Розвиток і розмноження мікроорганізмів у харчових продуктах. Санітарно-показові організми

Складні процеси метаболізму, що відбуваються в клітині, відображаються такими явищами як ріст і розмноження мікроорганізмів. «Ріст» означає збільшення маси клітин в результаті синтезу клітинного матеріалу. Інтенсивність росту мікроорганізмів можна визначити діленням їх маси на чисельність особин в одиниці об'єму в окремі проміжки часу. Ріст індивідуальної клітини закінчується розмноженням.

Під розмноженням мікробів розуміють здатність їх до самовідтворення, тобто збільшення кількості особин мікробної популяції на одиницю об'єму. Мікроорганізми характеризуються високими темпами розмноження: у бактерій -20 хв.; У дріжджів-30 - 90 хв.; У міцеліальних грибів - 5-6 годин. Однак у дійсності такого швидкого розмноження мікробів не відбувається, оскільки тривалість періоду розмноження залежить від виду мікроорганізму, віку, характеру середовища, умов культивування (температура, рН, що накопичилися метаболіти та ін.)

Розмноження мікроорганізмів в обмеженому обсязі рідкого поживного середовища (у пробірці, колбі) відбувається в певній закономірності і представлено на рис 1. Ця крива побічно характеризує також і відмирання клітин, що паралельно йде з розмноженням клітин.

На кривій розмноження розрізняють чотири основні послідовні фази росту культури:

-Початкова фаза – лаг-фаза (фаза затримки росту);

-Логарифмічна фаза - експоненціальна;

-Стаціонарна фаза;

- Фаза відмирання.

Лаг-фаза - період затримки росту мікроорганізмів, протягом якого внесені в живильне середовище мікроби адаптуються до живильного середовища і починають розмножуватися з наростаючою швидкістю. Тривалість лаг-фази становить 1-4 години і залежить від видових особливостей мікроорганізмів, кількості засівають матеріалу, поживних речовин і ін У цій фазі розміри клітин в три-п'ять разів більше звичайних, мають велику біохімічну та енергетичну активність і відрізняються підвищеною чутливістю до різних бактерицидних факторів.

Логарифмічна фаза характеризується швидким і постійним розмноженням мікробів. Кількість клітин збільшується в геометричній прогресії. У цей період морфологічні властивості є типові для даного виду, вся популяція однорідна, стійкість клітин до несприятливих факторів зростає. Тривалість цієї фази 5-8 годин. Для тривалого перебування мікроорганізмів в цій фазі (в так званій безперервній культурі) в посудину безперервно вводять нові порції живильного середовища і одночасно видаляють з нього відповідну кількість мікробної суспензії разом з продуктами метаболізму.

Стаціонарна фаза завершує період росту культури і продовжується 4-5 годин. Вона характеризується збалансованим розмноженням і відмиранням мікроорганізмів. Відмирання мікроорганізмів відбувається в результаті виснаження живильного середовища і накопичення продуктів обміну. У цій стадії поряд з типовими клітинами зустрічаються дегенеративні та інволюційні форми.

Фаза відмирання (старіння культури) характеризується масовою загибеллю клітин, тобто загибеллю з постійною швидкістю через рівні проміжки часу. Причиною відмирання клітин є зміна фізико-хімічних властивостей середовища і лізис клітин під дією власних ферментів. Мікроби можуть втрачати рухливість, здатність сприймати забарвлення, у спорових видів поряд з відмиранням вегетативних клітин відбувається утворення спор, змінюється біохімічна активність і т.д. Тривалість фази може становити від 7-10 до 30 діб.

Описані закономірності розвитку популяції будуть правильними при вирощуванні в оптимальних умовах (склад середовища, рН, температура).

Зростання мікроорганізмів в рідкому живильному середовищі може проявлятися помутнінням і зміною кольору середовища, наявністю або відсутністю пристінкового кільця і поверхневої плівки різного характеру, наявністю або відсутністю осаду.

При розмноженні на щільних живильних середовищах мікроорганізми утворюють колонії, які являють собою видимі скупчення особин одного виду і формуються в результаті розмноження, як правило, однієї клітини. Вони бувають круглої, розеткообразной, зірчастої, деревовидної форми. Можуть мати поверхню гладку, пухнасту, опуклу, плоску, куполоподібну, вдавлену. Будова краю колонії може бути рівною (S-форма) і шорсткою (R-форма). Розрізняють колонії за величиною діаметра: дрібні - 1-2 мм, середні 2-4 мм, великі - понад 4 мм. Колонії відрізняються також по консистенції, щільності, прозорості і кольору.

Різні види мікроорганізмів утворюють специфічні колонії на щільних живильних середовищах і дають характерний зростання на рідких середовищах. Особливості росту мікробів на поживних середовищах називають культуральним властивостями.

Як приклад, розгляне розмноження бактерій у молоці.

Молоко являє ідеальну живильне середовище для більшості мікроорганізмів внаслідок вмісту в ньому різноманітних поживних речовин. Умовою активного розвитку і розмноження мікроорганізмів у молоці є відповідна температура. Мікроорганізми по здатності до розмноження і оптимальному зростанню в харчових продуктах при різних температурах класифікуються наступним чином:

Назва	Температура розмноження	Температура оптимального розвитку
Психрофільні	Нижче + 20° С	Нижче 20° С
Психротрофні	Від -5 до +30° С	Вище 20° С
Мезотрофні	Від +10 до +40° С	Вище 20° С
Мезофільні	Від +20 до +45° С	Нижче 20° С
Термотрофні	Від +30 до +60° С	Нижче 20° С
Термофільні	Від +40 до +65° С	Вище 20° С

Lactobacillaceae є переважно мезотрофних і мезофільні; грамнегативні бактерії в своїй більшості - психротрофні, проте деякі види є також і мезотрофні.

Остаточну відповідь на питання, чому мікроорганізми можуть розмножуватися при низьких температурах, до цих пір не знайдений. Однак відомо, що психротрофні і психрофільні мікроорганізми утворюють ферменти, які активні при низьких температурах, і в той же час проявляють незвичайну чутливість у теплі. Крім того, відомо, що ці мікроорганізми характеризуються особливим молекулярною будовою біомембран.

Для розмноження в молоці різних бактерій, так само як і бактеріальних культур, мають значення такі фактори, як тривалість періоду розмноження і наявність у середовищі поживних речовин.

Розмноження мікроорганізмів в молоці відбувається в кілька фаз рис. 2.

Фаза адаптації та прискореного розвитку. Ця фаза починається від моменту потрапляння мікроорганізмів у живильне середовище і закінчується початком розмноження.Тривалість цієї фази залежить від ступеня адаптації мікроорганізмів до молока (живильному середовищі), від їх походження і температури зберігання молока.

Фаза логарифмічного розмноження мікробів (експоненціальна фаза зростання) характеризується їх постійним розподілом. Тривалість мінімального терміну генерації є специфічною для кожного виду бактерій і залежить від температури навколишнього середовища. Так, Pseudomonas fluorescens розмножується при температурі 4 ° С протягом 5 год, при 8 ° - 4 год, при 12 ° - 2 год, при 20 ° С - за 1 год

Стаціонарна фаза. Зниження концентрації субстрату може привести також до накопичення продуктів обміну речовин (наприклад, молочної кислоти) і до зменшення парціального тиску кисню під час стаціонарної фази.

Фаза відмирання. При розмноженні мікроорганізмів у молоці можна чітко визначити фазу відмирання, коли життєдіяльність чутливих до кислоти мікроорганізмів пригнічується молочною кислотою, утвореною іншими мікроорганізмами. У молоці і особливо в сирі відбувається, як правило, двох-або багатофазний ріст мікроорганізмів, оскільки різні поживні субстрати змінюються не одночасно і в результаті позаклітинного розщеплення великих молекулярних одиниць (наприклад, казеїну) можуть з'являтися нові живильні субстрати.

Швидкість розмноження і число мікроорганізмів у молоці до кінця певного періоду залежать не тільки від температури зберігання, вмісту в молоці поживних речовин, специфіки їх розмноження, але і від парціального тиску, вихідного числа мікроорганізмів, наявності супутньої мікрофлори, ростових речовин і інгібіторів.

На зростання Enterobacteriaceae не робить великого впливу вміст кисню. Псевдомонади, Achromobacter і флавобактеріі є строгими аеробами. Високий вміст кисню сприяє розмноженню цих бактерій. Їх розвитку сприяє збагачення молока киснем при зберіганні його в плоских каністрах, при транспортуванні в не повністю заповнених автоцистернах та при охолодженні із застосуванням плоских охолоджувачів, а також висока концентрація кисню в охолодженому молоці при зберіганні.

При високому вихідному числі мікроорганізмів за рахунок зростаючого накопичення позаклітинних ферментів відбувається скорочення фази пристосування, тобто перехід в експоненційну фазу розмноження проходить швидше.

Утворюють молочну кислоту мікроорганізми, що є антагоністами грамнегативних мікробів, мікрококів і спороутворюючих бактерій. І навпаки, в молоко, значно забрудненому грамнегативними бактеріями, мікроорганізми, що утворюють молочну кислоту, розвиваються погано.

У необробленому молоці містяться специфічні і нестійкі до тепла інгібітори (лактеніни), які характеризуються невеликим бактеріостатичною дією. Припускають, що інгібітори, що зустрічаються в кормових рослинах, можуть переходити в молоко. Однак не відомо, чи справляють ці речовини певну дію на бактерії, що містяться в молоці. Навпаки, низин, що виділяється окремими штамами Streptococcus lactis, володіє антибіотичну дію, гальмує розвиток мікроорганізмів. В той же час в практичних умовах необхідно враховувати наявність в молоці великих кількостей піоціанінів (який виділяється Pseudomonas aeruginosa).

Внаслідок протеолізу молочних білків утворюються речовини, які можуть стимулювати обмін речовин інших мікроорганізмів, особливо бактерій, що утворюють молочну та пропіонову кислоти. У необробленому молоці Pseudomonas fluorescens, як і Enterobacter liquefaciens, в сирі - Streptococcus faecium і Streptococcus durans, а також лактобацили виділяють речовини, що викликають закисання кисломолочних продуктів і сирів.

Ймовірно, ці речовини мають властивість фактора росту (суппліни) по відношенню до пептидів, амінокислот і пуріновим тілам.

Санітарна мікробіологія - розділ медичної мікробіології, що вивчає мікроорганізми, що містяться в навколишньому середовищі і здатні чинити несприятливий вплив на стан здоров'я людини. Вона розробляє мікробіологічні показники гігієнічного нормування, методи контролю за ефективністю знезаражування об'єктів навколишнього середовища, а також виявляє в об'єктах навколишнього середовища патогенні, умовно-патогенні і санітарно-показові мікроорганізми.

Санітарно-показові мікроорганізми використовують в основному для непрямого визначення можливої присутності в об'єктах навколишнього середовища патогенних мікроорганізмів. Їх наявність свідчить про забруднення об'єкта виділеннями людини і тварин, так як вони постійно мешкають в тих же органах, що і збудники захворювань, і мають загальний шлях виділення в навколишнє середовище. Наприклад, збудники кишкових інфекцій мають загальний шлях виділення (з фекаліями) з такими санітарно-показовими бактеріями, як бактерії групи кишкової палички - (до групи входять подібні за властивостями бактерії родів Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella), ентерококи, клостридії перфрингенс. Збудники повітряно-крапельних інфекцій мають загальний шлях виділення з бактеріями (коками), постійно мешкають на слизовій оболонці верхніх дихальних шляхів, що виділяються в навколишнє середовище (при кашлі, чханні, розмові), тому в якості санітарно-показових бактерій для повітря закритих приміщень запропоновані гемолітичні стрептококи і золотисті стафілококи.

Санітарно-показові мікроорганізми повинні відповідати наступним основним вимогам:

1. повинні мешкати лише в організмі людей чи тварин і постійно виявлятися в їх виділеннях;

2. не повинні розмножуватися або мешкати в грунті і воді;

3. терміни їх виживання і стійкість до різних факторів після виділення з організму в навколишнє середовище повинні бути рівними або перевищувати такі у патогенних мікробів;

4. їх властивості повинні бути типовими і легко виявлятися для їх диференціації;

5. методи їх виявлення та ідентифікації повинні бути простими, методично і економічно доступними;

6. повинні зустрічатися в навколишньому середовищі в значно більших кількостях, ніж патогенні мікроорганізми;

7. в навколишньому середовищі не повинно бути близькоспоріднених мешканців - мікроорганізмів.

Дата добавления: 2014-11-29