму положительно, быстро развиваются в молоке, активно разлагая белки. При этом сна­чала молоко свертывается без существенного повышения кислотно­сти, затем с поверхности сгустка наступает пептонизация молока. У некоторых споровых палочек (например, сенной) пептонизацпя молока начинается без предварительного свертывания казеина. Из анаэробных споровых гнилостных бактерий в молоке встре­чаются Вас. putrificus и Вас. polymyxa.

Вас. putrificus - подвижная палочка, разлагающая белки с обиль­ным образованием газов (аммиака, углекислоты, водорода, серово­дорода), Вас. polymyxa - подвижная палочка, образующая в молоке газ, кислоты (уксусную, муравьиную), этиловый и бутиловый спир­ты и другие продукты.

Высокая чувствительность к понижению реакции среды харак­терна для всех гнилостных бактерий. Этой особенностью определя­ются крайне ограниченные возможности для развития данной груп­пы бактерий при производстве кисломолочных продуктов. Очевидно, что во всех случаях, когда молочнокислый процесс развивается ак­тивно, жизнедеятельность гнилостных бактерий прекращается. В производстве кисломолочных продуктов развитие гнилостных бактерий возможно только в исключительных случаях (в результа­те развития бактериофага полностью пли в значительной мере ос­тановлен молочнокислый процесс, утрачена активность закваски и т. д.). Споры многих гнилостных бактерий могут содержаться в пасте­ризованном молоке. Однако практически они не играют роли при производстве и хранении этого продукта. Это объясняется тем, что основную остаточную микрофлору после пастеризации составляют молочнокислые бактерии, они же обсеменяют молоко при розливе, поэтому на фоне развития (хотя и слабого, из-за низких температур

хранения) молочнокислого процесса возможность размножения спо­ровых микроорганизмов в пастеризованном молоке ничтожна. При производстве же и хранении стерилизованного молока спо­ровые бактерии играют немаловажную роль. Даже незначительные нарушения режимов стерилизации могут привести к попаданию спор в стерилизованное молоко и вызвать в последующем его пор­чу при хранении.

ДРОЖЖИ

В основу классификации дрожжей положены различия в харак­тере их вегетативного размножения (деление, почкование). спорообразования, а также морфологические и физиологические признаки.

По способности к спорообразованию дрожжи делят на спорообразующие и неспорообразующие. В кисломолочных продуктах из спорообразующих встречаются дрожжи родов Saccharomyces, Zygosacc-haromyces, Fabospora и Debaromyces, из неспоровых - родов Torulopsis it Candida. С. А.

Королев (1932) разделил дрожжи, встречающиеся в молоч­ных продуктах, по их биохимическим свойствам на три группы.

Первая группа - дрожжи, не способные к спиртовому брожению, хотя и потребляющие некоторые углеводы путем непосредственного окисления; к ним относятся виды Mycoderma, цветные бесспоровые дрожжи Tornla.

Вторая группа - дрожжи, не сбраживающие лактозу, но сбражи­вающие другие сахара; могут развиваться лишь в совместной культу­ре с микроорганизмами, обладающими ферментом лактазой, гпдролизующей молочный сахар на моносахара; к ним относятся отдель­ные виды дрожжей рода Saccharomyces. Как показали исследования В. И. Кудрявцева (1954) и A.M. Скородумовой (1969), в кисломолочных продуктах, приготовленных на естественных заквасках, основ­ными представителями этого рода являются дрожжи вида Sacch. cartilaginosus, сбраживающие мальтозу и галактозу. По мнению В. И. Кудрявцева, дрожжи этой группы могут положительно влиять на вкус и аромат кисломолочных продуктов, однако при чрезмерном их развитии возникает порок - вспучивание. Они относятся к так называемым диким дрожжам и при производстве кисломолочных продуктов их не применяют. Однако возможно, что среди дрожжей этой группы могут быть найдены производственно-ценные куль­туры.

Третья группа - дрожжи, сбражнвающпе лактозу. Исследования А. М. Скородумовой (1969) показали, что среди дрожжей, выделен­ных из кисломолочных продуктов (приготовленных на естественной закваске), число дрожжей, самостоятельно сбраживающих лактозу, сравнительно невелико - из 150 штаммов - 32 (21%). Наибольший процент дрожжей, сбражпвающих лактозу, был выделен из кефир ных грибков и закваски (34,1%). Дрожжи, сбраживающие лактозу, были идентифицированы А. М. Скородумовой как Fabospora fragilis, Saccharomyces lactis, реже Zygosaccharomyces lactis. Способностью сбраживать лактозу обладают также некоторые ви­ды Candida и Torulopsis - Candida pseudotropicalis var. lactosa, Torulopsis kefir, Torylopsis sphaerica, выделенные из кефир­ного грибка (В. И. Буканова, 1955).

Исследования, проводившиеся в Японии Т. Наканиши и Дж. Араи (1968, 1969), показали также, что наиболее распространенны­ми видами лактозосбраживающих дрожжей, выделенных из сырого молока, являются Saccharomyces lactis, Torulopsis versatilis, Toru­lopsis sphaerica, Candida pseudotropicalis.

Для установления отношения дрожжей к сахарам культуры па­раллельно высевают в молочно-пептонную сыворотку, содержащую только лактозу, и на сусло, содержащее мальтозу. После выдержки при оптимальной температуре отмечают наличие пли отсутствие га­за.

Оптимальная температура развития дрожжей 25-30° С, что следует учитывать при выборе температуры для созревания продук­тов, в состав микрофлоры которых они входят. По данным В. II. Букановой (1955) основным фактором, регулирующим развитие дрож­жей разных видов в кефире, является температура. Так, повышен­ная температура (30-32° С) стимулирует развитие Torulopsis sphaerica п дрожжей, не сбраживающих лактозу. Дрожжи, сбраживающие лактозу, достаточно хорошо развиваются и при 18-20° С, однако повышение температуры до 25 и 30° С, как правило, стимулирует их размножение.

Большинство дрожжей предпочитает для своего развития кислую реакцию среды. Следовательно, в кисломолочных продуктах условия для них благоприятны.

Дрожжи очень широко распространены в кисломолочных продук­тах и могут быть обнаружены почти в любом образце продукта, при­готовленного на естественных заквасках. Однако дрожжи развива­ются гораздо медленнее, чем молочнокислые бактерии, поэтому в кис­ломолочных продуктах они обнаруживаются в меньшем количестве, чем молочнокислые бактерии.

Роль дрожжей и производстве кисломолочных продуктов исклю­чительно велика. Обычно дрожжи рассматривают главным образом как возбудителей спиртового брожения. Но эта функция, по-види­мому, не основная. Дрожжи активизируют развитие молочнокис­лых бактерий, витаминизируют продукты (С. Аскалонов, 1957). Дрожжи, сбраживающие лактозу и другие сахара, способны выра­батывать антибиотические вещества, активные против туберкулез­ной палочки и других микроорганизмов (А. М. Скородумова, 1951, 1954; В. И. Буканова, 1955).

Интенсивное развитие дрожжей незаквасочного происхождения нередко приводит к вспучиванию и изменению вкуса таких продук­тов, как сметана, творог и сладкие творожные изделия. Излишнее развитие дрожжей, содержащихся в кефирной закваске при наруше­нии технологических режимов, также может вызвать газообразова­ние в кефире (“глазки”) и даже его вспучивание.

Гнилостные микроорганизмы

бактерии, грибы и др. микроорганизмы, вызывающие разложение органических соединений (преимущественно белка). См. Гниение .

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Гнилостные микроорганизмы" в других словарях:

ГНИЕНИЕ - ГНИЕНИЕ, распад белковых и других азотистых веществ под влиянием гнилостных бактерий (см. ниже), сопровождающийся образованием зловонных продуктов. Развитию процессов Г. способствуют: достаточная степень влажности, надлежащее осмотическое… …

У этого термина существуют и другие значения, см. Гниль. Гниющая рыба Гниение (аммонификация) процесс разложения азотсодержащих органических соединений (… Википедия

БРОНХИТ - БРОНХИТ, bronchitis (от bronchos бронх), воспалительные процессы слизистой оболочки бронхов; с клин, точки зрения под этим термином часто подразумевают воспаление всего дыхательного дерева, между голосовой щелью и легочными альвеолами. Различают… … Большая медицинская энциклопедия

Сольпуги, иначе называемые фалангами, очень своеобразный отряд. В строении и образе жизни сольпуг примитивные черты сочетаются с признаками высокого развития. Наряду с примитивным типом расчленения тела и строения конечностей они имеют… … Биологическая энциклопедия

- (Inflammatio) Болезненный процесс, поражающий самые разнообразные органы и ткани и выражающийся обыкновенно в четырех признаках: жаре, красноте, опухоли и боли, к которым иногда присоединяется и пятый признак неспособность к функциональной… …

ГНИЕНИЕ - разложение органич. веществ, гл. обр. белков, под действием гнилостных микроорганизмов, сопровождающееся выделением ядовитых и зловонных продуктов. Среди этих микроорганизмов ведущая роль принадлежит бактериям аэробам и анаэробам. В Г. могут… … Ветеринарный энциклопедический словарь

ФАЛАНГИ - или сольпуги, или бихорки (Solifugae), отряд, принадлежат к паукообразным. Являются в большинстве случаев ночными хищниками и распространены в сухих и жарких странах. Фаланги – очень подвижные пауки, являются обитателями степных и пустынных… … Жизнь насекомых

- (septicaemia) общее заболевание организма, выражающееся по преимуществу разложением крови и вызываемое поступлением в ткани тела особого заразного начала. Гнилостные лихорадки известны издавна, но только в начале настоящего столетия доказана… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

КИШЕЧНИК - КИШЕЧНИК. Сравнительно анатомические данные. Кишечник (enteron) представляет собой б. или м. длинную трубку, начинающуюся ротовым отверстием на переднем конце тела (обычно с брюшной стороны) и кончающуюся у большинства животных особым, анальным… … Большая медицинская энциклопедия

Существенное значение для роста микроорганизмов имеет оптимальная величина РН среды. Большинство микроорганизмов растет при нейтральном рН – 7. Нитрифицирующие и клубеньковые бактерии – актиномицеты – предпочитают более высокие значения рН, т.е. слегка щелочные. Лишь немногие бактерии растут в кислой среде. Грибы предпочитают низкие значения рН. Под влиянием рН среды изменяется активность ферментов клетки и в связи с этим ее биохимическая и физиологическая активность, рост и размножение. При колебании рН может изменяться степень диссоциации веществ в среде, что в свою очередь отражается на обмене веществ в клетке.
К кислой среде вегетативные клетки бактерий менее устойчивы, чем споры. Особенно неблагоприятна кислая среда для гнилостных бактерий и бактерий, вызывающих пищевые отравления. Подавление роста гнилостных микроорганизмов при подкислении среды имеет практическое применение. Добавление уксусной кислоты используется при мариновании продуктов, что препятствует процессам гниения и позволяет сохранить продукты. Образующаяся при квашении молочная кислота также подавляет рост гнилостных бактерий.

В зависимости от отношения к рН среды микроорганизмы делятся на три группы:
нейтрофилы - предпочитают нейтральную реакцию среды. Растут в диапазоне значений рН от 4 до 9. К нейтрофилам относятся большинство бактерий, в то числе гнилостные бактерии;
ацидофилы (кислотолюбивые). Растут при рН 4 и ниже. К ацидофилам относятся молочнокислые, уксуснокислые бактерии, грибы и дрожжи.
алкалофилы (щелочелюбивые). К этой группе относятся микроорганизмы, которые растут и развиваются при рН 9 и выше. Примером алкалофилов является холерный вибрион.
Если рН не соответствует оптимальной величине, то микроорганизмы не могут нормально развиваться, так как активная кислотность оказывает влияние на активность ферментов клетки и проницаемость цитоплазматической мембраны.
Некоторые микроорганизмы, образуя продукты обмена и выделяя их в среду, способны изменять реакцию среды.
Для бактерий кислая среда более опасна, чем щелочная (особенно для гнилостных бактерий). Это используется для консервирования продуктов путем маринования или квашения. При мариновании к продуктам добавляют уксусную кислоту, при квашении создаются условия для развития молочнокислых бактерий, которые образуют молочную кислоту и тем самым способствуют подавлению роста гнилостных бактерий.

15. .Влияние на микробную клетку ядовитых веществ (неорганические и органические соединения). Понятие о бактерицидном и бактериостатическом действии. Пищевые консерванты.

Антибиотик - вещество микробного, животного или растительного происхождения, способное подавлять рост микроорганизмов или вызывать их гибель. Некоторые антибиотики оказывают сильное подавляющее действие на рост и размножение бактерий и при этом относительно мало повреждают или вовсе не повреждают клетки макроорганизма, и поэтому применяются в качестве лекарственных средств.

Жизнедеятельность микроорганизмов находится в зависимости от факторов окружающей среды, которые могут оказывать бактерицидное, т.е. уничтожающее, действие на клетки или бактериостатическое – подавляющее размножение микроорганизмов.

Наибольшей бактерицидной активностью отличается лизоцим М. Он действует губительно на патогенных стафилококков, маститного стрептококка, сальмонелл, кишечных палочек, возбудителя сибирской язвы и других, особенно грамположительных, микроорганизмов.

Токсины бактерий - биологически активные вещества, которые могут вызывать разнообразные патологические изменения в структуре и функциях клеток, тканей, органов и целого макроорганизма чувствительного животного или человека. Сведения о механизмах действия бактериальных токсинов ограничены: известно, что у части токсинов активность обусловлена их ферментативными свойствами.

Грамположительные бактерии обычно активно секретируют в токсины во время роста, что приводит к их накоплению в среде обитания. Токсины грамотрицательных бактерий (например, кишечного семейства) связаны с липополисахаридным компонентом клеточной стенки.

В начале XX столетия основными причинами развития болезней человека стали экологическая и генетическая модели. В соответствии с первой, болезни вызываются, главным образом, внешними повреждающими факторами, а второй - внутренними, врожденными. Поэтому меры профилактики были направлены на устранение этих факторов, в первую очередь, внешних, а меры лечения - на нейтрализацию действия этих факторов в организме.

Начиная с 50-х годов нашего столетия обозначились новые причины в возникновении заболеваний. Появились и стали доминировать хронические болезни, прежде всего: атеросклероз и его осложнения (инфаркт, инсульт), рак, ожирение, сахарный диабет, гипертоническая болезнь. Именно эти заболевания относят к группе неинфекционных болезней. В настоящее время они составляют более 80 % всех случаев смерти человека.

Структура причин заболеваемости и смертности изменилась благодаря социальному прогрессу и успехам медицины в области лечения инфекций, что увеличило продолжительность жизни и привело к развитию многих хронических болезней в среднем и пожилом возрасте.

В соответствии с этими представлениями о причинах болезней разрабатываются меры их профилактики и лечения. Так, например, в отношении профилактики атеросклероза такими мерами являются ограничение в пищевом рационе жиров, глюкозы и холестерина, а при лечении уже возникшей болезни воздействия направляются на усиление выведения холестерина из организма.

Вторая категория болезней - это врожденные, или генетические, болезни. В настоящее время уже известно более 2500 нарушений, локализованных на генетическом или хромосомном уровне, которые вызывают определенные синдромы или болезни, включая главные болезни.

Экологические и генетические болезни характеризуются той особенностью, что они поражают не каждого индивидуума, а лишь определённую их часть в каждой популяции.

При проведении определенных профилактических мер можно добиться существенного снижения доли лиц, поражаемых экологическими и генетическими болезнями. Поскольку причины генетических поломок связывают, прежде всего, с действием повреждающих экологических факторов (радиация, химические и др. мутагены), то понятие «болезни» в этом случае следует трактовать, как нарушение отношений организма и среды его обитания.

Третья категория болезней относиться к группе инволюционных или метаболических нарушений. Это болезни связаны с действием побочных продуктов метаболизма клеток стареющего организма. Одним из наиболее интенсивных источников такого рода повреждающих факторов является образование свободных радикалов, генерируемых в реакциях, идущих с использованием кислорода.

Клетка - это сложнейшая организация с полужестким скелетом из структурных белков, с множеством «каналов», по которым циркулируют токи жидкостей, содержащие простые и сложные молекулы. По ним осуществляются как вещественно-энергетические, так и информационные связи.

Оболочка клетки - не пассивная полунепроницаемая мембрана, а сложная структура с управляемыми из «центра» порами, избирательно пропускающая и даже активно захватывающая вещества извне.

Различают активный и пассивный транспорт веществ через мембрану. Первый осуществляется без затрат энергии (аминокислоты, сахар, нуклеотиды и пр.) и проходят с участием определенных белков-ферментов. Второй требует энергетических затрат клетки путем гидролиза АТФ на АДФ и фосфорную кислоту (катионы натрия, калия, кальция, магния).

Клеточная мембрана состоит из белково-липидных комплексов. Ее барьерная функция обеспечивается за счет гидрофобных компонентов - липидов и некоторых белков (фосфолипиды).

Мембраны являются высокоактивными в метаболическом отношении клеточными структурами. С их участием происходят такие жизненно важные процессы, как транспорт различных веществ внутрь и наружу клеток, рецепция гормонов и других биологически активных веществ, сигнальная трансдукция и пр.

Следует подчеркнуть, что разные типы мембран (плазматические, митохондриальные, эндоплазматические, ядерные и др.) имеют особенности своей структуры, которые определяют их функцию.

Деятельность клетки сводится к многочисленным химическим реакциям, которые протекает под действием своего белка-фермента.

Каждый фермент имеет свое построение и состоит из белковой и кофакторной части, которая состоит либо из металла, или витамина, или аминокислоты.

Бактериостатический - св-во хим., биол. или физ. факторов полностью или частично приостанавливать рост и размножение бактерий.

16. Отношение микроорганизмов к различным температурам. Применение температурного фактора для удлинения сроков хранения продуктов .

Температура – один из основных факторов, определяющих возможность и интенсивность размножения микроорганизмов.

Микроорганизмы могут расти и проявлять свою жизнедеятельность в определенном температурном диапазоне и в зависимости от отношения к температуре делятся на психрофилы, мезофилы и термофилы. Температурные диапазоны роста и развития микроорганизмов этих групп приведены в таблице

Таблица 9.1 Деление микроорганизмов на группы в зависимости

от отношения к температуре

Разделение микроорганизмов на 3 группы весьма условно, так как микроорганизмы могут приспосабливаться к несвойственной им температуре.

Температурные пределы роста определяются терморезистентностью ферментов и клеточных структур, содержащих белки.

Среди мезофилов встречаются формы с высоким температурным максимумом и низким минимумом. Такие микроорганизмы называют термотолерантными.

Действие высоких температур на микроорганизмы. Повышение температуры выше максимальной может привести к гибели клеток. Гибель микроорганизмов наступает не мгновенно, а во времени. При незначительном повышении температуры выше максимальной микроорганизмы могут испытывать «тепловой шок» и после недлительного пребывания в таком состоянии они могут реактивироваться.

Механизм губительного действия высоких температур связан с денатурацией клеточных белков. Молодые вегетативные клетки, богатые свободной водой, погибают при нагревании быстрее, чем старые, обезвоженные.

Термоустойчивость – способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный максимум их развития.

Гибель микроорганизмов наступает при разных значениях температур и зависит от вида микроорганизма. Так, при нагревании во влажной среде в течение 15 мин при температуре 50–60 °С погибает большинство грибов и дрожжей; при 60–70 °С – вегетативные клетки большинства бактерий, споры грибов и дрожжей уничтожаются при 65–80° С. Наибольшей термоустойчивостью обладают вегетативные клетки термофилов (90–100 °С) и споры бактерий (120 °С).

Высокая термоустойчивость термофилов связана с тем, что, во первых, белки и ферменты их клеток более устойчивы к температуре, во вторых, в них содержится меньше влаги. Кроме того, скорость синтеза различных клеточных структур у термофилов выше скорости их разрушения.

Термоустойчивость спор бактерий связана с малым содержанием в них свободной влаги, многослойнойоболочкой, в состав которой входит кальциевая сольдипиколиновой кислоты.

На губительном действии высоких температур основаны различные методы уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах. Это кипячение, варка, бланширование, обжарка, а также стерилизация и пастеризация. Пастеризация – процесс нагревания до 100˚С при котором происходит уничтожение вегетативных клеток микроорганизмов. Стерилизация – полное уничтожение вегетативных клеток и спор микроорганизмов. Процесс стерилизации ведут при температуре выше 100 °С.

Влияние низких температур на микроорганизмы. К низким температурам микроорганизмы более устойчивы, чем к высоким. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибели клеток не происходит, т.к. микроорганизмы переходят в состояние анабиоза (скрытой жизни) и остаются жизнеспособными длительное время. При повышении температуры клетки начинают интенсивно размножаться.

Причинами гибели микроорганизмов при действии низких температур являются:

Нарушение обмена веществ;

Повышение осмотического давления среды вследствие вымораживания воды;

В клетках могут образоваться кристаллики льда, разрушающие клеточную стенку.

Низкая температура используется при хранении продуктов в охлажденном состоянии (при температуре от 10 до –2 °С) или в замороженном виде (от –12 до –30 °С).

Степень кислотности и щелочности среды оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов, является одним из основных факторов, определяющих состав микробного населения различных субстратов. Для каждой физиологической группы микроорганизмов существуют определенные оптимальные пределы активной кислотности, выше и ниже которых задерживается ее развитие, а иногда наступает гибель. Пределы эти для одних микроорганизмов широки, для других значительно уже (табл. 3).

Из приведенных данных следует, что для большинства бактерий наиболее благоприятной является нейтральная или слабощелочная среда, для плесневых грибов и дрожжей - кислая. Для гнилостных бактерий кислая среда неблагоприятна и даже губительна. Те виды бактерий, которые сами продуцируют кислоты в процессе жинедеятельности, например молочно-кислые, уксусно-кислые, относительно устойчивы. Объясняется это тем, что они всегда сами меняют реакцию среды в кислую сторону и у них выработалась определенная устойчивость в этом отношении.

Зная, как реагируют те или иные микробы на наличие кислот, можно регулировать процессы их жизнедеятельности и обмен веществ, изменяя кислотность среды.

Так, пользуясь.влиянием кислотности среды на дрожжи, можно получить большой выход спирта и малое количество глицерина в кислой среде. Те же дрожжи в щелочной среде образуют мало спирта, но в 10 раз увеличивают выход глицерина. Масляно-кислые бактерии в нейтральной среде сбраживают сахара с образованием главным образом масляной кислоты; в кислых средах основными продуктами брожения являются бутиловый спирт и ацетон.

Влиянием кислотности на микроорганизмы широко пользуются в микробиологической практике при переработке и хранении пищевых товаров. Так, подавляющее действие кислот на гнилостные микроорганизмы положено в основу квашения овощей. Молочно-кислые бактерии, развиваясь в них, образуют молочную кислоту и препятствуют этим развитию процессов гниения. На этом же принципе основано получение кисло-молочных продуктов.

В некоторых случаях прибегают к другому приему - кислотообразующих бактерий культивируют не в самом продукте, а на специальных субстратах, из которых выделяют образовавшиеся кислоты. Затем кислоты вводят в другие продукты питания, придавая им стойкость и некоторые новые потребительские и пищевые достоинства. Такими товарами являются, например, различные маринады.

Механизм тормозящего влияния кислой среды на развитие микроорганизмов объясняется, по-видимому, тем, что экзоферменты микробов оказываются в неблагоприятной зоне кислотности. Кроме того, проникая из окружающей среды в цитоплазму микробных клеток, кислоты изменяют направление и активность биохимических процессов, влияя на эндоферменты. Действие некоторых кислот (уксусной, масляной и др.) проявляется не только в смещении активной кислотности, но и в специфическом угнетающем влиянии.