КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Процессы, осуществляемые микроорганизмами
В процессе жизнедеятельности микроорганизмы осуществляют разнообразные химические реакции. В результате этих реакций образуются ценные вещества: спирты, кислоты, эфиры, витамины и др., использующиеся в медицине, легкой и пищевой промышленности, быту. Знание биохимических процессов позволяет понять роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Спиртовое брожение - превращение микроорганизмами, в основном дрожжами, сахара в этиловый спирт и углекислый газ (в анаэробных условиях). Спиртовое брожение лежит в основе виноделия, пивоварения, хлебопечения, производства этилового спирта и глицерина. Совместно с молочнокислым брожением оно используется при получении кисломолочных продуктов (кумыса, кефира), при квашении овощей и в других производствах. Важно понимать, что самопроизвольно (спонтанно) возникающее спиртовое брожение в сахарсодержащих продуктах (товарах) вызывает их порчу - забраживание. Молочнокислое брожение - превращение молочнокислыми бактериями сахара с образованием молочной кислоты. В природе молочнокислые бактерии встречаются на растениях, в почве, на пищевых продуктах (на плодах, овощах, в молоке, квашеной капусте и др.). В больших количествах они обнаруживаются в желудочно-кишечном тракте животных и человека. Кишечные кокковые формы называют энтерококками (фекальными стрептококками). Наиболее используемыми молочнокислыми бактериями являются молочнокислый стрептококк (Streptococcus lactis) и сливочный стрептококк (Streptococcus cremoris), которые применяются при заквашивании кисломолочных продуктов. Термофильный стрептококк (Streptococcus thermophilus) применяется вместе с палочковидными молочнокислыми бактериями при изготовлении ряженки, южной простокваши, варенца. Молочнокислая палочка (Lactobacillus plantaruv) является основным возбудителем брожения при квашении овощей и силосовании кормов. С помощью молочнокислых бактерий получают молочную кислоту, которую используют в консервной, кондитерской промышленности и производстве безалкогольных напитков. Необходимо учитывать, что самопроизвольно возникающее молочнокислое брожение в различных продуктах приводит к их порче (прокисанию, помутнению, ослизнению и др.).
Пропионовокислое брожение - это превращение пропионовокислыми бактериями в анаэробных условиях сахара или молочной кислоты и ее солей в пропионовую и уксусную кислоты с выделением углекислого газа и воды. Возбудителями этого брожения являются бактерии из рода Propionibacterium. Пропионовокислое брожение - один из важных процессов при созревании сыров. Выделение углекислого газа вызывает образование сырных «глазков» - пустот. Присутствие пропионовой и уксусной кислот в сыре обусловливает его своеобразные острый вкус и запах. Пропионовая кислота и ее соли являются ингибиторами плесеней и используются для предотвращения плесневения продуктов. Маслянокислое брожение - сложный процесс превращения сахара в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода. Возбудители этого брожения маслянокислые бактерии рода Clostridium. Их клетки со спорами имеют форму веретена или теннисной ракетки. Это термоустойчивые бактерии, споры которых выдерживают кипячение до нескольких минут. Маслянокислыe бактерии широко распространены в природе: они встречаются в почве, иле, скоплениях разлагающихся растительных остатков и различных пищевых продуктах. В природе это брожение имеет положительное значение: оно является важным звеном в цепи многообразных превращений органических веществ. Но именно маслянокислыe бактерии активно вызывают порчу пищевых продуктов: гибель картофеля и овощей, вспучивание сыров, бомбаж консервов, прогоркание молока, увлажненной муки, квашеных овощей. Масляная кислота придает испорченным продуктам острый прогорклый вкус и резкий неприятный запах. Маслянокислое брожение применяют для производства масляной кислоты. Это бесцветная жидкость с неприятным запахом, но ее слабый раствор обладает сырным запахом, а эфиры масляной кислоты имеют приятные ароматы: метиловый - яблочный, этиловый - грушевый и др. Эфиры используют как ароматические вещества в пищевой, особенно в кондитерской, и парфюмерной промышленности.
Брожение пектиновых веществ - процесс, который осуществляется под воздействием пектолитических ферментов микроорганизмов, развивающихся в растительном пищевом сырье и продуктах его переработки. Такое брожение приводит к распаду (мацерации) пораженных объектов и к другим видам их порчи. Пектиноразрушающие бактерии играют большую роль в разложении растительных остатков в природе. Пектиновое брожение лежит в основе разрушения прядильных растений (льна, конопли и др.), когда их вымачивают в воде. Брожение клетчатки или целлюлозы (которая является основным веществом клеточных стенок растений) состоит в ее разложении с образованием масляной и уксусной кислот, углекислого газа, этилового спирта, водорода. Целлюлозные бактерии гидролизуют клетчатку до глюкозы, которую сбраживают по типу масляно кислого брожения. Целлюлозоразрушающие бактерии широко распространены в природе. Они играют огромную роль в общем круговороте углерода в природе, в частности при разрушении осадков производственных и бытовых сточных вод в очистных сооружениях. Однако целлюлозные бактерии причиняют и вред, разрушая многие материалы, содержащие клетчатку. Большинство аэробных микроорганизмов в процессе дыхания окисляют органические вещества до углекислого газа и воды. Но делают это они не всегда полностью, и в среде накапливаются не до конца окисленные органические соединения. Поскольку продукты окисления сходны с соединениями, образующимися при брожениях, некоторые процессы неполного окисления условно называют окислительными брожениями. Протекают эти процессы при наличии кислорода и совершаются аэробными микроорганизмами.
Уксуснокислое брожение - это окисление бактериями этилового спирта в уксусную кислоту. возбудителями уксуснокислого брожения являются уксуснокислые бактерии. Уксуснокислые бактерии часто имеют вид длинных нитей, а слизеобразующие образуют пленки на поверхности субстрата. Уксуснокислые бактерии широко распространены в природе. Они встречаются на зрелых плодах, ягодах, в квашеных овощах, вине, пиве, квасе. На уксуснокислом брожении основано промышленное получение уксуса для пищевых целей. Нужно понимать, что самопроизвольное развитие уксуснокислых бактерий в пищевых продуктах (вине, пиве, квасе, безалкогольных напитках и др.) приводит к их порче: прокисанию, помутнению, ослизнению. Разложение клетчатки и пектиновых веществ может происходить не только в анаэробных условиях. В аэробных условиях этот процесс развивается под действием микроорганизмов, имеющих пектолитические ферменты и целлюлазу. Многие грибы и некоторые бактерии способны гидролизовать клетчатку и пектиновые вещества, а затем окислять продукты гидролиза до углекислого газа и воды. Эти процессы широко распространены в природе и имеют огромное значение для минерализации растительных остатков. Но целлюлозоразрушающие и пектинразлагающие микроорганизмы способны испортить различные промышленные материалы, содержащие клетчатку и пищевое растительное сырье (плоды, овощи). Разложение жиров (липолиз) «умеют» производить многие микроорганизмы, обладающие липолитическими ферментами. Под воздействием микроорганизмов происходит гидролиз жира на глицерин и свободные жирные кислоты. Содержание свободных жирных кислот («кислотное число») свидетельствует о качестве жира. Порча жиросодержащих продуктов (рыбных, молочных, крупяных и др.) очень распространена. На это нужно обращать особое внимание при холодильном хранении, так как многие жирорасщепляющие микроорганизмы - психрофилы («любители» низких температур). Разложение жиров микроорганизмами в природных условиях (в воде, почве) происходит постоянно и имеет большое значение в круговороте веществ в природе.
Разложение белков - сложный многоступенчатый биохимический процесс. Многие микробы умеют разрушать и использовать белки. Процесс глубокого разложения белковых веществ микроорганизмами называется гниением. Продукты разложения белков необходимы микробам для синтеза веществ своего организма, а также в качестве энергетического материала. Процесс распада белков начинается с их гидролиза на пептоны и пептиды, которые далее расщепляются до аминокислот. В конечном счете, при анаэробном процессе получаются характерные продукты гниения: фенол, крезол, скатол, индол - вещества, обладающие очень неприятным запахом. При распаде серосодержащих аминокислот образуются сероводород и его производные - меркаптаны, имеющие запах тухлых яиц. Кадаверин, путресцин и другие амины, образующиеся при гниении, объединяют под общим названием птомаины (трупные яды). В анаэробных условиях не происходит полного окисления промежуточных продуктов распада аминокислот. Кроме аммиака и углекислого газа в гниющем материале накапливаются различные органические соединения, в том числе ядовитые и придающие ему отвратительный запах. В аэробных условиях конечными продуктами гниения являются аммиак, углекислый газ, вода, сероводород и соли фосфорной кислоты. 2.2. ПАТОГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И ВЫЗЫВАЕМЫЕ ИМИ ПИЩЕВЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ Как уже говорилось, микроорганизмы, способные вызывать заболевания людей, животных и растений, называют патогенными (от греч. pathos - страдание, болезнь и genes - рождающий) или болезнетворными. Существует три основных источника заболеваний - человек, животные и объекты внешней среды, служащие естественной средой обитания некоторых патогенных бактерий. Патогенные микроорганизмы могут попадать в организм потребителей с товарами. В товары микробы проникают из воздуха, с пылью, водой и льдом, при контакте с людьми и зараженной тарой, при производстве из зараженного сырья и др. Патогенность - это способность патогенных микроорганизмов вызывать заболевания. Патогенными могут быть самые разные микроорганизмы: бактерии, плесневые грибы, вирусы, дрожжи. Патогенные микроорганизмы могут приводить к нарушению деятельности различных органов, тканей и систем организма, возникновению воспалений, вырабатывать ядовитые вещества в организме и размножаться в нем. В результате развивается заболевание пораженного организма. Развитие болезни зависит не только от свойств возбудителя, но и от состояния микроорганизма (человека, животного или растения). Большое значение имеют активность микроорганизмов, их количество и место попадания. Столбнячная палочка, например, опасна при попадании в рану, а дизентерийная - в пищеварительный тракт (алиментарный путь инфицирования). Признаки заболевания часто обнаруживаются не сразу после заражения, а спустя некоторый промежуток времени. Этот период называется скрытым или инкубационным. В инкубационный период в инфицированном организме размножаются микробы и накапливаются ядовитые продукты их жизнедеятельности - токсины. Далее появляются клинические признаки (симптомы), характерные для каждого инфекционного заболевания. Степень патогенности болезнетворных микроорганизмов называется вирулентностью (от лат. virulentus - ядовитый). Интересно, что вирулентность может быть усилена (повышена) или ослаблена (понижена) воздействием на патогенный микроорганизм разными способами. Токсины бывают двух видов: экзотоксины и эндотоксины. Экзотоксины выделяются микроорганизмами в окружающую среду в процессе их жизнедеятельности. Это особые белки, очень токсичные, но малоустойчивые к высоким температурам: многие экзотоксины при кипячении быстро разрушаются. Экзотоксины разрушают клетки крови: эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, а также клетки других тканей. Многие экзотоксины подавляют жизненно важные процессы в клетке: синтез белка, перенос электронов по цепи и др. Эндотоксины при жизни микроорганизмов не выделяются из клетки и высвобождаются только при ее разрушении. Они менее ядовиты, чем экзотоксины, но более термоустойчивы: выдерживают нагревание до 100 ос и выше. Эндотоксины вызывают воспаления, увеличивают проницаемость капилляров, разрушают клетки макроорганизмов и др. Заболевания, которые передаются через пищу, называются пищевыми. Все пищевые заболевания делятся на инфекции и отравления. Инфекции вызываются только микроорганизмами. Отравления же бывают микробного или немикробного характера. Эти два вида заболеваний значительно различаются между собой (табл. 1). Таблица 1.Сравнительная характеристика пищевых заболеваний
Инфекция (от лат. infectio - заражение) - это совокупность биологических процессов, возникающих в макроорганизме в результате проникновения в него и размножения в нем возбудителей заболевания. Источником инфекции являются люди и животные, выделяющие патогенные микроорганизмы во внешнюю среду. Выделяться болезнетворные микроорганизмы могут при чихании, кашле и в большом количестве через желудочно-кишечный тракт. Выделять болезнетворные микроорганизмы могут как больные люди, так и бактерионосители (старое название - бациллоносители). Бактерионоситель - это человек или животное, выделяющее патогенные микроорганизмы в окружающую среду. Бактерионосителем может быть переболевшее лицо, в организме которого остались жизнеспособные патогенные микроорганизмы. Однако бактерионосителем может оказаться и незаболевший человек, в организме которого имеются живые возбудители. Например, люди с сильным иммунитетом, которые смогли противостоять болезни. Иногда бактерионосители переносят заболевание в легкой форме, даже не заметив этого. Отравление - это заболевание организма, вызванное попаданием в него большого количества чужеродных веществ. Микробные пищевые отравления (их называют также интоксикациями или токсикозами) могут быть бактериальной и грибковой природы, т. е. вызываться токсинами бактерий или токсинами плесневых грибов. Ядовитые вещества и продукты (ягоды, грибы и др.) могут стать причиной отравления немикробной природы. Такие отравления будут рассмотрены в разд. 2.3. Организм человека и животного обладает определенными средствами защиты от микробов и их токсинов. Прежде всего, это неповрежденные кожа и слизистые оболочки, которые не только механически задерживают микробы, но и выделяют вещества, губительно действующие на некоторые микроорганизмы. Рана - это ворота инфекции. На грязной коже микроорганизмы сохраняются значительно дольше, чем на чистой. Многие жидкости организма (слюна, слезы, кишечный сок) обладают бактерицидными свойствами. Они содержат фермент лизоцим, способный лизировать (растворять) микробные клетки. Негативное действие на патогенные микроорганизмы оказывает кислая реакция желудочного сока. Особую роль в защите человека от опасных микроорганизмов играют фагоциты. Это клетки крови, которые способны захватывать и переваривать микробы. Основателем теории фагоцитоза является И. И. Мечников. В нашем организме существует хорошо отлаженная система борьбы с «захватчиками». При попадании патогенного микроорганизма в кровь в ней немедленно начинают вырабатываться антитела. Антитела - это специфические белки, инактивирующие (разрушающие) клетки микробов и их токсины. Антитела вырабатываются в различных тканях и органах организма (селезенке, лимфатических железах, костном мозге и др.). Большое значение для способности противостоять действию патогенных микроорганизмов имеет нормальная постоянная микрофлора нашего тела. Микроорганизмы, обитающие в организме человека, называют микробиотой. Многие представители микробиоты обладают антагонистическими и антибиотическими свойствами по отношению к патогенным микробам. Все перечисленные факторы вместе формируют иммунитет. Иммунитет (от лат. immunitas - избавление, освобождение от чего-либо) - это способность макроорганизма противостоять вредному действию всего чужеродного, прежде всего микробов. Иммунитет (или невосприимчивость) обусловливается наследственно полученными или приобретенными организмом свойствами и бывает соответственно врожденным и приобретенным. Врожденный иммунитет - невосприимчивость макроорганизма к конкретным патогенам, которая передается по наследству и присуща определенным видам. Например, благодаря врожденному иммунитету люди не болеют многими заболеваниями животных, а животные - многими заболеваниями людей. Приобретенный иммунитет - невосприимчивость, которую макроорганизм приобретает в процессе взаимоотношений с микроорганизмами. Приобретенный иммунитет может быть естественным и искусственным. Естественный иммунитет возникает после перенесенного инфекционного заболевания. Он является строго специфическим, т. е. всегда направлен против конкретного возбудителя. Человек в течение жизни может приобретать невосприимчивость ко многим болезням. Искусственный иммунитет может быть активным и пассивным. Если иммунитет создают путем прививок, в организм вводят препарат из ослабленных живых или убитых микробов (а также из обезвреженных токсинов). Прививочный материал называют вакцинами, а метод обработки - вакцинацией. Приобретенный искусственный иммунитет, вызванный применением вакцин, является активным. Организм легко справляется с ослабленными микробами и сам вырабатывает антитела. В случае использования готовых защитных веществ (антител), которые вводят в организм в виде сывороток, возникает пассивный иммунитет. Пассивный иммунитет сохраняется в организме недолго. Сыворотки готовят путем прививки животным (чаще лошадям) ослабленных бактерий или их токсинов. При этом в сыворотке крови животных накапливаются соответствующие антитела. Сыворотки применяют для диагностики, лечения и профилактики многих заболеваний. Кроме патогенных микроорганизмов существуют условно-патогенные. Их название говорит само за себя. Условно-патогенные микроорганизмы проявляют свою патогенность в определенных условиях. К условно-патогенным микроорганизмам относят микробов, постоянно обитающих в организме человека. Условнопатогенные микроорганизмы обитают на коже, в кишечнике, дыхательных путях и др. В норме они не вызывают заболевания, но при ослаблении организма, стрессе и тому подобных условиях они способны стать возбудителями болезней. Условно-патогенными считаются некоторые бактерии группы кишечных палочек (БГКП), стафилококки, протей, клостридии. Часть условно-патогенных бактерий вырабатывают эндотоксины, и обсемененные ими пищевые продукты (в основном продукты общественного питания) могут вызывать отравления. По органолептическим показателям зараженные условно-патогенными и патогенными микроорганизмами продукты могут не отличаться от доброкачественных. Говоря о микробных обитателях человеческого организма, необходимо остановиться на понятии санитарно-показательных микроорганизмов. Санитарно-показательные микроорганизмы это микроорганизмы, постоянно находящиеся в естественных полостях человека или животных. Во внешней среде такие микроорганизмы не обитают и попадают в нее только от людей и животных. Присутствие санитарно-показательных микроорганизмов на любом объекте показывает степень его обсемененности микроорганизмами. Обнаружение санитарно-показательных микроорганизмов в товарах или на их поверхности свидетельствует об их загрязнении выделениями человека или животных. Чем опасно присутствие таких микроорганизмов? С одной стороны, в большом количестве они могут вызывать заболевания. С другой стороны, санитарно-показательные микроорганизмы являются спутниками патогенных микробов. Чем больше санитарно-показательных микроорганизмов, тем выше вероятность присутствия рядом патогенных. Методы обнаружения многих патогенных микроорганизмов очень трудны и дорогостоящи, поэтому санитарная микробиология использует особый, непрямой способ оценки санитарного благополучия объектов окружающей среды. Основным источником возбудителей инфекционных болезней являются люди и теплокровные,животные, выделяющие болезнетворные микроорганизмы во внешнюю среду. Выделяют они эти опасные микроорганизмы главным образом фекальным и воздушно-капельным путем. Для многих видов микроорганизмов кишечник теплокровных является биотопом, т. е. единственной естественной средой обитания. В толстом отделе кишечника в больших количествах находятся кишечные палочки, энтерококки, клостридии и др. Обнаружение этих микроорганизмов в объектах окружающей среды служит показателем их загрязнения кишечными выделениями (фекалиями) человека и свидетельствует о возможном наличии возбудителей кишечных заболеваний. Вместе с выделениями организма эти возбудители поступают во внешнюю среду и в течение определенного времени сохраняются в ней жизнеспособными. Таким образом, наличие в товаре (пищевом продукте) представителей микрофлоры кишечника служит непосредственным доказательством фекального загрязнения объекта. Обнаруженные микроорганизмы свидетельствуют о санитарном неблагополучии, т. е. потенциальной эпидемиологической опасности исследуемых объектов, поэтому они и получили название санитарно-показательные. В качестве санитарно-показательных используются микроорганизмы, которые: § постоянно содержатся в выделениях человека и выделяются им в окружающую среду в больших количествах; § имеют только один природный источник - человека; § сохраняют жизнеспособность в окружающей среде, но без активного размножения в ней; § являются типичными и легко дифференцированными (узнаваемыми). К санитарно-показательным микроорганизмам относят БГКП, энтерококки (разновидность Str. faecalis), клостридии (Cl. perfringens), бактерии рода Proteus. Наиболее важными показателями фекального загрязнения пищевых продуктов признаны БГКП. Эти микроорганизмы попадают в окружающую среду только с испражнениями человека и теплокровных животных. Кишечная палочка была впервые выделена из испражнений человека Эшерихом (1885 г.) и названа в его честь - эшерихия. Escherichia соН - это типичная фекальная кишечная палочка. Кишечные палочки, являющиеся постоянными обитателями нормальной микрофлоры толстого кишечника человека, играют положительную роль в жизнедеятельности макроорганизма. Они синтезируют необходимые витамины группы В, К и колхицины – вещества антибиотические по отношению к некоторым патогенам. Но при ослаблении защитных функций организма даже свои Е. соli способны приобретать патогенные свойства и становиться врагами. Существуют также очень опасные патогенные кишечные палочки, которые вызывают у людей острые кишечные заболевания (гастроэнтериты, энтероколиты) и пищевые токсикоинфекции. Источниками заражения товаров, особенно продовольственных, являются больные люди, бактерионосители и теплокровные животные. Кишечные палочки могут быть занесены на продукт грязными руками: после туалета, после работы с сырыми продуктами. При нагревании до 60 кишечные палочки погибают за 20 мин, при кипячении - мгновенно. Санитарно-показательное значение имеет общая обсемененность исследуемого объекта микроорганизмами. Вот теперь, когда мы с вами дошли до количественного определения микроорганизмов на объекте, стало понятно, зачем мы предварительно изучали разные сведения о микробах. Чем больше общее количество микроорганизмов, тем выше вероятность содержания на объекте потенциально опасных для человека микробов. В настоящее время разработаны и введены в соответствующую документацию нормы содержания микроорганизмов. Установлены нормативы общей микробной обсемененности, количества кишечных палочек в питьевой воде, продовольственных и непродовольственных товарах, воздухе, почве и др. Разработаны и достоверные методы, позволяющие это определить. Соответствие качества товаров, и прежде всего продовольственных, микробиологическим критериям обеспечивает безопасность продуктов в эпидемиологическом отношении. Соответствие санитарного состояния торгового предприятия санитарным нормам служит гарантией обеспечения потребителей безопасной продукцией. Как уже было сказано, товары могут стать источником заболеваний. Возбудители многих заболеваний вместе с товаром могут попасть к потребителю. Наиболее опасными являются продовольственные товары. На продуктах питания возбудители пищевых инфекций длительное время сохраняются жизнеспособными и вирулентными. Многие болезнетворные микроорганизмы устойчивы к низким температурам и выживают даже в замороженных продуктах. Мясо, молоко и другие продукты могут быть заражены патогенными микроорганизмами, если они получены от больного животного или животного-бактерионосителя. Для возникновения инфекционного заболевания достаточно содержания в пище небольшого числа живых клеток патогенна, которые способны размножиться в организме человека. Пищевые инфекции протекают как типичные заразные болезни, с характерными для каждого заболевания клиническими признаками. Многие острые бактериальные кишечные заболевания сопровождаются расстройством и серьезными нарушениями деятельности желудочно-кишечного тракта (диареями). Возбудителями диарей часто являются представители семейства Enterobacteriaceae, обитающие в желудочно-кишечном тракте и дыхательных путях. Путь заражения в таких случаях - фекально-оральный.
Дата добавления: 2015-04-30; Просмотров: 4108; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |