10055 (Микрофлора сливочного масла)

Содержание

1. Особенности строения клеток бактерий. Постоянные и непостоянные компоненты бактериальной клетки. Функции. Принципы окраски по Граму

2. Способы питания бактерий. Пропионово-кислое брожение. Возбудители химизм, использование в промышленности

3. Действие температуры на микробы. Использование для удлинения сроков хранения продуктов

4. Микрофлора сливочного масла. Дефекты масла, вызываемые микробами. Санитарная оценка масла по микробиологическим показателям

Список использованной литературы

Задание № 1

Бактерии освоили все среды жизни. Они встречаются в атмосфере, литосфере, гидросфере, в организмах людей, животных и растений.

Клетки их очень мелкие - от 0,1 до 10 мкм. По форме клетки могут быть сферические (кокки), палочковидные (бациллы), изогнутые (вибрионы), спиральные (спириллы), которые могут образовывать колонии – нити шариков (стрептококки).

Бактерии не имеют дифференцированного ядра, а молекула их ДНК сосредоточена в ограниченном пространстве (нуклеоид) и замкнута в виде кольца. Небольшие молекулы ДНК (плазмиды) расположены вне нуклеоида. Митохондрии и хлоропласты в клетке отсутствуют, их функции выполняет цитоплазматическая мембрана. Имеются рибосомы. Бактерии имеют запасные вещества - полисахариды, жиры, серу, полифосфаты. Клеточная стенка бактерии состоит из белка муреина, слизистая капсула – из полисахаридов.

Бактерии имеют следующие обязательные структуры: клеточную стенку (за исключением микоплазм), цитоплазматическую мембрану, цитоплазму, нуклеоид, рибосомы.

Необязательные (непостоянные структуры бактериальной клетки): капсула, жгутики, споры, включения в цитоплазме.

Сложные методы окраски используются для выявления отдельных структур клетки и требуют применения двух и более красителей и воздействия некоторых дополнительных веществ и физических факторов.

К сложным методам окраски относятся:

по Романовскому-Гимзе;

по Граму;

по Нейссеру;

по Цилю-Нильсену и др.

Метод Грама является универсальным методом окраски и рекомендуется для окраски прокариотических клеток. Все бактерии по отношении к этому методу делятся на две группы: грамположительные (стафилококки, стрептококки, сарцины, коринебактерии, клостридии, бациллы и другие, окрашивающиеся в фиолетовый цвет) и грам отрицательные (эшерихии, псевдомонады, нейссерии, сальмонеллы, клебсиеллы, протеи и другие, окрашивающиеся в розовый цвет).

У грам положительных бактерий основным веществом клеточ ной стенки (до 90%) является муреин (пептидогликан), в соединении с тейхоевой кислотой и рубонуклеатом магния. Он располагается в три слоя.

У грамотрицательных бактерий пептидогликан однослойный, его меньше в клеточной стенке (около 10%), а основной компонент представлен липополисахаридами. Тейхоевых кислот нет.

Проницаемость клеточной стенки у грам положительных бактерий меньше, чем у грамотрицательных. Поэтому образовавшийся комплекс: генииан в полета, йода и пептидогликана у грамположительных бактерий удерживается в клеточной стенке при обработке этиловым спиртом, тогда как грамотрицательные бактерии теряют этот комплекс, обесцвечиваются спиртом и затем докрашиваются водным фуксином в розовый цвет. Бактерии, потерявшие клеточную стенку частично или полностью, называются протопластами, сферопластами, L-формами. Метод Грама не может быть применен для их идентификации.

Задание № 2

По способу питания бактерии делятся на:

-гетеротрофов, которые используют готовые органические вещества;

-сапрофитов (бактерии гниения, брожения), которые питаются мертвыми органическими веществами;

-паразитов (холерный вибрион, столбнячная палочка), которые питаются органическими веществами живых организмов;

-хемосинтетиков (железобактерии, серобактерии);

-фотосинтетиков (зеленые, пурпурные, серобактерии).

По отношению к кислороду различают следующие группы бактерий:

-аэробные, которые используют для дыхания атмосферный кислород (бактерии гниения);

-анаэробные, которые живут в отсутствие кислорода;

-факультативные, которые живут как в кислородной, так и в бескислородной среде.

Размножаются бактерии путем деления каждые 20-30 минут (может встречаться половой процесс в форме конъюгации). Некоторые бактерии способны образовывать споры. Из одной клетки образуется крупная эндоспора, покрытая толстой защитной оболочкой. Она способна длительно выдерживать замораживание, иссушение, нагревание и т.д.

Жизнь микробов возможна и без доступа кислорода воздуха. Энергия, необходимая для жизнедеятельности организма, в этих условиях образуется в результате процессов брожения. Наиболее распространены виды брожений, в процессе которых происходит распад органических веществ (преимущественно Сахаров) под влиянием микроорганизмов, представляющий совокупность окислительно-восстановительных реакций. Брожения никогда не приводят к полному окислению органических веществ. Многие характерные формы брожения протекают без участия кислорода воздуха - анаэробно.

Поскольку свободный кислород, имеющийся на нашей планете, образовался в результате фотосинтеза, возникшего на более поздних этапах развития жизни на Земле, совершенно очевидно, что анаэробный способ извлечения энергии - брожение - более древний, чем процесс дыхания.

Брожение известно людям с незапамятных времен. Тысячелетиями человек пользовался спиртовым брожением при изготовлении вина. Еще раньше было известно о молочнокислом брожении. Люди употребляли в пищу молочные продукты, готовили сыры. При этом они не подозревали, что эти процессы происходят с помощью микроорганизмов. Термин "брожение" был введен голландским алхимиком Ван Хельмонтом в XVII в. для процессов, идущих с выделением газов (fermentatio - кипение). Затем в XIX в. основоположник современной микробиологии Луи Пастер показал, что брожение является результатом жизнедеятельности микробов, и установил, что различные брожения вызываются разными микроорганизмами.

Молочнокислое брожение. При молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота.

С этим брожением люди знакомы издавна. Сквашивание молока, приготовление простокваши, кефира, квашение овощей - результаты молочнокислого сбраживания сахара молока или углеводов растений. Этот вид брожения осуществляется с помощью молочнокислых бактерий, которые подразделяются на две большие группы (в зависимости от характера брожения): гомоферментативные, образующие из сахара только молочную кислоту, и гетероферментативные, образующие, кроме молочной кислоты, спирт, уксусную кислоту, углекислый газ.

Гомоферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacillus и стрептококки. Они могут сбраживать различные сахара с 6-ю (гексозы) или 5-ю (пентозы) углеродными атомами, некоторые кислоты. Однако круг сбраживаемых ими продуктов ограничен.

У молочнокислых бактерий нет ферментативного аппарата для использования кислорода воздуха. Кислород для них или безразличен, или угнетает развитие.

Процесс образования молочной кислоты чрезвычайно близок к процессу спиртового брожения. Глюкоза также расщепляется до пировиноградной кислоты. Но затем ее декарбоксилирование (отщепление СО2), как при спиртовом брожении, не происходит, так как молочнокислые бактерии лишены соответствующих ферментов. У них активны дегидрогеназы (НАД). Поэтому пировиноградная кислота сама (а не уксусный альдегид, как при спиртовом брожении) принимает водород от восстановленной формы НАД и превращается в молочную кислоту. В процессе молочнокислого брожения бактерии получают энергию, необходимую им для развития в анаэробных условиях, где использование других источников энергии затруднено.

Гетероферментативное молочнокислое брожение - процесс более сложный, чем гомоферментативное: сбраживание углеводов приводит к образованию ряда соединений, накапливающихся в зависимости от условий процесса брожения. Одни бактерии образуют, помимо молочной кислоты, этиловый спирт и углекислоту, другие - уксусную кислоту; некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии могут образовывать различные спирты, глицерин, маннит.

Гетероферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacterium и рода Streptococcus. Химизм этих брожений изучен не так хорошо, как спиртового или гомоферментативного молочнокислого брожения.

Гетероферментативные бактерии образуют молочную кислоту иным путем. Последняя стадия - восстановление пировиноградной кислоты до молочной - та же самая, что и в случае гомоферментативного брожения. Но сама пировиноградная кислота образуется при ином расщеплении глюкозы - гексозомонофосфатном. Выход энергии гораздо меньше, чем при спиртовом брожении.

Гетероферментативные бактерии сбраживают ограниченное число веществ: некоторые гексозы (причем определенного строения), пентозы, сахароспирты и кислоты.

Молочнокислое брожение широко используется при выработке молочных продуктов: простокваши, ацидофилина, творога, сметаны. При производстве кефира, кумыса наряду с молочнокислым брожением, вызываемым бактериями, имеет место и спиртовое брожение, вызываемое дрожжами. Молочнокислое брожение происходит на первом этапе изготовления сыра, затем молочнокислые бактерии сменяются пропионово кислыми.

Молочнокислые бактерии нашли широкое применение при консервировании плодов и овощей, в силосовании кормов. Чистое молочнокислое брожение применяется для получения молочной кислоты в промышленных масштабах.

Молочная кислота находит широкое применение в производстве кож, красильном деле, при выработке стиральных порошков, изготовлении пластмасс, в фармацевтической промышленности и во многих других отраслях. Молочная кислота также нужна в кондитерской промышленности и для приготовления безалкогольных напитков.

Задание № 3

Действие низкой и высокой температур является одним из основных методов консервирования пищевых продуктов. Консервированием пищевых продуктов называют создание таких условий их обработки или хранения, при которых прекращается размножение микробов и действие тканевых ферментов. Этим предотвращается порча продуктов и сохраняются их пищевая ценность и доброкачественность.

Действие низкой температуры. Для сохранения качества пищевых продуктов применяют охлаждение и замораживание. Под охлаждением понимают хранение продуктов при температуре, близкой к 0°С, под замораживанием - при температуре -25-40 °С и ниже. Охлаждение чаще применяется для храпения продуктов, содержащих большое количество влаги (фрукты, овощи, молоко). Замораживание используется для хранения скоропортящихся продуктов, богатых белком (мясо, рыба, яичный меланж).

Сущность действия низкой температуры на микробную клетку заключается в том, что ее протоплазма уплотняется, жидкая фаза превращается в лед, а при очень низкой температуре (-20 °С) - в стекловидное состояние. Обменные процессы в микробной клетке с окружающей средой (продуктом) становятся невозможными. При кратковременном действии низкой температуры этот процесс обратим, т. е. после размораживания продукта микробы сохраняют свою жизнедеятельность. При длительном действии низкой температуры в протоплазме микробных клеток наступают необратимые изменения и микробы погибают. Однако некоторые микроорганизмы (психрофилы), особенно плесени, способны размножаться даже при очень низкой температуре.

Поэтому при хранении продуктов в холодильных камерах нередко отмечается их плесневение. Патогенные для человека микробы не размножаются при низкой температуре, но могут сохранять жизнеспособность длительное время: например, палочка брюшного тифа при температуре -18°С сохраняет жизнеспособность в течение 6 мес, золотистый стафилококк - 5 мес, микробы группы сальмонелла - 5 мес. Следовательно, низкая температура предотвращает размножение патогенных микробов, но не вызывает их гибели. Продукты, подлежащие замораживанию, должны быть доброкачественными как в санитарном, так и в эпидемиологическом отношении. Нельзя замораживать продукты, уже имеющие признаки порчи, так как замораживание только замаскирует, а не улучшит их качество. Нельзя замораживать и продукты, содержащие патогенные микробы.

Большое значение для сохранения вкусовых качеств продукта и его питательной ценности имеют способ замораживания и правильное проведение дефростации - размораживания. Рекомендуется замораживание производить быстро, помещая продукт в специальные камеры-морозилки, где температура воздуха -24 °С и ниже. При быстром замораживании образуется много точек кристаллизации воды (образование льда), кристаллы получаются мелкие, не травмируют и не разрушают мышечную ткань. Размораживание, наоборот, целесообразно осуществлять медленно, чтобы жидкость, освободившаяся при таянии льда, впитывалась обратно в клетки тканей. Это важно потому, что в жидкости содержатся водорастворимые питательные вещества, некоторые белки, соли, витамины.

Действие высокой температуры. Высокая температура (60 °С и выше) вызывает коагуляцию белка в протоплазме микробной клетки. Эти изменения необратимы, в результате чего микробная клетка становится нежизнеспособной. Коагуляция белка в протоплазме микробов быстрее происходит под действием высокой температуры во влажной среде. При температуре 60°С большинство вегетативных форм микробов (но не все) погибает в течение 1-10 мин, а при 100 °С - мгновенно. Очень устойчивы к высокой температуре споры бацилл. Например, споры Cl. botulinum выдерживают кипячение в течение 6 ч, а температуру 120°С - несколько минут. Термоустойчивость спор объясняется тем, что вода в их клетках находится в связанном состоянии, не происходит коагуляции белка. Однако жизнеспособность прогретых при высокой температуре спор понижается.

В практике консервирования пищевых продуктов применяются следующие температурные режимы.

Пастеризация - уничтожение вегетативных форм микробов.

Применяется длительная (низкотемпературная) пастеризация - нагревание пищевых продуктов при температуре 63-65°С в течение 30 мин и кратковременная (высокотемпературная) - нагревание пищевого продукта при температуре выше 80 °С несколько минут. Более широко применяется высокотемпературная пастеризация как более эффективная и экономически выгодная. Моментальная пастеризация проводится при 90 °С в течение нескольких секунд.

Стерилизация - уничтожение вегетативных и споровых форм микробов. Споры Cl. botulinum, например, погибают при температуре 120 °С в течение 10-20 мин, при 105°С они выдерживают 2 ч, при 100°С - 5 ч. Токсин Cl. botulinum менее термоустойчив: он разрушается при 100°С в течение нескольких минут, при 80 °С - через 30 мин, а при 58 °С разрушается только через 3 ч.