Жизнь дается человеку один только раз. И прожить ее надо так… чтобы там наверху офигели и сказали: «А ну-ка повтори!»
культивированиеКультивирование - процесс выращивания м/о на питательных средах в определенных условиях, а развивающийся при этом организм называют культурой.
Рост - физиологический процесс в ходе которого увеличиваются размеры и масса оно популяции.
Рост культуры – не только рост одной клетки, но и общее увеличение числа клеток – биомассы, т.е. рост культуры м/о.
Способы культивирования: поверхностный/глубинный; периодический/непрерывный; в аэробных и анаэробных условиях.
Культивирование на поверхности жидких, плотных и сыпучих сред.
М/о кислород получают непосредственно из воздуха. При этом способе важно увеличить площадь соприкосновения среды с воздухом. Н сыпучих средах поверхностным методом получают ферментные препараты. В жидких средах аэробные м/о часто растут, образуя на поверхности пленку. Этот способ используется и в лабораториях и в промышленности.
Глубинное культивирование в жидких средах.
При этом способе м/о используют растворенный кислород, поэтому среду надо постоянно аэрировать.
• Выращивание на качалках, обеспечивающих встряхивание или вращение колб или пробирок → выше скорость вращения → больше соприкосновение среды с воздухом → выше насыщение кислородом.
• Продувание через толщу среды стерильного воздуха.
Преимущества: способ не требует больших площадей и громоздкого оборудования, простота обслуживания, возможность автоматизации, удобство выделения целевого продукта из культуальной жидкости.
1. Периодическое - весь объем пит среды засевают чистой культурой и выращивание ведут в оптимальных условиях определенной период времени до накопления нужного кол-ва целевого продукта. Культура проходит 4 фазы:
а) лаг фаза (следует за внесением посевного материала в пит среду. М/о приспосабливаются к среде)
б) фаза логарифмического роста – высокая скорость размножения клеток
в) стационарная фаза (размножение замедляется, скорость размножения = скорости отмирания, число клеток = const)
г) фаза отмирания – кол-во клеток снижается, они отмирают.
Недостаток: нерациональные затраты времени а прохождение всех 4х стадий развития культуры, и самый активный занимает небольшую часть производственного цикла.
2. Непрерывное – культура находится в спец аппарате, куда постоянно притекает пи среда и с той же скоростью отводится культуральная жидкость. Посевной материал выращивается до стадии логарифмического роста и вносится в пит среду. При боьших скоростях притока среды быстро обновляется → культура поддерживается сколь угодно долго в активном состоянии.
3. Непрерывное культивирование м/о в иммобилизованном (прикрепленном) состоянии – на пленках, гранулах, волокнах специально подобранных синтетических полимерных материалах. Иммобилизванные клетки м/о функционируют многократно и в течение длительного времени сохраняют высокую биохимическую активность.
Элективные условия обеспечивают преимущественное развитие выделяемой культуры и ограничивают развитие сопутствующих м/о. Эти условия можно создать, используя элективные среды. Перед выделением чистой культуры из какого либо пищевого продукта или природного субстрата, в котором м/о находится в небольшом кол-ве, получают накопительные культуры в элективных условиях.
Накопительные культуры состоят преимущественно из клеток одного м/о, т.к. элективные среды в сочетании с элективными условиями ограничивают развитие сопутствующих м/о. После получения накопительной культуры приступают к выделению чистой культуры.
Чистые культуры - потомства одной клетки; культуры, представленная м/о одного вида.
Хранение чистых культур:
• В пробирках на плотной среде, периодически пересевая на свежие среды
• Под слоем вазелинового масла при низких и ультранизких температурах.
• Методом лиофилизации – высушивание м/о из замороженного состояния под вакуум.
Чистые культуры хранятся в коллекции музея чистых культур.
Разведение чистой культуры осущ путем посева м/о из коллекционной культуры в стерильную пит среду и включает несколько последовательных пересевов в постепенно возрастающие объемы пит среды.
Процесс разведения состоит из 2х стадий:
1. Лабораторный (разведение чистой культуры в м/биол лаборатории)
2. Производственный ( разведение в отделении чистой культуры) После производственной стадии разведения получают технические чистые культуры, в кол-ве, достаточном для засева производственных емкостей.
М/о и окружающая среда
Экология – наука о взаимоотношениях живых организмов с окруж средой.
Биоценозы – сложные сообщества различных видов организмов, являющиеся организованной системой. Состав и характер биоценоза определяется св-вами окруж среды и взаимоотношениями, сущ м-ду представителями отдельных видов.
Экологические факторы – отдельные св-ва среды обитания, воздействующие на м/о. огут быть как полезными так и вредными.
Мутагенез – изменение наследственных св-в клетки под воздействием экологических факторов.
Экологические факторы многообразны и изменчивы → м/о адаптируются к ним. Некоторые м/о переносят неблагоприятные условия, образуя споры и др покоящиеся формы.
Гибель м/о – необратимая утрата способности к росту и размножению.
Реактивация м/о - ликвидация повреждений, возникших в клетке, в опред условиях.
Экологические факторы по своей природе и специфике делятся на абиотические (факторы неживой природы; физико-химически условия среды обитания - температура, влажность среды, осмотическое давление , различные вид лучистой энергии, концентрация водородных ионов, кислорода…), биотические (взаимоотношение м-ду м/о (факторы живой природы – симбиоз), антропогенные (влияние чел-а).
Отношение м/о к влажности
На жизнедеятельность микроорганизмов большое влияние оказывает влажность среды. Вода входит в состав их клеток (до 85%) и поддерживает тургорное давление в них. Кроме того, питательные вещества, могут проникать внутрь клетки лишь в растворенном состоянии, и в растворенном виде удаляются из клетки продукты обмена. Все химические реакции, протекающие и клетках, требуют также наличие водной среды. Поэтому, обезвоживание субстрата (продукта), и клеток микроорганизмов, приводит к задержке их развития, они остаются недеятельными, хотя и могут сохранять жизнеспособность. При увеличении влажности жизнедеятельность микроорганизмов восстанавливается.
Микроорганизмы в зависимости от их отношения к влажности среды делятся на гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбииые) и ксерофиты (сухолюбивые). Большинство бактерий и дрожжей гидрофиты, Многие мицелиальные грибы - мезофиты, но среди них встречаются как гидрофиты, так и ксерофиты. Для бактерий минимальная влажность субстрата, частности в пищевых продуктов, при которой они еще могут развиваться, составляет 20-30%, для мицелиальных грибов - 11-13% т.е. они могут расти на едва увлажненных субстратах.
Микроорганизмы развиваются только при наличии доступной влаги. Доступность, содержащейся в субстрате (продукте), влаги носит название активности воды - (aw). Этот показатель выражает отношение давления паров воды над данным субстратом (Р) к давлению паров воды над чистой водой (Р0) при одной и той же температуре: aw=P/P0 .
Существуют различные пути снижения активности воды с целью сохранения пищевых продуктов от микробной порчи: сушка, вяление, добавление в продукт различных растворимых веществ (сахара, соли), а также замораживание.
Влияние pH среды на м/о
В зависимости от отношения к рН среды их можно разделить на три группы: нейтрофилы, ацидофилы и алкалофилы.
Нейтрофилы предпочитают нейтральную реакцию среды, оптимальный рН для их роста составляет 6,8-7,3°, минимальный -4°, максимальный-9. Подавляющее большинство бактерий относятся к нейтрофилам (гнилостные бактерии, возбудители отравлений, бактерии группы кишечной палочки и др.).
Ацидофилы (кислотолюбивые) развиваются при оптимальном рН 4 и выше (уксуснокислые и другие бактерии, процидурующие органические кислоты).
Алакалофилы (щелочелюбивые) развиваются при оптимальном рН 9 и выше (некоторые представители бактерий кишечной группы - холерный вибрион и др.).
У большинства эукариот (мицелиальные грибы и дрожжи) оптимальный рН для их роста равен 4,5 - 6. Минимум рН для дрожжей составляет 3, для грибов - 1,5; максимальный для дрожжей - 8,5°, для грибов -10, т.е. мицелиальные грибы могут расти в более широком диапазоне рН, чем дрожжи.
Указанные предельные значения рН могут значительно колебаться в зависимости от других условий среды. В кислой среде усиливается действие других неблагоприятных факторов.
Влияние кислорода на м/о
Отношение микроорганизмов к содержанию кислорода в среде определяется наличием у тех или иных окислительно-восстановительных ферментов, ответственных за энергетический обмен.
Окислительно-восстановительные условия в среде характеризуются
окислительно-восстановительным потенциалом -rH2 (этот показатель представляет собой отрицательный логарифм давления молекулярного водорода в срде, взятый с обратным знаком) выражающим степень аэробности среды, или степенью насыщения ее кислородом.
В среде, окислительные свойства которой соответствуют насыщению её кислородом, rH2 равен 41. В среде с высокими восстановительными условиями, соответствующими насыщению среды водородом, rH2 равен 0. При равновесии окислительных и восстановительных процессов в среде rH2 ниже 28, то это указывает на большую или меньшую восстановительную способность среды, а выше 28 - не её окислительную способность.
Окислительно-восстановительный потенциал среды влияет не только на рост и размножение микроорганизмов, но и на их биохимическую активность.
Отношение м/о к температурному фактору
По отношению к температуре микроорганизмы подразделяют на три группы психрофилы, мезофилы и термофилы.
Пспхрофилы или холодолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно низких температурах. Оптимальная температура их развития от 10 до15 С , максимальная около 30°С и минимальная - от минус 10 до 0°С. к ним относятся в основном обитатели холодных источников, северных морей, обитатели почв полярных стран, микроорганизмы, развивающиеся в холодильниках на охлажденных продуктах и вызывающие их порчу.
Мезофилы - предпочитают средние температуры. Для них оптимум
25-40°С, максимум - в пределах 45-5.0°С. Мезофилы - наиболее
распространенная в природе группа микроорганизмов, обитающих в воде,
воздухе, почве, в живых организмах.
Термофилы - теплолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно высоких температурах. Оптимальная температура их развития 50-60°С, максимальная - 70-80°С, минимальная - около 30°С.
Согласно одной из последних (4), было предложено разделить термофилы на три основные группы;
1. Строгие или облигатные, термофилы, которые обнаруживают оптимум роста при температуре от 65 до70С, но не растут при температурах ниже 40-42°С.
2. Факультативные (условные) термофилы, имеющие максимальную температуру роста между 50 и 65°С и способные также к размножению при комнатной температуре.
3. Термотолерантные микроорганизмы, имеющие максимальную температуру роста при 40-50°С, но растут они также и при комнатной теммпературе.
Термофилам и психрофилам относятся в основном бактерии.
Термоустойчивость - способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный Максимум их развития. Термоустойчивость связана с наличием у Микроорганизмов спор.
Отношение микроорганизмов к высоким температурам
Повышение температуры среды по сравнению с оптимальной температурой оказывает на микроорганизм более неблагоприятное воздействие, чем ее понижение. Механизм губительного действия температур еще недостаточно ясен. С одной стороны, известно, что нагревание вызывает денатурацию белков. С другой стороны, установлено, что на температуру денатурации белка очень сильно влияет содержание в нем воды. Чем меньше в нем воды, им более высокие температуры необходимы для его свертывания.
Отношение микроорганизмов к низким температурам
К низкой температуре микроорганизмы более устойчивы. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибель самих клеток чаще всего не наступает, они переходят в состоянии анабиоза ("скрытой жизни"). В таком состоянии многие микроорганизмы, и особенно их споры, остаются жизнеспособными длительное время. При повышении температуры споры прорастают в вегетативные клетки и начинают активно размножаться.
Низкие температуры вызывают гибель микроорганизмов тогда, когда замерзает среда, в которой они обитают, или происходят резкие скачки температуры, например, при многократно повторяющемся замораживании и оттаивании. Причиной гибели микроорганизмов при низкой температуре является нарушение обмена веществ клетки в результате инактивирования ферментов, когда значительно замедляются внутриклеточные химические превращения веществ. Кроме того, в результате вымораживания воды, происходит повышение осмотического давления среды, а, следовательно, снижение активности воды в ней, что тоже ведет к нарушению обмена веществ.
Низкие температуры используют для сохранения скоропортящихся продуктов. Их хранят либо в охлажденном состоянии - при температуре от 10°С до -2°С, либо в замороженном виде - при температуре от - 12°С до -30°С. Гнилостные и вызывающие пищевые отравления бактерии являются мезофилами, поэтому не размножаются при 4-5°С, а патогенные не растут даже при 10°С.
Некоторые микроорганизмы временно выдерживают очень низкие температуры (кишечная палочка и брюшнотифозная палочка).
При замораживании погибает значительная часть микроорганизмов, обсеменяющих продукт, и при последующем хранении замороженных продуктов постепенно погибают и все остальные. Особенно губительно медленное замораживание.
Методы стерилизации в м/биологии
В практической работе под стерилизацией понимают методы, применяемые для уничтожения всех форм жизни, как на поверхности, так и после стерилизующих объектов.
Термин "стерильность" имеет абсолютное значение. Можно говорить только либо о стерильности, либо о пастеризации, но не может быть состояния "частичной" или "неполной стерилизации".
Существуют следующие способы стерилизации:
1. Термическая стерилизация
• прокаливание в пламени горелки;
• стерилизация горячим воздухом;
• стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавированием);
• дробная стерилизация (тиндализация).
2. Холодная стерилизация
• Фильтрование;
• химические дезинфицирующие средства;
• ультрафиолетовые излучения.
Возможность и целесообразность того или иного способа определяется особенностями материала, подлежащего стерилизации, его физическими свойствами и химическим составом, целью исследования.
Стерилизация инструментов и приборов
Мелкие металлические инструменты (петли, иглы, пинцеты, ножницы) стерилизуют прокаливанием в пламени горелки непосредственно перед использованием
Приборы для культивирования микроорганизмов, а также детали к этим приборам, резиновые пробки стерилизуют автоклавированием. Некоторые предметы (металлические инструменты, мембранные фильтры) иногда стерилизуют длительным кипячением в дистиллированной воде. Предметы, изготовленные из термолабильных пластмасс, например, центрифужные пробирки, стерилизуют ультрафиолетовыми лучами.
Стерилизация стеклянной посуды (стерилизация горячим воздухом)
Основным способом стерилизации стеклянной посуды, ваты, марли, бумаги является стерилизации горячим воздухом. Она осуществляется в сушильных шкафах при температуре 165-180°С в течение 1,5-2 ч.
Посуду перед стерилизацией тщательно моют, сушат, завёртывают в бумагу для сохранения стерильности после прогревания.
Стерилизация питательных сред. Стерилизация насыщенным паром под давлением
(автоклавирование)
Это наиболее надёжный и чаще всего применяемый способ стерилизации питательных сред. Он основан на прогревании субстрата насыщенным водяным паром при давлении выше атмосферного. С повышением давления пара возрастает его температура. Совместное действие высокой температуры и пара обеспечивает надёжность стерилизации: при автоклавировании погибают и вегетативные клетки и споры микроорганизмов.
Дробная стерилизация (тиндализация)
Применяется для стерилизации сред, портящихся под действием температура выше 100°С. Принцип тиндализации заключается в том, что проводят нагревание среды или компонентов при нормальном давлении несколько раз и в период между прогреваниями дают прорасти жизнеспособным спорам. Предполагается, что возникшие из спор клетки погибают при последующем прогревании, не успев образовать новые споры.
Прогревание можно осуществлять в парах кипящей воды или как, говорят, текучим паром.
Среды, не выдерживающие нагревания при 100°С, прогревают более осторожно при 60-80°С 4-5 дней подряд.
Пастеризация
Он предназначен для уничтожения в основном бесспоровых микроорганизмов. Пастеризация в подавляющем большинстве случаев не обеспечивает стерильности субстрата. Её проводят при -70сС от 16 до 30 мин, при 80°С - 10-15 мин. Иногда материал нагревают до 90°С и сразу не охлаждают. При таких способах обработки погибнет большинство бесспоровых форм. Этот вид стерилизации проводится на водной бане или в ультратермостате.
Холодная пастеризация Стерилизация фильтрованием
Применяется в тех случаях, когда субстраты не выдерживают нагревания, в частности, для сред, содержащих белки, для сывороток, некоторых антибиотиков, витаминов, летучих веществ и др. Этот прием довольно широко используется для стерилизации культуральной жидкости, когда необходимо освободиться от клеток микроорганизмов, но сохранить все содержащиеся в ней продукты обмена в неизменном виде. Способ заключается в фильтровании жидкостей через специальные фильтры, имеющие мелкопористые перегородки и поэтому задерживающие клетки микроорганизмов. Причем здесь имеет место не только механическая задержка, но и адсорбция микроорганизмов на стенках (поверхностях) пор, вследствие того, что большинство микроорганизмов в водных суспензиях несет на своей поверхности отрицательный заряд, а фильтры изготавливаются из положительно заряженных материалов. Поры фильтров должны быть достаточно мелкими не только затем, чтобы обеспечить механическую задержку клеток, но и для того, чтобы микроорганизмы оказались в сфере действия электрических зарядов стенок.
В настоящее время используют три типа фильтров:
1. Мембранные фильтры (пористые диски, изготовляемые из смеси асбеста и целлюлозы).
2. Фильтры Зейтца (диски, изготовляемые из смеси асбеста и целлюлозы).
3. Мелкопористые стеклянные фильтры (диски, изготовленные из фрагментов стекла путем их сплавления).
Одним из видов химической обработки может считаться частичная стерилизация с помощью антибиотиков.
Влияние энергии электромагнитных излучений на м/о
Воздействие на микроорганизмы различных форм лучистой энергии, представляющих собой электромагнитные колебания с различной длиной полны, проявляется по-разному. Биологическое действие излучений зависит от длины волны. Чем она короче, тем в ней больше заключено энергии, тем сильнее воздействие на организм.
К электромагнитным излучениям с разной длиной волн относятся: ионизирующие излучения (космические, рентгеновские лучи и радиоактивные излучения), ультрафиолетовые лучи, видимый свет, радиоволны.
Ионизирующее излучение
К ним относятся космические, рентгеновские лучи и радиоактивное
излучения (-, - и - лучи), возникающие при распаде радиоактивных
элементов. Они имеют наиболее короткую длину волны и обладают в
проникающей способностью.
Эффект воздействия ионизирующих излучений на микроорганизмы зависит от дозы облучения (количества поглощённой энергии). В малых дозах эти лучи действуют стимулирующе - повышают интенсивность жизненных процессов, повышение дозы приводит к возникновению мутаций, а дальнейшее увеличение дозы - к гибели.
Устойчивость различных микроорганизмов к этим видам излучений неодинакова. Наиболее чувствительны грамотрицательные бактерии. Слабой устойчивостью отличаются психрофильные бактерии. Более устойчивы грамположительные бактерии, особенно некоторые микрококки.
Ионизирующие излучения, особенно гамма-лучи, нашли широкое применение в медицине для обеззараживания воды. Источником излучения для радиационной обработки продуктов служат преимущественно радиоактивные изотопы 60Со и 137Cs.
Радуризация - это обработка пищевых продуктов в дозах, достаточных для гибели патогенных для человека микроорганизмов.
УФ лучи
Действие Уф-лучей на микроорганизмы сходно с ионизирующими излучениями: они вызывают либо гибель, либо мутации микроорганизмов в зависимости от вида микроорганизмов, дозы и продолжительности облучения.
Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующе на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие, но не приводящие к гибели дозы вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменение свойств микроорганизмов, вплоть до наследственных. При дозе ниже смертельной возможно восстановление (реактивация) нормальной жизнедеятельности микроорганизмов.
Гибель микроорганизмов происходит при облучении их Уф-лучами с короткой длиной волны (250-260 нм). Так, летальный эффект Уф-лучей с длиной волны около 260 нм объясняется тем, что именно в этой области лежит максимум поглощения Уф-лучей молекулами ДНК и РНК.
Однако применение Уф-облучения с целью стерилизации пищевых продуктов ограничено вследствие их невысокой проникающей способности, позволяющей обеспложивать только поверхность продуктов (например, поверхность упакованного хлеба).
Лазерное излучение
Это излучение представляет собой фокусированное в виде пучка электромагнитное излучение в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового спектров. Оно обладает очень большой энергией и способно вызывать сильное биологическое воздействие.
Под влиянием лазерного излучения повышается температура биологических тканей, происходит коагуляция белков и разрушение клеток. Выявлено, что ультрафиолетовый спектр лазерного излучения обладает более высоким антимикробным действием, чем синий и красный.
В зависимости от природы спектра, мощности излучений и продолжительности облучения можно получить как стимулирующий, так и ингибирующий (подавление роста) и летальный эффекты.
Свет
Свет необходим только для фотосинтезирующих микробов, использующих световую энергию в процессе ассимиляции углекислого газа.
Микроорганизмы, не способные к фотосинтезу, хорошо растут в темноте. Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов, даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере их рост.
Радиоволны
Короткие электромагнитные волны длиной от 10 до 50 м ультракороткие длиной от 10 м до миллиметров обладают стерилизующим эффектом. Это объясняется тем, что при прохождении коротких и ультрарадиоволн через среду возникают переменные токи высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. В электромагнитом поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Вызывая нагревание среды, СВЧ-поле действует губительно на микроорганизмы. При этом основной причиной гибели микроорганизмов является повреждение клетки под влиянием высоких температур.
Ультразвук
Ультразвуки (УЗ)1 - это механические колебания с частотами выше 20000 Гц2 (20 кГц), что находится за пределами частот, воспринимаемых человеком.
УЗ-колебания ускоряют многие химические реакции, вызывают распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов и токсинов, могут привести к разрыву клеточной стенки, и иногда к разрушению внутриклеточных структур. Летальное действие УЗ начинает проявляться при интенсивности 0,5-1,0 Вт/см2 и частоте колебаний порядка десятков кГц.
Основной причиной гибели микроорганизмов, очевидно, является особый эффект, называемый кавитацией. При прохождении через жидкость УЗ-ВОЛН в ней образуются мелкие разрывы, которые под действием сил поверхностного натяжения жидкости принимает форму пузырьков. В момент захлопывания кавитационного пузырька возникает мощная гидравлическая ударная волна, обладающая сильным разрушительным действием.
Влияние концентрации растворенных в-в в среде на м/о
Пит среда: осн компонент углерод и азот.
По потребности в углероде м/о делятся на:
• Автотрофы (способны самостоятельно усваивать углерод из воздуха)
• Гетеротрофы (нуждается в готовых орг соединениях – углеводы, углводороды)
По потребности в азоте:
• Аминоавтотрофы (усваивают азот из минеральных соединений – нитраты, нитриты)
• Аминогетеротроы (нуждаются в готовых органически азотосодержащих соединений – белки, аминок-ты)
По потребностях в факторах роста:
• Пртотрофы (способны синтезировать ростовые в-ва сами-витамины)
• Ауксотрофы (не способны синтезирвать отдельные витамины, аминокты и для них нужны ростовы в-ва, которые они могут получить из экстрактов растений и животных, и за счет симбиоза с м/о)
Среды по составу :
• Естественные – среды, которые состоят из продуктов животного или растительного происхождения (овощные, фруктовые соки, животные ткани, молоко)
• Натуральные – содержат все компоненты, необходимые для роста и развития. Они имеют сложный, непостоянный хим состав (мясопептонный бульон, неохмельное пивное сусло, дрожжевая и картофельная среды)
• Синтетические – в них входят лишь соединения определенного хим состава, взятые в точно указанных кол-вах. Могут быть сложными и простыми по составу.
• Полусинтетические – главный компонент соединения известного хим состава – углеводы, соли аммония, фосфаты и т.д. В их состав всегда включаются в-ва неопределенного состава, такие как дрожжевй автолизат, почвенный экстракт или гидролизат казеина.
Среды по назначению:
1. Элективные – для выделения м/о из мест их естественного обитания. Обеспечивают преимущественное развитие определенной группы м/о, для кот характерна общность физеологических св-в.
2. Дифферениально-диагноститчкие (индикаторные) – дают возможность быстро отличить один вид м/о от другого.
Среды по физическому составу:
1. Жидкие (для выяснения физеологобиохимических особенностей м/о; накопление биомассы или продуктов обмена; поддержание и хранение м/о, плохо развивающихся на плотных средах)
2. Сыпучие (для культивирования некоторых продуцентов физеологически активных соединении; в коллекциях для сохранения культур)
3. Плотные (для выделения чистых культур в диагностических целях; для описаний колоний; для определения кол-ва м/о, их антибиотической активности; для хранения культур в коллекции) Для уплотнения сред применяют агар или желатин.
Рост - физиологический процесс в ходе которого увеличиваются размеры и масса оно популяции.
Рост культуры – не только рост одной клетки, но и общее увеличение числа клеток – биомассы, т.е. рост культуры м/о.
Способы культивирования: поверхностный/глубинный; периодический/непрерывный; в аэробных и анаэробных условиях.
Культивирование на поверхности жидких, плотных и сыпучих сред.
М/о кислород получают непосредственно из воздуха. При этом способе важно увеличить площадь соприкосновения среды с воздухом. Н сыпучих средах поверхностным методом получают ферментные препараты. В жидких средах аэробные м/о часто растут, образуя на поверхности пленку. Этот способ используется и в лабораториях и в промышленности.
Глубинное культивирование в жидких средах.
При этом способе м/о используют растворенный кислород, поэтому среду надо постоянно аэрировать.
• Выращивание на качалках, обеспечивающих встряхивание или вращение колб или пробирок → выше скорость вращения → больше соприкосновение среды с воздухом → выше насыщение кислородом.
• Продувание через толщу среды стерильного воздуха.
Преимущества: способ не требует больших площадей и громоздкого оборудования, простота обслуживания, возможность автоматизации, удобство выделения целевого продукта из культуальной жидкости.
1. Периодическое - весь объем пит среды засевают чистой культурой и выращивание ведут в оптимальных условиях определенной период времени до накопления нужного кол-ва целевого продукта. Культура проходит 4 фазы:
а) лаг фаза (следует за внесением посевного материала в пит среду. М/о приспосабливаются к среде)
б) фаза логарифмического роста – высокая скорость размножения клеток
в) стационарная фаза (размножение замедляется, скорость размножения = скорости отмирания, число клеток = const)
г) фаза отмирания – кол-во клеток снижается, они отмирают.
Недостаток: нерациональные затраты времени а прохождение всех 4х стадий развития культуры, и самый активный занимает небольшую часть производственного цикла.
2. Непрерывное – культура находится в спец аппарате, куда постоянно притекает пи среда и с той же скоростью отводится культуральная жидкость. Посевной материал выращивается до стадии логарифмического роста и вносится в пит среду. При боьших скоростях притока среды быстро обновляется → культура поддерживается сколь угодно долго в активном состоянии.
3. Непрерывное культивирование м/о в иммобилизованном (прикрепленном) состоянии – на пленках, гранулах, волокнах специально подобранных синтетических полимерных материалах. Иммобилизванные клетки м/о функционируют многократно и в течение длительного времени сохраняют высокую биохимическую активность.
Элективные условия обеспечивают преимущественное развитие выделяемой культуры и ограничивают развитие сопутствующих м/о. Эти условия можно создать, используя элективные среды. Перед выделением чистой культуры из какого либо пищевого продукта или природного субстрата, в котором м/о находится в небольшом кол-ве, получают накопительные культуры в элективных условиях.
Накопительные культуры состоят преимущественно из клеток одного м/о, т.к. элективные среды в сочетании с элективными условиями ограничивают развитие сопутствующих м/о. После получения накопительной культуры приступают к выделению чистой культуры.
Чистые культуры - потомства одной клетки; культуры, представленная м/о одного вида.
Хранение чистых культур:
• В пробирках на плотной среде, периодически пересевая на свежие среды
• Под слоем вазелинового масла при низких и ультранизких температурах.
• Методом лиофилизации – высушивание м/о из замороженного состояния под вакуум.
Чистые культуры хранятся в коллекции музея чистых культур.
Разведение чистой культуры осущ путем посева м/о из коллекционной культуры в стерильную пит среду и включает несколько последовательных пересевов в постепенно возрастающие объемы пит среды.
Процесс разведения состоит из 2х стадий:
1. Лабораторный (разведение чистой культуры в м/биол лаборатории)
2. Производственный ( разведение в отделении чистой культуры) После производственной стадии разведения получают технические чистые культуры, в кол-ве, достаточном для засева производственных емкостей.
М/о и окружающая среда
Экология – наука о взаимоотношениях живых организмов с окруж средой.
Биоценозы – сложные сообщества различных видов организмов, являющиеся организованной системой. Состав и характер биоценоза определяется св-вами окруж среды и взаимоотношениями, сущ м-ду представителями отдельных видов.
Экологические факторы – отдельные св-ва среды обитания, воздействующие на м/о. огут быть как полезными так и вредными.
Мутагенез – изменение наследственных св-в клетки под воздействием экологических факторов.
Экологические факторы многообразны и изменчивы → м/о адаптируются к ним. Некоторые м/о переносят неблагоприятные условия, образуя споры и др покоящиеся формы.
Гибель м/о – необратимая утрата способности к росту и размножению.
Реактивация м/о - ликвидация повреждений, возникших в клетке, в опред условиях.
Экологические факторы по своей природе и специфике делятся на абиотические (факторы неживой природы; физико-химически условия среды обитания - температура, влажность среды, осмотическое давление , различные вид лучистой энергии, концентрация водородных ионов, кислорода…), биотические (взаимоотношение м-ду м/о (факторы живой природы – симбиоз), антропогенные (влияние чел-а).
Отношение м/о к влажности
На жизнедеятельность микроорганизмов большое влияние оказывает влажность среды. Вода входит в состав их клеток (до 85%) и поддерживает тургорное давление в них. Кроме того, питательные вещества, могут проникать внутрь клетки лишь в растворенном состоянии, и в растворенном виде удаляются из клетки продукты обмена. Все химические реакции, протекающие и клетках, требуют также наличие водной среды. Поэтому, обезвоживание субстрата (продукта), и клеток микроорганизмов, приводит к задержке их развития, они остаются недеятельными, хотя и могут сохранять жизнеспособность. При увеличении влажности жизнедеятельность микроорганизмов восстанавливается.
Микроорганизмы в зависимости от их отношения к влажности среды делятся на гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбииые) и ксерофиты (сухолюбивые). Большинство бактерий и дрожжей гидрофиты, Многие мицелиальные грибы - мезофиты, но среди них встречаются как гидрофиты, так и ксерофиты. Для бактерий минимальная влажность субстрата, частности в пищевых продуктов, при которой они еще могут развиваться, составляет 20-30%, для мицелиальных грибов - 11-13% т.е. они могут расти на едва увлажненных субстратах.
Микроорганизмы развиваются только при наличии доступной влаги. Доступность, содержащейся в субстрате (продукте), влаги носит название активности воды - (aw). Этот показатель выражает отношение давления паров воды над данным субстратом (Р) к давлению паров воды над чистой водой (Р0) при одной и той же температуре: aw=P/P0 .
Существуют различные пути снижения активности воды с целью сохранения пищевых продуктов от микробной порчи: сушка, вяление, добавление в продукт различных растворимых веществ (сахара, соли), а также замораживание.
Влияние pH среды на м/о
В зависимости от отношения к рН среды их можно разделить на три группы: нейтрофилы, ацидофилы и алкалофилы.
Нейтрофилы предпочитают нейтральную реакцию среды, оптимальный рН для их роста составляет 6,8-7,3°, минимальный -4°, максимальный-9. Подавляющее большинство бактерий относятся к нейтрофилам (гнилостные бактерии, возбудители отравлений, бактерии группы кишечной палочки и др.).
Ацидофилы (кислотолюбивые) развиваются при оптимальном рН 4 и выше (уксуснокислые и другие бактерии, процидурующие органические кислоты).
Алакалофилы (щелочелюбивые) развиваются при оптимальном рН 9 и выше (некоторые представители бактерий кишечной группы - холерный вибрион и др.).
У большинства эукариот (мицелиальные грибы и дрожжи) оптимальный рН для их роста равен 4,5 - 6. Минимум рН для дрожжей составляет 3, для грибов - 1,5; максимальный для дрожжей - 8,5°, для грибов -10, т.е. мицелиальные грибы могут расти в более широком диапазоне рН, чем дрожжи.
Указанные предельные значения рН могут значительно колебаться в зависимости от других условий среды. В кислой среде усиливается действие других неблагоприятных факторов.
Влияние кислорода на м/о
Отношение микроорганизмов к содержанию кислорода в среде определяется наличием у тех или иных окислительно-восстановительных ферментов, ответственных за энергетический обмен.
Окислительно-восстановительные условия в среде характеризуются
окислительно-восстановительным потенциалом -rH2 (этот показатель представляет собой отрицательный логарифм давления молекулярного водорода в срде, взятый с обратным знаком) выражающим степень аэробности среды, или степенью насыщения ее кислородом.
В среде, окислительные свойства которой соответствуют насыщению её кислородом, rH2 равен 41. В среде с высокими восстановительными условиями, соответствующими насыщению среды водородом, rH2 равен 0. При равновесии окислительных и восстановительных процессов в среде rH2 ниже 28, то это указывает на большую или меньшую восстановительную способность среды, а выше 28 - не её окислительную способность.
Окислительно-восстановительный потенциал среды влияет не только на рост и размножение микроорганизмов, но и на их биохимическую активность.
Отношение м/о к температурному фактору
По отношению к температуре микроорганизмы подразделяют на три группы психрофилы, мезофилы и термофилы.
Пспхрофилы или холодолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно низких температурах. Оптимальная температура их развития от 10 до15 С , максимальная около 30°С и минимальная - от минус 10 до 0°С. к ним относятся в основном обитатели холодных источников, северных морей, обитатели почв полярных стран, микроорганизмы, развивающиеся в холодильниках на охлажденных продуктах и вызывающие их порчу.
Мезофилы - предпочитают средние температуры. Для них оптимум
25-40°С, максимум - в пределах 45-5.0°С. Мезофилы - наиболее
распространенная в природе группа микроорганизмов, обитающих в воде,
воздухе, почве, в живых организмах.
Термофилы - теплолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно высоких температурах. Оптимальная температура их развития 50-60°С, максимальная - 70-80°С, минимальная - около 30°С.
Согласно одной из последних (4), было предложено разделить термофилы на три основные группы;
1. Строгие или облигатные, термофилы, которые обнаруживают оптимум роста при температуре от 65 до70С, но не растут при температурах ниже 40-42°С.
2. Факультативные (условные) термофилы, имеющие максимальную температуру роста между 50 и 65°С и способные также к размножению при комнатной температуре.
3. Термотолерантные микроорганизмы, имеющие максимальную температуру роста при 40-50°С, но растут они также и при комнатной теммпературе.
Термофилам и психрофилам относятся в основном бактерии.
Термоустойчивость - способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный Максимум их развития. Термоустойчивость связана с наличием у Микроорганизмов спор.
Отношение микроорганизмов к высоким температурам
Повышение температуры среды по сравнению с оптимальной температурой оказывает на микроорганизм более неблагоприятное воздействие, чем ее понижение. Механизм губительного действия температур еще недостаточно ясен. С одной стороны, известно, что нагревание вызывает денатурацию белков. С другой стороны, установлено, что на температуру денатурации белка очень сильно влияет содержание в нем воды. Чем меньше в нем воды, им более высокие температуры необходимы для его свертывания.
Отношение микроорганизмов к низким температурам
К низкой температуре микроорганизмы более устойчивы. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибель самих клеток чаще всего не наступает, они переходят в состоянии анабиоза ("скрытой жизни"). В таком состоянии многие микроорганизмы, и особенно их споры, остаются жизнеспособными длительное время. При повышении температуры споры прорастают в вегетативные клетки и начинают активно размножаться.
Низкие температуры вызывают гибель микроорганизмов тогда, когда замерзает среда, в которой они обитают, или происходят резкие скачки температуры, например, при многократно повторяющемся замораживании и оттаивании. Причиной гибели микроорганизмов при низкой температуре является нарушение обмена веществ клетки в результате инактивирования ферментов, когда значительно замедляются внутриклеточные химические превращения веществ. Кроме того, в результате вымораживания воды, происходит повышение осмотического давления среды, а, следовательно, снижение активности воды в ней, что тоже ведет к нарушению обмена веществ.
Низкие температуры используют для сохранения скоропортящихся продуктов. Их хранят либо в охлажденном состоянии - при температуре от 10°С до -2°С, либо в замороженном виде - при температуре от - 12°С до -30°С. Гнилостные и вызывающие пищевые отравления бактерии являются мезофилами, поэтому не размножаются при 4-5°С, а патогенные не растут даже при 10°С.
Некоторые микроорганизмы временно выдерживают очень низкие температуры (кишечная палочка и брюшнотифозная палочка).
При замораживании погибает значительная часть микроорганизмов, обсеменяющих продукт, и при последующем хранении замороженных продуктов постепенно погибают и все остальные. Особенно губительно медленное замораживание.
Методы стерилизации в м/биологии
В практической работе под стерилизацией понимают методы, применяемые для уничтожения всех форм жизни, как на поверхности, так и после стерилизующих объектов.
Термин "стерильность" имеет абсолютное значение. Можно говорить только либо о стерильности, либо о пастеризации, но не может быть состояния "частичной" или "неполной стерилизации".
Существуют следующие способы стерилизации:
1. Термическая стерилизация
• прокаливание в пламени горелки;
• стерилизация горячим воздухом;
• стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавированием);
• дробная стерилизация (тиндализация).
2. Холодная стерилизация
• Фильтрование;
• химические дезинфицирующие средства;
• ультрафиолетовые излучения.
Возможность и целесообразность того или иного способа определяется особенностями материала, подлежащего стерилизации, его физическими свойствами и химическим составом, целью исследования.
Стерилизация инструментов и приборов
Мелкие металлические инструменты (петли, иглы, пинцеты, ножницы) стерилизуют прокаливанием в пламени горелки непосредственно перед использованием
Приборы для культивирования микроорганизмов, а также детали к этим приборам, резиновые пробки стерилизуют автоклавированием. Некоторые предметы (металлические инструменты, мембранные фильтры) иногда стерилизуют длительным кипячением в дистиллированной воде. Предметы, изготовленные из термолабильных пластмасс, например, центрифужные пробирки, стерилизуют ультрафиолетовыми лучами.
Стерилизация стеклянной посуды (стерилизация горячим воздухом)
Основным способом стерилизации стеклянной посуды, ваты, марли, бумаги является стерилизации горячим воздухом. Она осуществляется в сушильных шкафах при температуре 165-180°С в течение 1,5-2 ч.
Посуду перед стерилизацией тщательно моют, сушат, завёртывают в бумагу для сохранения стерильности после прогревания.
Стерилизация питательных сред. Стерилизация насыщенным паром под давлением
(автоклавирование)
Это наиболее надёжный и чаще всего применяемый способ стерилизации питательных сред. Он основан на прогревании субстрата насыщенным водяным паром при давлении выше атмосферного. С повышением давления пара возрастает его температура. Совместное действие высокой температуры и пара обеспечивает надёжность стерилизации: при автоклавировании погибают и вегетативные клетки и споры микроорганизмов.
Дробная стерилизация (тиндализация)
Применяется для стерилизации сред, портящихся под действием температура выше 100°С. Принцип тиндализации заключается в том, что проводят нагревание среды или компонентов при нормальном давлении несколько раз и в период между прогреваниями дают прорасти жизнеспособным спорам. Предполагается, что возникшие из спор клетки погибают при последующем прогревании, не успев образовать новые споры.
Прогревание можно осуществлять в парах кипящей воды или как, говорят, текучим паром.
Среды, не выдерживающие нагревания при 100°С, прогревают более осторожно при 60-80°С 4-5 дней подряд.
Пастеризация
Он предназначен для уничтожения в основном бесспоровых микроорганизмов. Пастеризация в подавляющем большинстве случаев не обеспечивает стерильности субстрата. Её проводят при -70сС от 16 до 30 мин, при 80°С - 10-15 мин. Иногда материал нагревают до 90°С и сразу не охлаждают. При таких способах обработки погибнет большинство бесспоровых форм. Этот вид стерилизации проводится на водной бане или в ультратермостате.
Холодная пастеризация Стерилизация фильтрованием
Применяется в тех случаях, когда субстраты не выдерживают нагревания, в частности, для сред, содержащих белки, для сывороток, некоторых антибиотиков, витаминов, летучих веществ и др. Этот прием довольно широко используется для стерилизации культуральной жидкости, когда необходимо освободиться от клеток микроорганизмов, но сохранить все содержащиеся в ней продукты обмена в неизменном виде. Способ заключается в фильтровании жидкостей через специальные фильтры, имеющие мелкопористые перегородки и поэтому задерживающие клетки микроорганизмов. Причем здесь имеет место не только механическая задержка, но и адсорбция микроорганизмов на стенках (поверхностях) пор, вследствие того, что большинство микроорганизмов в водных суспензиях несет на своей поверхности отрицательный заряд, а фильтры изготавливаются из положительно заряженных материалов. Поры фильтров должны быть достаточно мелкими не только затем, чтобы обеспечить механическую задержку клеток, но и для того, чтобы микроорганизмы оказались в сфере действия электрических зарядов стенок.
В настоящее время используют три типа фильтров:
1. Мембранные фильтры (пористые диски, изготовляемые из смеси асбеста и целлюлозы).
2. Фильтры Зейтца (диски, изготовляемые из смеси асбеста и целлюлозы).
3. Мелкопористые стеклянные фильтры (диски, изготовленные из фрагментов стекла путем их сплавления).
Одним из видов химической обработки может считаться частичная стерилизация с помощью антибиотиков.
Влияние энергии электромагнитных излучений на м/о
Воздействие на микроорганизмы различных форм лучистой энергии, представляющих собой электромагнитные колебания с различной длиной полны, проявляется по-разному. Биологическое действие излучений зависит от длины волны. Чем она короче, тем в ней больше заключено энергии, тем сильнее воздействие на организм.
К электромагнитным излучениям с разной длиной волн относятся: ионизирующие излучения (космические, рентгеновские лучи и радиоактивные излучения), ультрафиолетовые лучи, видимый свет, радиоволны.
Ионизирующее излучение
К ним относятся космические, рентгеновские лучи и радиоактивное
излучения (-, - и - лучи), возникающие при распаде радиоактивных
элементов. Они имеют наиболее короткую длину волны и обладают в
проникающей способностью.
Эффект воздействия ионизирующих излучений на микроорганизмы зависит от дозы облучения (количества поглощённой энергии). В малых дозах эти лучи действуют стимулирующе - повышают интенсивность жизненных процессов, повышение дозы приводит к возникновению мутаций, а дальнейшее увеличение дозы - к гибели.
Устойчивость различных микроорганизмов к этим видам излучений неодинакова. Наиболее чувствительны грамотрицательные бактерии. Слабой устойчивостью отличаются психрофильные бактерии. Более устойчивы грамположительные бактерии, особенно некоторые микрококки.
Ионизирующие излучения, особенно гамма-лучи, нашли широкое применение в медицине для обеззараживания воды. Источником излучения для радиационной обработки продуктов служат преимущественно радиоактивные изотопы 60Со и 137Cs.
Радуризация - это обработка пищевых продуктов в дозах, достаточных для гибели патогенных для человека микроорганизмов.
УФ лучи
Действие Уф-лучей на микроорганизмы сходно с ионизирующими излучениями: они вызывают либо гибель, либо мутации микроорганизмов в зависимости от вида микроорганизмов, дозы и продолжительности облучения.
Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующе на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие, но не приводящие к гибели дозы вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменение свойств микроорганизмов, вплоть до наследственных. При дозе ниже смертельной возможно восстановление (реактивация) нормальной жизнедеятельности микроорганизмов.
Гибель микроорганизмов происходит при облучении их Уф-лучами с короткой длиной волны (250-260 нм). Так, летальный эффект Уф-лучей с длиной волны около 260 нм объясняется тем, что именно в этой области лежит максимум поглощения Уф-лучей молекулами ДНК и РНК.
Однако применение Уф-облучения с целью стерилизации пищевых продуктов ограничено вследствие их невысокой проникающей способности, позволяющей обеспложивать только поверхность продуктов (например, поверхность упакованного хлеба).
Лазерное излучение
Это излучение представляет собой фокусированное в виде пучка электромагнитное излучение в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового спектров. Оно обладает очень большой энергией и способно вызывать сильное биологическое воздействие.
Под влиянием лазерного излучения повышается температура биологических тканей, происходит коагуляция белков и разрушение клеток. Выявлено, что ультрафиолетовый спектр лазерного излучения обладает более высоким антимикробным действием, чем синий и красный.
В зависимости от природы спектра, мощности излучений и продолжительности облучения можно получить как стимулирующий, так и ингибирующий (подавление роста) и летальный эффекты.
Свет
Свет необходим только для фотосинтезирующих микробов, использующих световую энергию в процессе ассимиляции углекислого газа.
Микроорганизмы, не способные к фотосинтезу, хорошо растут в темноте. Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов, даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере их рост.
Радиоволны
Короткие электромагнитные волны длиной от 10 до 50 м ультракороткие длиной от 10 м до миллиметров обладают стерилизующим эффектом. Это объясняется тем, что при прохождении коротких и ультрарадиоволн через среду возникают переменные токи высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. В электромагнитом поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Вызывая нагревание среды, СВЧ-поле действует губительно на микроорганизмы. При этом основной причиной гибели микроорганизмов является повреждение клетки под влиянием высоких температур.
Ультразвук
Ультразвуки (УЗ)1 - это механические колебания с частотами выше 20000 Гц2 (20 кГц), что находится за пределами частот, воспринимаемых человеком.
УЗ-колебания ускоряют многие химические реакции, вызывают распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов и токсинов, могут привести к разрыву клеточной стенки, и иногда к разрушению внутриклеточных структур. Летальное действие УЗ начинает проявляться при интенсивности 0,5-1,0 Вт/см2 и частоте колебаний порядка десятков кГц.
Основной причиной гибели микроорганизмов, очевидно, является особый эффект, называемый кавитацией. При прохождении через жидкость УЗ-ВОЛН в ней образуются мелкие разрывы, которые под действием сил поверхностного натяжения жидкости принимает форму пузырьков. В момент захлопывания кавитационного пузырька возникает мощная гидравлическая ударная волна, обладающая сильным разрушительным действием.
Влияние концентрации растворенных в-в в среде на м/о
Пит среда: осн компонент углерод и азот.
По потребности в углероде м/о делятся на:
• Автотрофы (способны самостоятельно усваивать углерод из воздуха)
• Гетеротрофы (нуждается в готовых орг соединениях – углеводы, углводороды)
По потребности в азоте:
• Аминоавтотрофы (усваивают азот из минеральных соединений – нитраты, нитриты)
• Аминогетеротроы (нуждаются в готовых органически азотосодержащих соединений – белки, аминок-ты)
По потребностях в факторах роста:
• Пртотрофы (способны синтезировать ростовые в-ва сами-витамины)
• Ауксотрофы (не способны синтезирвать отдельные витамины, аминокты и для них нужны ростовы в-ва, которые они могут получить из экстрактов растений и животных, и за счет симбиоза с м/о)
Среды по составу :
• Естественные – среды, которые состоят из продуктов животного или растительного происхождения (овощные, фруктовые соки, животные ткани, молоко)
• Натуральные – содержат все компоненты, необходимые для роста и развития. Они имеют сложный, непостоянный хим состав (мясопептонный бульон, неохмельное пивное сусло, дрожжевая и картофельная среды)
• Синтетические – в них входят лишь соединения определенного хим состава, взятые в точно указанных кол-вах. Могут быть сложными и простыми по составу.
• Полусинтетические – главный компонент соединения известного хим состава – углеводы, соли аммония, фосфаты и т.д. В их состав всегда включаются в-ва неопределенного состава, такие как дрожжевй автолизат, почвенный экстракт или гидролизат казеина.
Среды по назначению:
1. Элективные – для выделения м/о из мест их естественного обитания. Обеспечивают преимущественное развитие определенной группы м/о, для кот характерна общность физеологических св-в.
2. Дифферениально-диагноститчкие (индикаторные) – дают возможность быстро отличить один вид м/о от другого.
Среды по физическому составу:
1. Жидкие (для выяснения физеологобиохимических особенностей м/о; накопление биомассы или продуктов обмена; поддержание и хранение м/о, плохо развивающихся на плотных средах)
2. Сыпучие (для культивирования некоторых продуцентов физеологически активных соединении; в коллекциях для сохранения культур)
3. Плотные (для выделения чистых культур в диагностических целях; для описаний колоний; для определения кол-ва м/о, их антибиотической активности; для хранения культур в коллекции) Для уплотнения сред применяют агар или желатин.
@темы: ШПОРЫ
-
-
14.06.2010 в 22:26Культивирование микроорганизмов является одним из основных методов в микробиологии. Оно основано на знании физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов и понимании значения физико-химических условий среды для жизнедеятельности микроорганизмов.
Культивированием называют выращивание микроорганизмов на питательных средах в определенных условиях, а развивающийся при этом организм - культурой.
В процессе культивирования происходят рост и размножение культуры. Строго говоря, рост - это физиологический процесс, в ходе которого увеличиваются размеры и масса одной популяции. После размножения увеличивается число особей. Однако, обычно под ростом культуры подразумевают не только рост одной клетки, но и общее увеличение числа клеток - биомассы, в результате размножения, то есть рост культуры микроорганизмов.
Культура, представленная микроорганизмами одного вида, называется чистой. Культуру, содержащую более чем один вид микроорганизмов, называют смешанной или гетерогенной. В природе встречаются гетерогенные культуры, а в пищевых производствах, основанных на использовании биохимической деятельности микроорганизмов, применяют в основном чистые культуры дрожжей, молочнокислых, уксуснокислых бактерий и других микроорганизмов. В последнее время в ряде производств находят успешное применение двух- и трех компонентные чистые культуры, состоящие из двух, трех видов микроорганизмов.
Для изучения морфологических, культуральных и физиолого-биохимических свойств любого микроорганизма из окружающей среды проводят его выделение в чистую культуру. Это дает возможность провести идентификацию микроорганизма и установить его таксономическое положение.
Выделение производят путем изолирования одной клетки микроорганизма одним из специальных приемов, затем осуществляют ее размножение на подобранной для данного микроорганизма питательной среде, создав элективные (избирательные) условия. Элективные условия обеспечивают преимущественное развитие выделяемой культуры и ограничивают развитие сопутствующих микроорганизмов. Указанные условия можно создать путем использования элективных сред.
Чистые культуры сохраняют в пробирках на плотной среде, периодически пересеивая их на свежие питательные среды. Другими способами хранения чистых культур микроорганизмов являются: хранение под слоем вазелинового масла, при низких и ультранизких температурах и в лиофилизированном состоянии. Метод лиофилизации заключается в высушивании клеток из замороженного состояния под вакуумом, минуя жидкую фазу (по типу сублимации). Основные задачи хранения микроорганизмов - поддержание их жизнеспособности, сохранение стабильности таксономически важных признаков, а также определенных свойств, представляющих интерес для науки и практики. Проблема длительного хранения микроорганизмов сводится к созданию условий ;анабиоза, то есть к торможению процессов обмена веществ.
Работа по получению и поддержанию чистых культур промышленных микроорганизмов осуществляется в научно-исследовательских лабораториях, которые хранятся в коллекции музея чистых культур. Чистые культуры рассылаются научно-исследовательскими отраслевыми институтами на предприятия. В заводской лаборатории микробиолог подготавливает культуру дли производственного цикла, проверяет ее биологическую чистоту, активность, Разведение чистой культуры осуществляют путем посева микроорганизмов из коллекционной культуры в стерильную, питательную среду и включает несколько последовательных пересевов в постепенно возрастающие объемы питательной среды.
Процесс разведении состоит из двух стадий: лабораторной (разведение чистой культуры в микробиологической лаборатории) и производственной (разведение в отделении чистой культуры). После производственной стадии разведения получают технически чистые культуры в количестве, достаточном для засева производственных емкостей. В разных производствах технически чистые культуры называют по-разному: семенные, засевные, маточные культуры и т.д. Для каждого производства разработаны свои схемы разведения чистой культуры.
-
-
14.06.2010 в 22:28Для культивирования микроорганизмов применяют питательные среды, которые должны содержать все вещества, необходимые для их роста. Предложены сотни различных сред для культивирования микроорганизмов, состав которых определяется потребностями микроорганизмов в соединениях, необходимых для биосинтеза и получения энергии. Конструктивные и энергетические процессы у микроорганизмов крайне разнообразны, поэтому столь же разнообразны их потребности в питательных веществах. Из этого следует, что универсальных сред, одинаково пригодных для роста всех без исключения микроорганизмов, не существует.
Основными компонентами любой питательной среды для культивирования микроорганизмов являются соединения углерода и азота. И именно эти соединения определяют специфичность подавляющего большинства питательных сред.
По потребности в углероде микроорганизмы принято делить на две большие группы - автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофные микроорганизмы способны использовать в качестве единственного источника углерода углекислоту воздуха или карбонатов, тогда как потребности в углероде гетеротрофных микроорганизмов не могут быть удовлетворены углекислотой. Для развития гетеротрофных микроорганизмов среда должна содержать более восстановленные соединения углерода, которые в зависимости от физиолого-биохимических особенностей организма могут быть представлены различными органическими соединениями, например, кислотами, спиртами, углеводами, углеводородами.
Неодинаковы требования микроорганизмов и ко второму основному компоненту питательной среды - азоту. Для микроорганизмов, фиксирующих молекулярный азот, используют среды, не содержащие соединений азота. В состав всех других сред входят различные азотсодержащие соединения: нитраты или соли аммония, одна или несколько аминокислот. Наконец, известны организмы, нуждающиеся в полном наборе аминокислот или белках.
Потребности разнообразных групп микроорганизмов в других
удовлетворяются обычно за счет одних и тех же минеральных солей. Поэтому
гак называемый "минеральный фон" сред для многих микроорганизмов может
быть очень близким по составу. Кроме элементов, необходимых для
конструктивных процессов, среда должна содержать и энергетический
материал. В средах для культивирования гетеротрофных микроорганизмов
соединения углерода в большинстве случаев являются и энергетическим
материалом. В средах для хемотрофных организмов эту роль выполняют
минеральные соли. я
По составу принято выделять естественные, или натуральные среды,
неопределенного состава и синтетические среды. г.; -
Естественными называют среды, которые состоят из продуктов
животного или растительного происхождения. К таким средам относятся
овощные или фруктовые соки, животные ткани, молоко, отвары или экстракты
полученные из природных субстратов и т.д.
На натуральных средах хорошо развиваются многие микроорганизмы, поскольку такие среды содержат все компоненты, необходимые для роста и развития, Однако эти среды имеют сложный, непостоянный химический состав и мало пригодны для изучения обмена веществ микроорганизмов, так как у них трудно учесть потребление ряда компонентов и образования продуктов метаболизма. Натуральные среды используются главным образом для поддержания культур микроорганизмов, накопления биомассы и для диагностических целей. К числу натуральных сред, широко применяемых в лабораторной практике, относятся мясопептонный бульон, неохмеленное пивное сусло, дрожжевая и картофельная среды, почвенный экстракт.
Синтетические среды- это среды, в которые входят лишь соединения определенного химического состава, взятые в точно указанных количествах. Синтетические среды широко используются при исследовании обмена веществ, физиологии и биохимии микроорганизмов. Для разработки состава синтетических сред, обеспечивающих рост микроорганизмов или усиленный биосинтез какого-либо продукта жизнедеятельности, необходимо знать особенности обмена веществ данного организма и потребности его в источниках питания. В настоящее время в распоряжении микробиологов имеется достаточное количество синтетических сред, не уступающих по своим качествам натуральным средам неопределенного состава. Синтетические среды могут иметь относительно большой набор компонентов, но могут быть и довольно простыми по составу.
Наряду с натуральными и синтетическими средами выделяют так называемые полусинтетические среды. Главными компонентами полусинтетических сред являются соединения известного химического состава - углеводы, соли аммония, фосфаты и т.д. Однако в их состав всегда включаются вещества неопределенного состава, такие как дрожжевой автолизат, почвенный экстракт или гидролизат казеина. Эти среды находят широкое применение в промышленной микробиологии для получения аминокислот, витаминов, антибиотиков и других важных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.
По назначению различают элективные и дифференциально-диагностические (индикаторные) среды.
Элективные среды предназначены для выделения микроорганизмов из мест их естественного обитания. Они обеспечивают преимущественное развитие определенной группы микроорганизмов, для которой характерна общность физиологических свойств.
Дифференциально-диагностические (индикаторные) среды дают возможность быстро отличить одни виды микроорганизмов от других или выявить некоторые их особенности. Примером индикаторной среды для выявления бактерий кишечной группы в естественных субстратах может служить агарированиая среда Эндо. Бактерии рода Escherichia на этой среде образуют розовые и малиновые колонии с металлическим блеском, а бактерии рода Salmonella - бесцветные.
При определении видовой принадлежности бактерий используют рН-индикаторные среды, в состав которых входит один из индикаторов -нейтральный красный (0,0005%), феноловый красный (0,005%) или бром тимоловый синий (0,0005%). Если развитие микроорганизмов сопровождается образованием кислоты или щелочи, цвет индикатора изменяется. Дифференциально-диагностические среды особенно широко применяются в санитарной и медицинской микробиологии для быстрой идентификации определенных групп микроорганизмов.
По физическому состоянию различают жидкие, сыпучие и плотные среды.
Жидкие среды широко применяют для выяснения физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов, для накопления биомассы или продуктов обмена, а также поддержания и хранения многих микроорганизмов, плохо развивающихся на плотных средах.
Сыпучие среды применяют главным образом в промышленной микробиологии для культивирования некоторых продуцентов физиологически активных соединений, а также в коллекциях для сохранения культур микроорганизмов. К таким средам относятся, например, разваренное пшено, отруби и др.
Плотные среды используются для выделения чистых культур, в диагностических целях для описания колоний, для определения количества микроорганизмов, их антибиотической активности, для хранения культур в коллекции и к ряде других случаев. С целью уплотнения сред применяют агар или желатин. Плотной основой могут служить пластинки силикагеля, которые пропитывают питательной средой.
Агар используют для уплотнения сред особенно часто. Он представляет собой сложный полисахарид, в состав которого входит агароза и агаропектин. Кроме того, агар включает небольшое количество легко ассимилирующих веществ и различные соли. Агар получают из водорослей и выпускают в виде пластин, стебельков или порошка. Агар удобен тем, что большинство микроорганизмов не используют его в качестве субстрата для роста. В воде он образует гель, который плавится примерно при 100°С и затвердевает при температуре 40°С. Поэтому на агаризованных средах можно культивировать значительную часть известных в настоящее время микроорганизмов. При остывании агаризованных сред образуется конденсационная вода. Чем меньше концентрация агара, тем больше выделяется воды. Поэтому при выращивании микроорганизмов на поверхности агаризованных сред в чашках Петри с целью получения изолированных колоний чашки помещают в термостат крышками вниз. В противном случае на внутренней стороне крышки скапливается конденсат, который, стекая на поверхность среды, мешает получению изолированных колоний.
Чаще всего агар добавляют к средам в количестве 2-2,5%. Среду с агаром нагревают на кипящей водяной бане до полного его расплавления. Если предполагают выращивать микроорганизмы на скошенной агаризованной среде в пробирках, то каждую пробирку заполняют средой не более чем на 1/3. Чтобы среда не подсыхала, ее скашивают после стерилизации, перед посевом. Для этого пробирки с расплавленной на кипящей водяной бане средой устанавливают в наклонном положении и дают среде застыть. Скошенная агаризованная среда не должна доходить до ватной пробки на 4-6 см. Среду, предназначенную для культивирования бактерий в чашках Петри, разливают по 20-25 мл в пробирки большего объема или стерилизуют в колбах. В последнем случае агар до стерилизации не расплавляют.
Желатин - это экстракт, получаемый из субстратов богатых коллагеном -белком костей, хрящей, сухожилий, чешуи. Образуемый желатином гель плавится при температуре 25 С, которая ниже обычной температуры инкубации многих микроорганизмов (30-37°С). Кроме того, желатин разжижается протеолитическими ферментами, которые многие микроорганизмов выделяют в среду. Эти свойства желатина ограничивают ее применение в качестве уплотняющего средства. Желатин используют главным образом в диагностических целях - для выявления протеолитической активности микроорганизмов, а также для получения гигантских и глубинных колоний дрожжей. Желатин добавляют к жидким средам в количестве 10-15%, оставляют ее набухать 10-15 мин и нагревают на водяной бане до полного растворения. Все среды с желатином стерилизуют при 0,05 МПа в течение I 5 мин или дробно.
Кремнекислый гель (силикагель) - используют как твердую основу для синтетических сред строго определенного состава, поскольку он является веществом неорганической природы.
-
-
14.06.2010 в 22:29Культивирование микроорганизмов можно проводить поверхностным или глубинным, периодическим или непрерывным методами, в аэробных или анаэробных условиях. Большое значение при выборе способа культивирования имеет отношение выбранного для культивирования микроорганизма к молекулярному кислороду и конечная цель культивирования: накопление биомассы или получение определенного метаболита (спирта, кислоты, фермента и т.д.).
-
-
14.06.2010 в 22:29В этом случае микроорганизмы выращивают на поверхности плотной, сыпучей среды или в тонком слое жидкой среды, и микроорганизмы получают кислород непосредственно из воздуха. При поверхностном культивировании важно увеличить площадь соприкосновения среды с воздухом. В жидких средах аэробные микроорганизмы часто растут, образуя на поверхности пленку. Факультативные анаэробы развиваются не только на поверхности, но и в толще жидкой среды, вызывая более или менее равномерное ее помутнение. На сыпучих средах поверхностным методом получают ферментные препараты. Поверхностное культивирование микроорганизмов применяется как в лабораторных условиях, так и в промышленности.
-
-
14.06.2010 в 22:31Все способы культивирования аэробных микроорганизмов сводятся к увеличению поверхности соприкосновения питательной среды с кислородом воздуха. Следует иметь в виду, что при глубинном культивировании в жидких средах микроорганизмы используют растворенный кислород. Вместе с тем растворимость кислорода в воде невелика, поэтому, чтобы обеспечить рост аэробных микроорганизмов в толще среды, ее необходимо постоянно аэрировать (подводить кислород в глубь жидкой среды). Сочетание питательной среды и растущих в ней микроорганизмов называют культуральной жидкостью.
Наиболее широко распространенный в лабораторной практике способ глубинного культивирования - выращивание на качалках, обеспечивающих встряхивание, или вращение колб или пробирок со скоростью 100-200 об/мин и более. Чем больше скорость вращения, тем больше соприкосновение среды с воздухом и выше насыщение ее кислородом. Увеличить аэрацию среды при работе на одной и той же качалке можно уменьшением объема среды или применением колб с отбойниками - вдавлениями внутрь в виде 4-8 отростков 2-3 см длинной.
Интенсивность аэрации при выращивании микроорганизмов на качалках характеризуют, как правило, скоростью поглощения кислорода водным раствором сульфита. Однако сульфитный метод не дает возможности определить концентрацию кислорода в культуральной жидкости. Концентрацию кислорода, растворенного в культуральной жидкости, определяют полярографически.
Помимо перемешивания, аэрировать культуру микроорганизмов можно продуванием через толщу среды стерильного воздуха. Этот способ используется в лабораторных исследованиях, но особенно широкое применение он нашел в промышленной микробиологии при получении биомассы и различных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов - антибиотиков, ферментов, кислот.
Преимущества глубинного культивирования заключаются в том, что этот способ не требует больших площадей и громоздкого оборудования, объем ферментаторов можно увеличить за счет увеличения высоты. Преимуществами являются также простота обслуживания, возможность автоматизации, а главное, удобство выделения целевого продукта из культуральной жидкости.
Глубинное культивирование микроорганизмов может быть периодическим и непрерывным. При периодическом методе культивирования Весь объем питательной среды засевают чистой культурой, и выращивание ведут в оптимальных условиях определенный период времени до накопления нужного количества целевого продукта. Поскольку культивирование ведется на ненозобновляемой питательной среде (в стационарных условиях), клетки все время находятся в меняющихся условиях. Сначала они имеют в избытке все питательные вещества, затем постепенно наступает недостаток питания и (правление вредными продуктами обмена. В связи с этим культура в своем развитии проходит четыре фазы роста и размножения, в течение которых изменяются скорость размножения, морфологические и физиологические свойства (рис. 1).
Первая стадия - лаг-фаза, или фаза задержки роста, следует непосредственно за внесением посевного материала в питательную среду. В этой фазе микроорганизмы не размножаются, а приспосабливаются к среде, происходит повышение содержания нуклеиновых кислот в клетках, увеличение их размера. Эта стадия является подготовкой к дальнейшему интенсивному синтезу белка клеткой, т.е. ее росту и размножению.
втория стадия - фаза логарифмического роста (экспоненциальная) характеризуется высокой скоростью размножения клеток, так как в среде много питательных веществ и мало вредных продуктов обмена. Время, необходимое для удвоения числа клеток, называется продолжительностью генерации. В благоприятных условиях клетки бактерий делятся каждые 20-30 мин, их число увеличивается в геометрической прогрессии (1, 2, 4, 8, 16 и т.д.).
Третья стадия -стационарная (фаза зрелости), когда размножение микроорганизмов замедляется, и скорости размножения и отмирания уравновешиваются, в результате чего число клеток остается постоянным.
Четвертая стадия - фаза отмирания, когда начинается гибель клеток и их количество снижается за счет отмирания и автолиза (самопереваривания).
Периодическое культивирование осуществляется во многих производствах, основанных на жизнедеятельности микроорганизмов.
Недостатком периодического культивирования являются нерациональные затраты времени на прохождение всех четырех стадий развития культуры, причем период самой активной жизнедеятельности - фаза логарифмического роста - занимает небольшую часть производственного цикла.
В течение последних тридцати лет все большее значение приобретает метод непрерывного культивирования микроорганизмов, который состоит в том, что культура находится в специальном аппарате, куда постоянно притекает свежая питательная среда и с такой же скоростью отводится культуральная жидкость. Посевной материал выращивается до стадии логарифмического роста и вносится в питательную среду. Длительность периода погарифмического роста зависит от количества питательных веществ в среде, а также от количества вредных продуктов обмена, выделяемых клеткой.
При большой скорости притока среда быстро обновляется, питательные вещества не успевают накопиться, и культура поддерживается сколь угодно долго в активном состоянии, не достигая стадии отмирания. Несмотря на значительное аппаратное усложнение технологического процесса, метод непрерывного культивирования имеет ряд преимуществ по сравнению с периодическим способом. В последние годы активно разрабатывается и применяется метод непрерывного культивирования клеток микроорганизмов в иммобилизованном (прикрепленном) состоянии - на пленках, гранулах, волокнах специально подобранных синтетических полимерных материалов. Иммобилизованные клетки микроорганизмов функционируют многократно и в течение длительного времени сохраняют высокую биохимическую активность.
Непрерывное культивирование очень перспективно и широко используется в пищевой и микробиологической промышленности и создает возможность автоматического поддержания заданных оптимальных условий, благодаря чему обеспечивается стандартность готового продукта при наименьших затратах.
-
-
14.06.2010 в 22:32Жизнь микроорганизмов непрерывно связана с окружающей средой. С одной стороны, деятельность микроорганизмов значительно изменяет окружающую среду в результате использования питательных веществ и выделения продуктов обмена; с другой - интенсивность обменных процессов в клетке во многом зависит от условий окружающей среды. Наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой называется экологией. Различные виды организмов образуют сложные сообщества -биоценозы, представляющие собой не случайное скопление организмов, а организованную систему. Состав и характер биоценоза определяются свойствами окружающей среды и взаимоотношениями, существующими между представителями отдельных видов.
Отдельные свойства среды обитания, воздействующие на микроорганизмы, называются экологическими факторами. Некоторые из них необходимы клетке, а некоторые наоборот, вредны - могут приостановить их рост и размножение, а также привести клетки к гибели. Под воздействием экологических факторов возможен и мутагенез, т.е. изменение наследственных свойств клетки.
Экологические факторы весьма многообразны и изменчивы, поэтому
микроорганизмы постоянно адаптируются (приспосабливаются) к ним и регулируют свою жизнедеятельность в соответствии с их изменениями.
Микроорганизмы обладают исключительной приспособляемостью к внешним
условиям. Некоторые микроорганизмы переносят неблагоприятное воздействие
ряда экологических факторов, образуя споры и другие покоящиеся формы.
Интенсивное или длительное воздействие неблагоприятных факторов
может вызвать летальный (смертельный) эффект, т.е. привести к гибели клетки.
Гибель микроорганизмов - это необратимая утрата способности к росту и
размножение. Многие повреждения, возникающие в клетках, которые с
течением времени могут привести их к гибели, могут быть ликвидированы в
определённых условиях и тогда способность к росту и размножению
восстанавливается. Это явление называется реактивацией микроорганизмов,
оно наблюдается, например, после воздействия некоторых видов лучистой
энергии высокой температуры.
Экологические факторы имеют разную природу специфику действия подразделяются на абиотические (факторы неживой природы), абиотические (факторы живой природы), и антропогенные (все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы кик среды обитания).
По отношению к каждому фактору можно выделить три кардинальные точки определяющие не только интенсивность их роста, но и возможность их существования: минимум - ниже которого рост не происходит; максимум -выше которого он практически прекращается, и оптимум, при котором рост микроорганизмов проявляется наиболее интенсивно.
-
-
14.06.2010 в 22:32Абиотические факторы - это физико-химические условия среды обитания. К ним относятся температура, влажность среды, осмотическое давление, различные виды лучистой энергии, концентрация водородных ионов, кислорода.
Прокариоты (бактерии) способны существовать в гораздо большем диапазоне изменений среды обитания, чем эукариоты (мицелиальные грибы и Дрожи).
-
-
14.06.2010 в 22:33Важнейшим фактором внешней среды является температура. Она определяет скорость размножения микроорганизмов, а также интенсивность протекания химических реакций, процессов обмена веществ в клетках. При переходе к крайним температурам жизненные процессы сначала замедляются, а пнем или совсем приостанавливаются, и жизнь переходит в скрытую форму, или вообще прекращаются.
По отношению к температуре микроорганизмы подразделяют на три группы психрофилы, мезофилы и термофилы.
Пспхрофилы или холодолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно низких температурах. Оптимальная температура их развития от 10 до15 С , максимальная около 30°С и минимальная - от минус 10 до 0°С. к ним относятся в основном обитатели холодных источников, северных морей, обитатели почв полярных стран, микроорганизмы, развивающиеся в холодильниках на охлажденных продуктах и вызывающие их порчу. К ним относятся многие светящиеся морские бактерии.
Мезофилы - предпочитают средние температуры. Для них оптимум
25-40°С, максимум - в пределах 45-5.0°С. Мезофилы - наиболее
распространенная в природе группа микроорганизмов, обитающих в воде,
воздухе, почве, в живых организмах. Мезофилами являются представители
дрожжей, мицелиальных грибов, молочнокислых бактерий, кишечной группы
бактерий, стафилококки, фекальные стрептококки и многие другие.
Возбудители порчи пищевых продуктов, пищевых отравлений и заболеваний человека в основном являются мезофилами.
Термофилы - теплолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно высоких температурах. Оптимальная температура их развития 50-60°С, максимальная - 70-80°С, минимальная - около 30°С. термофилы довольно широко распространены в природе. Они могут обитать в горячих источниках, в почвах и водоемах жарких стран, в песках пустынь, в кишечнике человека и животных, так как большинство термофилов образуют устойчивые споры.
Многообразие существующих форм микроорганизмов и их различное отношение к высокой температуре привело к разнообразию классификаций. Согласно одной из последних (4), было предложено разделить термофилы на три основные группы;
1. Строгие или облигатные, термофилы, которые обнаруживают оптимум роста при температуре от 65 до70С, но не растут при температурах ниже 40-42°С.
2. Факультативные (условные) термофилы, имеющие максимальную температуру роста между 50 и 65°С и способные также к размножению при комнатной температуре.
3. Термотолерантные микроорганизмы, имеющие максимальную температуру роста при 40-50°С, но растут они также и при комнатной теммпературе.
Однако предложенная классификация термофильных микроорганизмов не является окончательной, т.к. в настоящее время известно много штаммов бактерий, способных развиваться при более высоких температурах, чем классические облигатные термофилы. В связи с этим, первая из предложенных гpynn дополняется и пересматривается с целью включения в нее организмов, |развивающихся при температуре выше 70°С. Поэтому многие исследователи отмечают известную условность существующих схем разделения термофилов на отдельные группы.
С жизнедеятельностью термофилов связано явление термогенеза (самосогревания) больших скоплений органических веществ (навоза, торфа, сена, силоса, зерна, хлопка, круп, муки и др.). Термофилы встречаются в продуктах, прошедших тепловую обработку (в консервном, в сахарном и др. производствах). К термофилам и психрофилам относятся в основном бактерии.
Высокие температуры микроорганизмы переносят значительно хуже, чем низкие. Повышение температуры выше максимальной всегда приводит к гибели клетки. Большое значение имеет не только степень нагревания, его продолжительность, но и вид микроорганизма , а также химический состав и pН субстрата (питательной среды) и др.
Неспороносные бактерии при нагревании влажных субстратов до 60-70°С
отмирают в течение 15-30 мин, при 80-100°С - через 0,5-3 мин. Дрожжи и
мицелиальные грибы погибают уже при 50-60°С. Более устойчивыми к
нагреванию являются термофилы, обладающие повышенной
термоустойчивостью.
Термоустойчивость - способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный Максимум их развития. Термоустойчивость связана с наличием у Микроорганизмов спор.
Наиболее термоустойчивыми являются споры бактерий. Во влажной среде их гибель наступает при 120-130°С через 20-30 мин, в сухом состоянии при 160-170°С - через 1-2 ч. Термоустойчивость спор различных бактерий неодинакова. Особенно устойчивы споры термофильных бактерий (Bacillus stearothermophilus).
Время, необходимое для отмирания спор некоторых микроорганизмов при нагревании до 100°С приведено ниже, мин:
Bacillus mycoides 3-10
Bacillus subtilis 120-180
Clostridium botulinum 300-360
Clostridium sporogenes 510-540
Bacillus stearothermophilus 460-720
Споры большинства дрожжей и мицелиальных грибов по сравнению со спорами бактерий менее устойчивы к нагреванию и погибают довольно быстро при 65-80°С.
-
-
14.06.2010 в 22:34Повышение температуры среды по сравнению с оптимальной температурой оказывает на микроорганизм более неблагоприятное воздействие, чем ее понижение. Отношение различных микроорганизмов к температурам, превышающим максимальную температуру для их развития, характеризует их термоустойчивость, которая у разных микроорганизмов неодинакова. Температуры, превышающие максимальную температуру, вызывают явление "теплового шока". При непродолжительном таком воздействии клетки микроорганизмов могут реактивироваться, а при длительном - наступает их гибель.
Механизм губительного действия температур еще недостаточно ясен. С одной стороны,. известно, что нагревание вызывает денатурацию белков. Гибель микроорганизма при этом неизбежна, так как невозможно восстановить свойства белков и цитоплазмы, ЦПМ, рибосом и других структур клетки; активность ферментов, которые тоже являются белками, также необратимо теряется. С другой стороны, установлено, что на температуру денатурации белка очень сильно влияет содержание в нем воды. Чем меньше в нем воды, им более высокие температуры необходимы для его свертывания. Поэтому молодые вегетативные клетки, богатые свободной водой, погибают при нагревании быстрее, чем старые, частично обезвоженные. Высокая термоустойчивость спор бактерий обусловлена малым содержанием в них свободной воды, так как большая часть воды в спорах находится в связанном состооянии. Предохраняет споры и многослойная труднопроницаемая оболочка. Кроме того, в спорах содержится дипиколиновая кислота, которая образует Кальциевые соли, способствующие повышению устойчивости к Неблагоприятным условиям внешней среды, в том числе к повышенной Температуре.
Высокую устойчивость термофилов связывают с тем, что белки и ферменты их клеток более устойчивы к температуре по сравнению с мезофилами, благодаря чему скорость синтеза различных клеточных структур превышает скорость их разрушения под действием высоких температур.
Термоустойчивость одних и тех же микроорганизмов может изменяться в зависимости от химического состава обрабатываемой среды, ее рН, аw,присутствия защитных веществ. Например, жиры, белки предохраняют микроорганизмы от воздействия тепла.
На губительном действии высоких температур основаны многие приемы уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах, например, кипячение, варка, бланширование, обжарка, а также стерилизация и пастеризация (см. раздел).
-
-
14.06.2010 в 22:35К низкой температуре микроорганизмы более устойчивы. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибель самих клеток чаще всего не наступает, они переходят в состоянии анабиоза ("скрытой жизни"). В таком состоянии многие микроорганизмы, и особенно их споры, остаются жизнеспособными длительное время. При повышении температуры споры прорастают в вегетативные клетки и начинают активно размножаться.
Низкие температуры вызывают гибель микроорганизмов тогда, когда замерзает среда, в которой они обитают, или происходят резкие скачки температуры, например, при многократно повторяющемся замораживании и оттаивании. Причиной гибели микроорганизмов при низкой температуре является нарушение обмена веществ клетки в результате инактивирования ферментов, когда значительно замедляются внутриклеточные химические превращения веществ. Кроме того, в результате вымораживания воды, происходит повышение осмотического давления среды, а, следовательно, снижение активности воды в ней, что тоже ведет к нарушению обмена веществ.
Низкие температуры используют для сохранения скоропортящихся продуктов. Их хранят либо в охлажденном состоянии - при температуре от 10°С до -2°С, либо в замороженном виде - при температуре от - 12°С до -30°С. Гнилостные и вызывающие пищевые отравления бактерии являются мезофилами, поэтому не размножаются при 4-5°С, а патогенные не растут даже при 10°С.
Некоторые микроорганизмы временно выдерживают очень низкие температуры. Кишечная палочка и брюшнотифозная палочка в течение нескольких дней не погибают при температурах от -172°С до -190°С. Споры бактерий сохраняют способность к прорастанию даже после 10-ти часового пребывания при -252°С (температура жидкого водорода). Некоторые мицелиальные грибы и дрожжи сохраняют жизнеспособность после воздействия температуры -190°С (температура жидкого водорода) в течение нескольких дней, а споры мицелиальных грибов — в течение нескольких месяцев. В трупах мамонтов, пролежавших десятки тысяч лет в мерзлой почве, обнаружены жизнеспособные бактерии и их споры.
При охлаждении продуктов их натуральные свойства сохраняются лучше, чем при замораживании, но на них возможно постепенное развитие психрофильных микроорганизмов и порча продуктов, поэтому сроки их хранения в охлажденном виде непродолжительны. Холодильные камеры необходимо регулярно дезинфицировать и поддерживать в них определенную температуру и относительную влажность воздуха.
При замораживании погибает значительная часть микроорганизмов, обсеменяющих продукт, и при последующем хранении замороженных продуктов постепенно погибают и все остальные. Особенно губительно медленное замораживание. Замороженные продукты остаются доброкачественными более длительное время, чем охлажденные. В замороженном виде хранят плод, овощи, мясо, рыбу и т.д. Размораживать смороженные пищевые продукты следует непосредственно перед употреблением.
Большое значение в сохранении качества продуктов имеют санитарно-гигиенические условия охлаждения продуктов, хранения их в холодильниках и размораживании.
-
-
14.06.2010 в 22:36На жизнедеятельность микроорганизмов большое влияние оказывает влажность среды. Вода входит в состав их клеток (до 85%) и поддерживает тургорное давление в них. Кроме того, питательные вещества, могут проникать внутрь клетки лишь в растворенном состоянии, и в растворенном виде удаляются из клетки продукты обмена. Все химические реакции, протекающие и клетках, требуют также наличие водной среды. Поэтому, обезвоживание субстрата (продукта), и клеток микроорганизмов, приводит к задержке их развития, они остаются недеятельными, хотя и могут сохранять жизнеспособность. При увеличении влажности жизнедеятельность микроорганизмов восстанавливается.
Микроорганизмы в зависимости от их отношения к влажности среды делятся на гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбииые) и ксерофиты (сухолюбивые). Большинство бактерий и дрожжей гидрофиты, Многие мицелиальные грибы - мезофиты, но среди них встречаются как гидрофиты, так и ксерофиты. Для бактерий минимальная влажность субстрата, частности в пищевых продуктов, при которой они еще могут развиваться, составляет 20-30%, для мицелиальных грибов - 11-13% т.е. они могут расти на едва увлажненных субстратах.
Для развития микроорганизмов важна не абсолютная величина, т.е. общее содержание влаги в субстрате, а ее доступность. Химически связанная вода, например, в коллоидах клетки (белках, полисахаридов и других), недоступна для микроорганизмов, в частности она не может служить растворителем питательных веществ. Микроорганизмы развиваются только при наличии доступной влаги. Доступность, содержащейся в субстрате (продукте), влаги носит название активности воды - (aw). Этот показатель выражает отношение давления паров воды над данным субстратом (Р) к давлению паров воды над чистой водой (Р0) при одной и той же температуре:
aw=P/P0 Значение активности воды aw лежит в интервале от 0 до 1 и характеризует относительную влажность субстрата. Активность дистиллированной воды равна 1, активность воды абсолютно обезвоженного вещества равна 0.
Показатель активности воды является более надежной характеристикой
качества влаги, необходимой для роста микроорганизмов, чем абсолютная
величина влажности субстрата (продукта), которая изменяется в зависимости от
относительной влажности воздуха. Микроорганизмы могут осуществлять
жизнедеятельность при aw =0,999...0,62. Более низкая активность воды в
субстрате задерживает развитие микроорганизмов. Для каждого
микроорганизм существуют минимальные значения aw (критический предел),
ниже которых его развитие прекращается. Для большинства бактерий, в том
числе и спорообразующих, aw =0,95... 0,90, за исключением галофилов
(солелюбивых), у котбрых aw=0,75. Для большинства дрожжей ам, =0,88 , за
исключением осмофилов, Для которых aw =0,8, за исключением ксерофитных, у
которых ап, =0,65. Таким образом, чтобы затормозить развитие большинства бактерий в продукте и предотвратить его порчу, активность воды в нем следует снизить до 0,8; для предотвращения развития дрожжей - до 0,7; мицелиальных грибов - до 0,6.
Существуют различные пути снижения активности воды с целью сохранения пищевых продуктов от микробной порчи: сушка, вяление, добавление в продукт различных растворимых веществ (сахара, соли), а также замораживание.
Сушке, вялению подвергают овощи, фрукты, мясо, рыбу, ароматические травы. В сухом виде хранят муку, крупу, молоко и др. т.к. сухие продукты всегда содержат значительное количество жизнеспособных микроорганизмов, среди которых могут быть и патогенные формы.
В высушенном состоянии многие микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени. Например, брюшно¬тифозные бактерии, многие стафилококки и микрококки, молочнокислые Бактерии могут сохраняться в сухом виде неделями и месяцами, а уксуснокислые бактерии отмирают быстро. Устойчивые к высушиванию многие дрожжи, и особенно споры бактерий и мицелиальных грибов; в высушенном состоянии споры сохраняют способность к прорастанию в течение десятков лет.
На этом свойстве основано хранение производственных культур микроорганизмов. Например, широко применяют сухие закваски молочнокислых бактерий в производстве кисломолочных продуктов маргарина, в медицине. До двух лет сохраняют активность и часто применяются сушеные дрожжи в производстве пива, хлеба.
Однако, для сохранения сухих продуктов и чистых культур микроорганизмов без порчи необходимо поддерживать определенное значения темнературы и относительной влажности воздуха в складских помещениях.
В противном случае поверхность продукта увлажняется, что способствует развитию находящихся на нем микроорганизмов.
При хранении и перевозке высушенных продуктов необходимо принимать меры для предупреждения изменения их влажности: соблюдать установленные режимы хранения, а также упаковывать продукты в специальную тару, что предохраняет их, кроме того, от инфицирования микроорганизмами извне.
При сублимационной сушке (высушивание под высоким вакуумом в замороженном состоянии) качество и пищевая ценность продуктов (витамины, вкусовые и биологические достоинства) сохраняются значительно лучше. Однако микроорганизмы хорошо переносят такое высушивание и даже после многолетнего пребывания в этом состоянии сохраняют жизнеспособность. Поэтом к продуктам, подвергающимся такой обработке, следует предъявлять строгие санитарно-гигиенические требования.
-
-
14.06.2010 в 22:37Для жизнедеятельности микроорганизмов большое значение имеет осмотическое давление среды, которое определяется концентрацией растворённых в ней веществ. В естественных средах обитания (воде, почве) микроорганизмы встречаются с различным содержанием растворенных веществ, а следовательно, и с различным осмотическим давлением, Например, в воде пресных водоемов осмотическое давление значительно ниже, чем в соленых и т.п.
В зависимости от среды обитания внутриклеточное осмотическое давление у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. У многих бактерий, в том, числе у возбудителей порчи пищевых продуктов, оно составляет 0,5 - 1,5Мпа, у почвенных бактерий - 5-8Мпа, у обитателей соленых озер и солончаковых почв - 10 МПа, у некоторых мицелиальных грибов (рода Aspergillus) оно достигает 20-25 МПпа. Осмотическое давление внутри клетки микроорганизма несколько выше, чем во внешней среде. Это является условием нормальной жизнедеятельности организмов. Поддержание клетками оптимального для жизнедеятельности данного микроорганизма осмотического
давления происходит благодаря их способности к осморегуляции. В результате осморегуляции сохраняется его жизнеспособность, даже если осмотическое давление во внешней среде колеблется в относительно широких пределах.
Функцию осморегуляции осуществляет механизм активного транспорта веществ. Изменение привычной концентрации среды, а, следовательно, и осмотического давления субстрата может привести к нарушению обмена веществ в клетках микроорганизмов, к приостановке их жизнедеятельности, а иногда и к их гибели.
При попадании микроорганизмов в субстрат с ничтожно малой концентрацией веществ (например, в дистиллированную воду) в их клетках наблюдается пазмоптиз (чрезмерное насыщение цитоплазмы водой), что приводит к разрыву ЦПМ и клеточной стенки, и клетка погибает. При попадании микроорганизмов в субстрат с концентрацией веществ выше оптимальных значений в их клетках наступает плазмолиз (обезвоживание цитоплазмы), ее объем уменьшается, что влечет повреждение ЦПМ. При плазмолизе в клетках приостанавливается обмен веществ, они переходят в состояние анабиоза, в котором одни микроорганизмы могут длительно сохраняться, не теряя жизнеспособности, а другие погибают. На этом основаны некоторые способы сохранения различных продуктов с помощью концентрированных растворов сахара или соли.
Одни микроорганизмы могут расти в очень разбавленных растворах, другие - даже в насыщенных растворах поваренной соли. Микроорганизмы, способные существовать в субстратах с высоким осмотическим давлением, называют осмофшами. Большинство природных сред обитания с высоким осмотическим давлением содержит высокие концентрации солей (особенно NaCl). Микроорганизмы, которые растут в таких средах, называют галофилами. Они представлены двумя основными типами: умеренными и крайними галофилами. Умеренные галофилы могут развиваться при концентрации соли I - 2%, хорошо растут в средах с содержанием соли 10%, и могут выносить даже содержание соли в среде 20%. Крайние галофилы не развиваются при содержании соли ниже 12-15%, и могут хорошо расти при концентрации соли в среде 30% (насыщенный раствор).
Большинство микроорганизмов обладают слабой устойчивостью к повышенному (свыше 5%) содержанию соли в среде. Размножение многих микроорганизмов замедляется уже при концентрации NaCl 1-3%, а прекращается размножение у кишечной палочки при содержании соли 4-5%, у гнилостных бактерий - при 5-10%. Размножение некоторых патогенных микроорганизмов (например, возбудителя ботулизма) приостанавливается при концентрации NaCl 6-10%, но даже при содержании соли в среде 20% многие из них сохраняют жизнеспособность, переходя в состояние анабиоза.
Концентрация соли, необходимая для подавления развития микроорганизмов, изменяется в зависимости от других условий среды, в частности от ее реакции (рН). Развитие дрожжей в соленых продуктах подавляется в кислой среде при содержании соли 14%, а в нейтральной - только при 20%. Имеет значение и температура. При понижении температуры угнетающее влияние соли усиливается. Например, для угнетения роста мицелиальных грибов при температуре 0°С достаточно 8% соли, а при 20°С необходимо 12%. Имеются сведения об усилении действия NaCl в присутствии других соединений, в частности нитратов и нитритов.
Подавляющее воздействие соли на рост микроорганизмов обусловлено не только повышением осмотического давления. При высоких концентрациях в субстрате поваренная соль оказывает токсическое действие на микроорганизмы: подавляются процессы дыхания, нарушаются функции клеточных мембран и др.
Неспособность большинства микроорганизмов расти на средах с ВЫСОКИМИ концентрациями солей или сахара успешно используется в пищевой промышленности для консервирования различных продуктов. В отличие от поваренной соли, растворы сахара являются для многих микроорганизмов хорошей питательной средой, и гибель микроорганизмов наступает лишь при концентрациях сахара в растворе выше 65-70%.
Применение концентрированных растворов сахара или соли для сохранения ягод, плодов, овощей, мяса, рыбы и др. фактически является процессом сушки продукта посредством осмоса, так как продукты погружают в растворы сахара или соли, где активность воды меньше ее активности пищевых продуктов. При этом одновременно возникают два противотока: из растворов в продукт диффундирует растворенное вещество (соль, сахар), а из продукта в раствор - вода. В продукте происходит снижение активности воды, что делает среду неблагоприятной для развития микроорганизмов и предотвращает порчу продукта.
Поскольку многие микроорганизмы, в том числе и болезнетворные, в плазмолизированном состоянии длительное время не погибают, приостанавливается лишь их активная жизнедеятельность, к перерабатываемому сырью необходимо предъявлять строгие санитарно-гигиенические требования.
Порча соленых товаров (рыбы, солонины и др.) под влиянием галофильных и солеустойчивых микроорганизмов - явление нередкое. Примером может служить покраснение крепкосоленой рыбы - дефект, называемый фуксином, который вызывается неспороносной бактерией Нalobacterium salinarium, обладающей красным пигментом. Эта галофильная бактерия заносится в продукт с солью. Соленые товары следует хранить при низких температурах, чтобы задержать развитие на них микроорганизмов.
Порчу меда, варенья, джема и других сахаросодержащих продуктов с концентрацией сахара до 90% вызывают осмофильные дрожжи (забраживание продуктов) и мицелиальные грибы (плесневение продуктов).
Порчу многих продуктов, прошедших тепловую обработку вызывают осмофильные теплоустойчивые (выдерживающие пастеризацию продуктов) дрожжи; порча может явиться и результатом вторичного инфицирования продуктов микробами из вне. Для предотвращения этого следует разливать продукт в горячем виде в стерильную тару, герметично укупоривать ее и хранить при пониженной температуре.
-
-
14.06.2010 в 22:37Концентрация водородных ионов (рН) в среде обитания является важным фактором, определяющим возможность роста и размножения микроорганизмов. Водородный показатель реакции среды рН показывает степень её кислотности (рН от 7 до 1) или щелочности (рН от 7 до 14). Нейтральная реакция среды соответствует рН 7.
В природных условиях прокариоты (бактерии) могут развиваться в диапазоне рН от 1 до 11. В зависимости от отношения к рН среды их можно разделить на три группы: нейтрофилы, ацидофилы и алкалофилы.
Нейтрофилы предпочитают нейтральную реакцию среды, оптимальный рН для их роста составляет 6,8-7,3°, минимальный -4°, максимальный-9. Подавляющее большинство бактерий относятся к нейтрофилам (гнилостные бактерии, возбудители отравлений, бактерии группы кишечной палочки и др.).
Ацидофилы (кислотолюбивые) развиваются при оптимальном рН 4 и выше (уксуснокислые и другие бактерии, процидурующие органические кислоты).
Алакалофилы (щелочелюбивые) развиваются при оптимальном рН 9 и выше (некоторые представители бактерий кишечной группы - холерный вибрион и др.).
Споры бактерий обычно более устойчивы к изменениям рН, чем вегетативные клетки.
У большинства эукариот (мицелиальные грибы и дрожжи) оптимальный рН для их роста равен 4,5 - 6. Минимум рН для дрожжей составляет 3, для грибов - 1,5; максимальный для дрожжей - 8,5°, для грибов -10, т.е. мицелиальные грибы могут расти в более широком диапазоне рН, чем дрожжи.
Указанные предельные значения рН могут значительно колебаться в зависимости от других условий среды. В кислой среде усиливается действие других неблагоприятных факторов.
Если рН не соответствует оптимальной величине, то микроорганизмы не могут нормально развиваться даже при наличии всех необходимых мигательных веществ, так как рН оказывает большое влияние на активность ферментов клетки и проницаемость её стенки.
Для бактерий кислая реакция среды более опасна, чем щелочная. Особенно неблагоприятна среда для развития гнилостных бактерий, оптимальный рН которых лежит в слабощелочной области (рН 7,5).
Губительное действие на микроорганизмы некоторых органических кислот (например, уксусной, бензойной, масляной) может быть обусловлено не только неблагоприятной концентрацией водородных ионов, но и токсичностью недиссоциированных молекул кислот. Установлено, например, что уксусная кислота в количестве 0,5-2% оказывает бактерицидное действие. Молочнокислый стрептококк прекращает размножаться в субстрате, содержащем молочную кислоту, при рН 4,7-4,4, а в присутствии уксусной - при рН 5,1-4,8.
Неодинаковое отношение микроорганизмов к реакции среды является одной из причин, наблюдаемой в природных условиях смены одних форм микроорганизмов другими. Зная, отношение различных микроорганизмов к реакции среды, и регулируя рН, можно подавлять или стимулировать их развитие, что имеет большое практическое значение. Так, неблагоприятное действие кислой среды на гнилостные бактерии положено в основу хранения некоторых пищевых продуктов в маринованном и квашеном виде.
-
-
14.06.2010 в 22:38Молекулярный кислород является одним из важнейших факторов внешней среды, определяющим направление биохимических реакций, осуществляемых микроорганизмами в энергетическом обмене. Отношение микроорганизмов к содержанию кислорода в среде определяется наличием у тех или иных окислительно-восстановительных ферментов, ответственных за энергетический обмен.
Окислительно-восстановительные условия в среде характеризуются окислительно-восстановительным потенциалом -rH2 выражающим степень аэробности среды, или степенью насыщения ее кислородом.
В среде, окислительные свойства которой соответствуют насыщению её кислородом, rH2 равен 41. В среде с высокими восстановительными условиями, соответствующими насыщению среды водородом, rH2 равен 0. При равновесии окислительных и восстановительных процессов в среде rH2 ниже 28, то это указывает на большую или меньшую восстановительную способность среды, а выше 28 - не её окислительную способность.
Облигативные анаэробы живут при rH2 от 0 до 12-14; факультативные анаэробы - при rH2 от 0 до 20-30.
Для аэробов нижний предел rH2 около 12-15, а значение rH2 выше 30 неблагоприятно и для них.
Окислительно-восстановительный потенциал среды влияет не только на рост и размножение микроорганизмов, но и на их биохимическую активность.
Регулируя окислительно-восстановительные условия среды, можно затормозить или вызвать активное развитие той или группы микроорганизмов. Возможно, например, вызвать рост анаэробов в присутствии воздуха путём добавления редуцирующих веществ, снижающих окислительно-восстановительный потенциал среды. И наоборот, можно культивировать аэробы в анаэробных условиях, повысив rH2 среды, вводя в неё вещества, обладающие окислительными свойствами.
В процессе жизнедеятельности микроорганизмы могут изменять окислительно-восстановительный потенциал среды, выделяя в неё различные продукты обмена.
При консервировании, например, грибов в домашних условиях для предотвращения развития возбудителя ботулизма, который является строгим анаэробом, и споры которого попадают на грибы из почвы, банки следует заполнять не полностью, а оставлять некоторое воздушное пространство. Тогда имеющий 02 будет препятствовать прорастанию спор. В виноделии для предотвращения развития аэробных микроорганизмов-вредителей (пленчатые дрожжи, уксуснокислые бактерии) необходимо следить за полным заполнением емкостей с вином с целью предотвратить поступление необходимого для их развития 02.
-
-
14.06.2010 в 22:38Воздействие на микроорганизмы различных форм лучистой энергии, представляющих собой электромагнитные колебания с различной длиной полны, проявляется по-разному. Биологическое действие излучений зависит от длины волны. Чем она короче, тем в ней больше заключено энергии, тем сильнее воздействие на организм. В основе действия лежат те или иные химические и физические изменения, происходящие в клетках микроорганизмов и в окружающей среде. Изменения могут быть вызваны только поглощёнными лучами. Следовательно, для эффективности облучения большое значение имеет проникающая способность лучей.
К электромагнитным излучениям с разной длиной волн относятся: ионизирующие излучения (космические, рентгеновские лучи и радиоактивные излучения), ультрафиолетовые лучи, видимый свет, радиоволны.
-
-
14.06.2010 в 22:39К ним относятся космические, рентгеновские лучи и радиоактивное
излучения (альфа-, бетта- и гамма- лучи), возникающие при распаде радиоактивных
элементов. Они имеют наиболее короткую длину волны и обладают в
проникающей способностью.
Эффект воздействия ионизирующих излучений на микроорганизмы
зависит от дозы облучения (количества поглощённой энергии). В малых дозах
пи лучи действуют стимулирующе - повышают интенсивность жизненных
процессов, повышение дозы приводит к возникновению мутаций, а дальнейшее
увеличение дозы - к гибели. Микроорганизмы по сравнению с организмами менее чувствительны к ионизирующим излучениям. Гибель микроорганизмов происходит при дозах облучения, в сотни и тысячи раз превосходящих смертельную дозу для животных.
Губительное действие ионизирующих излучений обусловлено рядом факторов. Они вызывают радиолиз воды в клетках и субстратах. При этом образуются свободные радикалы, атомарный водород, перекиси. Эти соединения, обладая высокой химической активностью, вступают во взаимодействие с другими веществами, и возникает большое количество химических реакций, несвойственных нормально живущей клетке. В результате наступает глубокое нарушение обмена веществ, разрушаются ферменты, изменяются внутриклеточные структуры. Особой чувствительностью обладает ДНК, что и приводит к мутациям. В субстратах накапливается токсичное для микроорганизмов вещества, которые угнетают их развитие.
Устойчивость различных микроорганизмов к этим видам излучений неодинакова. Наиболее чувствительны грамотрицательные бактерии (например, кишечная палочка, протей, сальмонеллы - возбудители пищевых отравлений, гнилостные бактерии рода Pseudomonas - возбудители порчи рыбных и мясных продуктов). Слабой устойчивостью отличаются психрофильные бактерии. Более устойчивы грамположительные бактерии, особенно некоторые микрококки (Micrococcus radiodurans) и споры бактерий родов Bacillus и Clostridium, которые в 10-12 раз устойчивее, чем вегетативные клетки. Чувствительность мицелиальных грибов и некоторых видов дрожжей к ионизирующим излучениям приближается к радиоустойчивости бактериальных спор.
Ионизирующие излучения, особенно гамма-лучи, нашли широкое применение в медицине для обеззараживания воды. В пищевой промышленности используется обработка продуктов низкими дозами -облучения, например, обработка поверхности упакованного хлеба, ягод, скоропортящихся плодов, картофеля, мяса, рыбы с целью частичного уничтожения микроорганизмов в продуктах.
Установлено, что микроорганизмы способны восстанавливать лучевые повреждения. Темп и характер репарации определяются видовыми особенностями микроорганизмов, их физиологическим состоянием, а также неличиной поглощённой дозы и мощностью дозы -излучения.
В настоящее время диапазон использования ионизирующих излучений всё расширяется. Их используют для задержки прорастания картофеля и овощей, дезинфекции зерна и зернопродуктов, сухофруктов; ускорения или замедления созревания плодов и в других целях.
Наиболее приемлемы для этих целей -лучи, обладающие наибольшей проникающей способностью и не вызывающие при облучении появления в продукте "наведённой" радиации.
Источником излучения для радиационной обработки продуктов служат преимущественно радиоактивные изотопы 60Со и 137Cs.
При обработке пищевых продуктов радиобиологический эффект зависит от состава микрофлоры, её численности, химического состава и агрегатного состояния продукта, поглощённой дозы и мощности дозы.
Применительно к радиационной обработке МАГАТЭ предложены специальные термины: радисидация (4-6кГр), радуризация (6-10кГр) и радаппертизации (10-50кГр).
Радуризация - это обработка пищевых продуктов в дозах, достаточных для гибели патогенных для человека микроорганизмов. Радуризация применяется для снижения численности микроорганизмов, вызывающих порчу и потери массы пищевых продуктов. Радаппертизация осуществляется для промышленной стерилизации пищевых продуктов в условиях, исключающих повторение инфицирование микроорганизмами.
По решению Объединённого комитета экспертов, ряда Международных
организаций (ФАО, МАГАТЭ, ВОЗ)' в облучённых пищевых продуктах не должно быть патогенных микроорганизмов и микробных токсинов, а также токсических веществ, которые могут образовываться в результате облучения.
Международными организациями утверждён перечень пищевых продуктов, которые разрешено подвергать радиационной обработке. В нашей стране в каждом отдельном случае разрешение выдают органы здравоохранения.
В необходимых случаях для повышения эффекта облучения можно сочетать с другими факторами воздействия (холодом, нагреванием, химическими консервантами и др.).
В нашей стране проведение в настоящее время радиационной обработки продуктов сдерживается отсутствием достаточного количества стационарных и передвижных установок, а также специалистов нужной квалификации для управления этой новой технологией хранения пищевых продуктов. Кроме того, нельзя не принимать во внимание и определённую настороженность потребителя к облучённым продуктам.
-
-
14.06.2010 в 22:39Действие Уф-лучей на микроорганизмы сходно с ионизирующими излучениями: они вызывают либо гибель, либо мутации микроорганизмов в зависимости от вида микроорганизмов, дозы и продолжительности облучения.
Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующе на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие, но не приводящие к гибели дозы вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменение свойств микроорганизмов, вплоть до наследственных. Это используется на практике для получения вариантов микроорганизмов с высокой способностью продуцировать антибиотики, ферменты и другие, биологически активные вещества. Дальнейшее увеличение дозы приводит к гибели. При дозе ниже смертельной возможно восстановление (реактивация) нормальной жизнедеятельности микроорганизмов.
Наименее устойчивы к Уф-лучам бактерии, особенно патогенные. Среди
неспороносных особенно чувствительны к облучению бактерии, выделяющие в окружающую среду пигменты (например, гнилостные бактерии Preudomonas lluorescens). Другие микроорганизмы, содержащие внутри клеток каротиноидные пигменты (бактерии, дрожжи), весьма устойчивы к действию Уф-лучей, поскольку каротиноидные пигменты поглощают Уф-лучи и обусловливают защитные свойства микроорганизмов.
Споры бактерий значительно устойчивее к действию Уф-лучей, чем вегетативные клетки; чтобы убить споры, требуется в 4-5 раз больше энергии. Конидии грибов более устойчивы, чем мицелий.
Гибель микроорганизмов происходит при облучении их Уф-лучами с короткой длиной волны (250-260 нм). Это объясняется тем, что Уф-лучи воздействуют, с одной стороны, непосредственно на клетки, с другой - на субстрат. В облучаемой среде могут образоваться вещества (перекись водорода, озон), губительно действующие на микроорганизмы. Уф-лучи адсорбируются важнейшими веществами клетки - белками, ДНК и РНК - и вызывают их химические изменения, повреждающие клетку. Так, летальный эффект Уф-лучей с длиной волны около 260 нм объясняется тем, что именно в этой области лежит максимум поглощения Уф-лучей молекулами ДНК и РНК.
Уф-лучи применяются для дезинфекции воздуха в медицинских и производственных помещениях, в холодильных камерах, для обеззараживания производственного оборудования, упаковочных материалов, тары. Обработка поздуха в течение 6 ч уничтожает до 80% микроорганизмов. Уф-лучи могут быть использованы для предотвращения попадания микроорганизмов извне при розливе, фасовке, упаковке пищевых продуктов, медицинских препаратов.
Предлагается применять Уф-лучи для стерилизации плодовых соков и вин (в тонком слое). При таком "холодном" способе стерилизации вино получается лучшего качества и сохраняется без порчи дольше, чем пастеризованное.
Однако применение Уф-облучения с целью стерилизации пищевых продуктов ограничено вследствие их невысокой проникающей способности, позволяющей обеспложивать только поверхность продуктов (например, поверхность упакованного хлеба).
Тем не менее, известно, что облучение охлаждённых мяса и мясопродуктов удлиняет срок их хранения в 2-3 раза.
Для некоторых продуктов (например, для сливочного масла, молока) стерилизация Уф-лучами неприемлема, так как в результате облучения ухудшаются вкусовые и пищевые свойства продуктов. Уф-лучи успешно применяются для дезинфекции питьевой воды.
-
-
14.06.2010 в 22:40Это излучение представляет собой фокусированное в виде пучка электромагнитное излучение в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового спектров. Оно обладает очень большой энергией и способно вызывать сильное биологическое воздействие. Этот вид излучения получают при помощи технических устройств - лазеров - оптических квантовых генераторов.
Под влиянием лазерного излучения повышается температура биологических тканей, происходит коагуляция белков и разрушение клеток. Повреждающее действие зависит от длины волны, длительности импульсов, мощности излучения, а также свойств и структуры облучаемых объектов. В настоящее время влияние этого рода излучений на микроорганизмы изучено ещё мало. Проведённые исследования показывают, что реакция на воздействие лазерного излучения у микроорганизмов может различаться значительно, при этом споры более устойчивы, чем вегетативные клетки. Выявлено, что ультрафиолетовый спектр лазерного излучения обладает более высоким антимикробным действием, чем синий и красный.
В зависимости от природы спектра, мощности излучений и продолжительности облучения можно получить как стимулирующий, так и ингибирующий (подавление роста) и летальный эффекты.
Это направление использования лазерного излучения представляет теоретический и практический интерес
-
-
14.06.2010 в 22:40Свет необходим только для фотосинтезирующих микробов, использующих световую энергию в процессе ассимиляции углекислого газа.
Микроорганизмы, не способные к фотосинтезу, хорошо растут в темноте. Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов, даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере их рост. Однако развитие многих мицелиальных грибов при постоянном отсутствии света протекает ненормально: хорошо развивается только мицелий, а спорообразование тормозится. Патогенные бактерии (за редким исключением) менее устойчивы к свету, чем сапрофитные.
-
-
14.06.2010 в 22:41Короткие электромагнитные волны длиной от 10 до 50 м ультракороткие длиной от 10 м до миллиметров обладают стерилизующим эффектом. Это объясняется тем, что при прохождении коротких и ультрарадиоволн через среду возникают переменные токи высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. В электромагнитом поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Характер нагревания в СВЧ-поле отличается от характера нагрева при
обычных способах и обладает рядом преимуществ: объект нагревается быстро
и равномерно и сразу во всех точках объёма. Так, в СВЧ-поле стакан воды
закипает за 2-3 с, 1 кг рыбы варится в течение 2 мин, 1 кг мяса - 2,5 мин, курица
6-8 мин.
Вызывая нагревание среды, СВЧ-поле действует губительно на микроорганизмы. При этом основной причиной гибели микроорганизмов является повреждение клетки под влиянием высоких температур. Однако механизм действия СВЧ-энергии на микроорганизмы ещё окончательно не раскрыт.
СВЧ-энергия является перспективным способом тепловой обработки пищевых продуктов и может использоваться для пастеризации и стерилизации фруктовых соков, компотов и др., варки, сушки, разогрева, выпечки продукции. Имеются СВЧ-установки периодического и непрерывного действия.
Быстрота СВЧ-нагревания обеспечивает наиболее полное сохранение вкусовых и питательных свойств пищевых продуктов, а эффект воздействия на их микрофлору по сравнению с традиционными способами тепловой обработки практически одинаков.
Некоторые исследователи считают, что существует специфическое воздействие электромагнитных волн. Установлено, что СВЧ-поля малой интенсивности, не вызывающей нагревания среды, активируют некоторые физиологические и биохимические свойства микробных клеток.
Сверхвысокочастотную электромагнитную обработку пищевых продуктов всё шире применяют в пищевой промышленности и общественном питании (для варки, сушки, выпечки, при разогревании и др.).
-
-
14.06.2010 в 22:41Ультразвуки (УЗ)1 - это механические колебания с частотами выше 20000 Гц2 (20 кГц), что находится за пределами частот, воспринимаемых человеком.
УЗ-колебания ускоряют многие химические реакции, вызывают распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов и токсинов, могут привести к разрыву клеточной стенки, и иногда к разрушению внутриклеточных структур. Летальное действие УЗ начинает проявляться при интенсивности 0,5-1,0 Вт/см2 и частоте колебаний порядка десятков кГц.
Среди микроорганизмов бактерии более чувствительны к действию УЗ, чем дрожжи; причём УЗ легче вызывает гибель палочковидных форм бактерий, чем шаровидных.
Споры бактерий более устойчивы, чем вегетативные клетки.
Механизм действия УЗ на микроорганизмы недостаточно изучен. Основной причиной гибели микроорганизмов, очевидно, является особый )эффект, называемый кавитацией. При прохождении через жидкость УЗ-ВОЛН в ней образуются мелкие разрывы, которые под действием сил поверхностного натяжения жидкости принимает форму пузырьков. В момент захлопывания кавитационного пузырька возникает мощная гидравлическая ударная волна, обладающая сильным разрушительным действием.
Практическое использование УЗ-волн с целью стерилизации эффективно в основном для жидких пищевых продуктов (молока, фруктовых соков, вин), поды, для мойки и стерилизации стеклянной тары. При обработке с мощностью УЗ-волн плотных пищевых продуктов с целью их стерилизации происходит не только уничтожение микроорганизмов, но и повреждение молекул самого сырья.
-
-
14.06.2010 в 22:41В естественных условиях обитания, в том числе и на пищевых продуктах, совместно развиваются различные микроорганизмы. В процессе эволюции возникли и сформировались различные формы взаимоотношений микроорганизмов друг с другом, а также с растениями, животными и человеком. При симбиозе (совместном существовании) микроорганизмы оказывают воздействие в основном в результате влияния продуктов, своей жизнедеятельности, которые могут проявлять либо благоприятное (например, витамины), либо губительное (например, антибиотики, токсины) воздействие.
Формы симбиотических взаимоотношений чрезвычайно разнообразны. Их можно разделить на две группы: ассоциативные (благоприятствующие) и антагонистические (конкурентные) взаимоотношения.
-
-
14.06.2010 в 22:42Ассоциативные взаимоотношения широко распространены в природе. Именно на них основан круговорот веществ в природе. К ассоциативным взаимоотношения относятся метабиоз, мутуализм, синергизм и комменсализм.
Метабиоз - это такой вид симбиоза, когда создаются условия последовательного развития одних микроорганизмов за счёт продуктов жизнедеятельности других. Например, порча сахарсодержащих субстратов (плодово-ягодных соков, повреждённых плодов, ягод), когда на них сначала развиваются дрожжи, превращающие сахар в спирт, затем уксуснокислые бактерии, окисляющие спирт до уксусной кислоты и, наконец, мицелиальные грибы, окисляющие уксусную кислоту до Н20 и С20. Метабиоз - наиболее распространённый вид ассоциативных взаимоотношений.
Мутуализм - это сожительство, основанное на взаимной выгоде, например совместное существование молочнокислых бактерий и дрожжей. В молочнокислых заквасках для кефира используются дрожжи и молочнокислые бактерии. Витамины, синтезируемые дрожжами, стимулируют развитие молочнокислых бактерий, чрезвычайно требовательных к дополнительным факторам роста, а молочная кислота создаёт благоприятные значения рН для развития дрожжей.
Синергизм - усиление физиологических функций микроорганизмов при совместном культивировании. Например, повышение синтеза определенных веществ.
Комменсализм - форма сожительства, когда одни организм живёт за счёт другого, не причиняя ему вреда. Примером комменсалов могут служить бактерии нормальной микрофлоры тела человека.
-
-
14.06.2010 в 22:42Это группа симбиотических взаимоотношений, которые выражаются в явлениях антагонизма, антибиоза, паразитизма и хищничества.
Антагонизм - это такой тип взаимоотношений, когда один из организмов подавляет или прекращает развитие другого в основном за счёт продуктов
жизнедеятельности. Примером микробов-антагонистов являются
молочнокислые и гнилостные бактерии. Молочнокислые бактерии, вырабатывая молочную кислоту, создают кислую реакцию среды, препятствуя развитию гнилостных бактерий. Явление антагонизма между ними используют, например, при квашении капусты.
Антибиоз связан со способностью одного вида микроорганизмов выделять в окружающую среду специфические вещества, угнетающие жизнедеятельность других, - антибиотики.
Оно обладают либо широким спектром действия в отношении ряда микроорганизмов, либо избирательным действием к одному из них.
Продуцентами антибиотиков могут быть мицелиальные грибы (например, пеницилловые, аспергилловые), бактерии (продуценты грамицидина) чаще всего актиномицеты (продуцетны стрептомицина, окситетрациклина, биомицина, тетрациклина и др.). Антибиотики применяются в качестве эффективных лечебных препаратов. Антибиотики используются также в нелечебных целях в качестве добавок в корм молодняку животных, птицы и т.п. Например, добавление кормового биомицина повышает привесы животных, яйценоскость кур.
Паразитизм - это такой тип взаимоотношений, при котором совместное существование одному из симбионтов приносит выгоду, а другому причиняет вред. Примерами могут служить болезнетворные микроорганизмы и вирусы, являющиеся возбудителями инфекционных заболеваний человека, животных и растений, фаги. Бактериофаги наблюдаются в сыроделии и производстве маргарина, актинофаги - в производстве антибиотиков, что приводит к утрате ценных производственных культур микроорганизмов.
Хищничество - это внеклеточный паразитизм. Хищные бактерии образуют подвижную колонию - сетку, улавливающую крупные бактериальные клетки других видов, которые лизируются (разрушаются) и используются ими внутри колонии, а остатки выбрасываются. Хищные бактерии чаще обитают в илах водоемов.
-
-
14.06.2010 в 22:43Кроме питательных химических веществ, оказывающих положительное влияние на микроорганизмы, имеется ряд химических веществ, тормозящих или полностью прекращающих их рост. Химические вещества вызывают либо микробоцидное (гибель микроорганизмов), либо микробостатическое действие (приостанавливают их рост, но после удаления этого вещества рост вновь возобновляется). Характер действия (микробоцидный или микробостатический) зависит от дозы вещества, времени его воздействия, также температуры и рН. Малые дозы антимикробных веществ часто стимулирует развитие микроорганизмов. С повышением температуры токсичность многих антимикробных веществ, как правило, возрастает. Температура влияет не только на активность самого химического вещества, но и на микроорганизмы. При температурах, превышающих максимальную для данного микроорганизма, даже небольшие дозы таких веществ вызывают их гибель. Аналогичное действие оказывает и рН среды.
К различным антимикробным веществам один и тот же микроорганизм проявляет разную степень устойчивости. Антимикробные вещества могут оказывать неодинаковое действие на различные виды микроорганизмов - одни вызывают быструю гибель, другие приостанавливают их развитие, третьи могут вообще не оказывать действие. Это зависит от наличия спор и капсул, устойчивых к химическим веществам. Антимикробные вещества значительно сильнее действуют на вегетативные клетки, чем на споры.
Из неорганических веществ сильным антимикробным действием обладают соли тяжёлых металлов (ртути, меди, серебра), окислители (хлор, озон, йод, пероксид водорода, хлорная известь, перманганат калия, щёлочи и кислоты (едкий натр, сернистая, фтороводородная, борная кислоты), некоторые газы (сероводород, оксид углерода, сернистый, углекислый газ). Вещества органической природы (спирты, фенолы, альдегиды, особенно формальдегид)
также оказывают губительное действие на микроорганизмы.
Механизм губительного действия антимикробных веществ различен и зависит от их химической природы. Например, спирты, эфиры растворяют липиды ЦМП, вследствие чего они легко проникают в клетку и вступают во взаимодействие с различными её компонентами, что нарушает нормальную жизнедеятельность клетки. Соли тяжёлых металлов, формалин вызывают быструю коагуляцию белков цитоплазмы, фенолы - инактивацию дыхательных ферментов, кислоты и щёлочи - гидролиз белков. Хлор и озон, обладающие сильным окислительным действием, также инактивируют ферменты. Антимикробные химические вещества используют в качестве дезинфицирующих средств и антисептиков.
Дезинфицирующие вещества вызывают быструю (в течение нескольких минут) гибель бактерий, они более активны в средах, бедных органическими веществами, уничтожают не только вегетативные клетки, но и споры. Они не вызывают появления устойчивых форм микроорганизмов. Микробоцидное действие антисептиков, в отличие от дезинфектантов, проявляется через 3 ч и более. Наибольшая активность проявляется в средах, содержащих органические вещества. Антисептики уничтожают только вегетативные клетки и вызывают образование устойчивых форм микроорганизмов.
Такие антимикробные вещества, как фенолы, хлорамин, формалин, в больших концентрациях (2-5%) являются дезинфектантами, но их же растворы, разбавленные в 100-1000 раз, могут быть использованы как антисептики. Многие антисептики используют в качестве консервантов пищевых продуктов (сернистая, бензойная, сорбиновая кислоты, юглон, плюмбагин и др.).
Дезинфицирующие вещества в пищевой промышленности используются, как правило, для обработки рабочих поверхностей аппаратов и другого технологического оборудования, инвентаря, тары, посуды и помещений. В пищевой промышленности можно применять лишь такие препараты, которые не оказывают токсического действия на организм человека, не имеют запаха и вкуса. Кроме того, они должны обладать антимикробным действием при нормальной концентрации, растворяться в воде и быть эффективными при небольших сроках действия. Большое значение имеет также их стойкость при хранении. Препараты не должны оказывать разрушительного действия на материал оборудования, должны быть дешевы и удобны для транспортирования.
Для обработки оборудования на предприятиях пищевой промышленности в основном применяется хлорсодержащие вещества, дезинфицирующее действие которых обусловлено выделением активного хлора. Обычно для дезинфекции применяют растворы, содержащие 150-200 мг активного хлора в 1 л. Наиболее уязвимые в смысле бактериального загрязнения места обрабатывают растворами, содержащими 400 мг активного хлора в 1 л. Продолжительность обработки оборудования должна быть не менее 15 мин. К неорганическим хлоросодержащим дезинфицирующим веществам относятся: хлорная известь, антиформин (смесь хлорной извести, кальцинированной и каустической соды), гипохлорит натрия; к органическим - хлорамин Б, новые синтетические препараты (дихлордиметилгидантоип) и сложные комбинации новых хлорактивных соединений с поверхностно-активными веществами (например, сульфохлорантин, обладающий одновременно смачивающим, моющим и высоким антимикробным эффектом). В качестве дезинфектантов применяют также формалин (водный раствор формальдегида), известковое молоко, кальцинированную и каустическую соду.
Высокой антимикробной активностью в малых дозах обладают органические синтетические дезинфектанты - так называемые четвертичные аммониевые соединения. Их преимущество перед существующими антимикробными средствами заключается в том, что они хорошо растворимы в воде, не имеют запаха, вкуса, малотоксичный для организма человека, не вызывают коррозии металлов, не раздражают кожи рук персонала. Среди отечественных препаратов этой группы можно назвать цетозол и катамин-АБ. Механизм действия этого класса соединений на микроорганизмы ещё не совсем ясен. Предполагают, что они повреждают клеточную стенку бактерий, в результате чего резко возрастает проницаемость клетки, происходит денатурация белков, инактивация ферментных систем и лизис (растворение) микроорганизмов.
Сильным бактерицидным действием обладают многие газообразные
вещества (формальдегид, сернистый ангидрид, окись этилена и
(-пропиолактон).
При применении дезинфектантов для обработки оборудования необходимо соблюдать следующие общие правила: применять их только после тщательной механической мойки оборудования; растворы дезинфектантов должны быть свежеприготовленными; после дезинфекции всё обработанное оборудование и коммуникации тщательно промывают до полного удаления дезинфектанта.
Питьевую воду, а также воду промышленную назначения обычно обеззараживают разнообразными путями - с помощью сильных окислителей (большое количество воды - хлором, малое - соединениями хлора, йодом, нонами тяжёлых металлов), путём озонирования, облучения ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 200-295 нм, обработки гамма-излучением, ультразвуком.
Для дезинфекции воздуха наиболее часто применяют хлорсодержащие препараты и триэтиленгликоль в виде их испарений или аэрозолей. Указанные дезинфектанты снижают общее количество микроорганизмов в воздухе более чем на 90%. Хорошие результаты для обеззараживания воздуха производственных цехов и холодильных камер даёт озонирование и ультрафиолетовое облучение. Периодическое применение физических (вентиляция, фильтрование) и химических способов дезинфекции, очистки и обеззараживания воздуха и сочетание их с влажной уборкой помещений позволяет значительно понизить бактериальную обсемененность воздуха производственных и бытовых помещений.
-
-
14.06.2010 в 22:44Способы стерилизации питательных сред, посуды, инструментов, приборов
При работе в микробиологической лаборатории, а также при различных видах микробиологических производств работают с чистыми культурами микроорганизмов, представляющими собой потомство одной клетки. Ввиду того, что в воздухе и на поверхности предметов (на столах, инструментах, одежде), а также на руках, волосах и т.д. всегда имеется большое количество разнообразных микроорганизмов, следует постоянно заботиться о сохранении чистоты исследуемых культур. Примесь посторонних микроорганизмов может ослабить активность основной культуры, исказить или ослабить технологический процесс, ухудшить качество и уменьшить выход продукта.
Для того чтобы не допустить развития посторонней микрофлоры в исследуемых культурах, питательные среды, посуду, инструменты и приборы стерилизуют, лабораторные помещения и рабочие места содержат в чистоте и периодически подвергают специальной обработке, направленной на уничтожение микроорганизмов в воздухе и на различных поверхностях, соблюдают правила асептики при работе с культурами микроорганизмов.
Стерилизация является одним из важнейших и необходимых приёмов в микробиологической практике. Слово "стерилизация" в переводе с латинского означает обеспложивание. В практической работе под стерилизацией понимают методы, применяемые для уничтожения всех форм жизни, как на поверхности, так и после стерилизующих объектов. Микробиологи стерилизуют питательные среды, посуду, различные инструменты и другие необходимые предметы с целью не допустить развития посторонних микроорганизмов в исследуемых культурах. Термин "стерильность" имеет абсолютное значение. Можно говорить только либо о стерильности, либо о пастеризации, но не может быть состояния "частичной" или "неполной стерилизации", "близкого к стерильному", "почти стерильного".
-
-
14.06.2010 в 22:441. Термическая стерилизация
• прокаливание в пламени горелки;
• стерилизация горячим воздухом;
• стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавированием);
• дробная стерилизация (тиндализация).
2. Холодная стерилизация
• Фильтрование;
• химические дезинфицирующие средства;
• ультрафиолетовые излучения.
Возможность и целесообразность того или иного способа определяется особенностями материала, подлежащего стерилизации, его физическими свойствами и химическим составом, целью исследования
-
-
14.06.2010 в 22:44Мелкие металлические инструменты (петли, иглы, пинцеты, ножницы) стерилизуют прокаливанием в пламени горелки непосредственно перед использованием. На пламени кратковременно обжигают горлышки колб, пробирок, а также ватные пробки при пересевах культур и розливе сред. В пламени погибают вегетативные клетки и споры микроорганизмов.
Приборы для культивирования микроорганизмов, а также детали к этим приборам, резиновые пробки стерилизуют автоклавированием. Предметы, подлежащие стерилизации в автоклаве, завёртывают в бумагу.
Некоторые предметы (металлические инструменты, мембранные фильтры) иногда стерилизуют длительным кипячением в дистиллированной иоде. Однако этим способом с целью стерилизации в микробиологической практике пользуются очень редко в связи с тем, что длительное время кипячение может повредить обрабатываемый материал, а уменьшение времени кипячения может не обеспечить стерилизацию, так как споры некоторых микроорганизмов сохраняют жизнеспособность даже после кипячения в течение нескольких часов.
Предметы, изготовленные из термолабильных пластмасс, например, центрифужные пробирки, стерилизуют ультрафиолетовыми лучами. Время устанавливают экспериментальное. Оно зависит от мощности используемой лампы и расстояния между лампой и объектом. После облучения предметы до использования следует хранить в стерильной посуде. Стерилизацию предметов из термолабильных пластмасс можно производить и окисью этилена.
-
-
14.06.2010 в 22:45Основным способом стерилизации стеклянной посуды, ваты, марли, бумаги является стерилизации горячим воздухом. Она осуществляется в сушильных шкафах при температуре 165-180°С в течение 1,5-2 ч.
Посуду перед стерилизацией тщательно моют, сушат, завёртывают в бумагу для сохранения стерильности после прогревания.
-
-
14.06.2010 в 22:45Стерилизация насыщенным паром под давлением
(автоклавирование)
Это наиболее надёжный и чаще всего применяемый способ стерилизации питательных сред. Он основан на прогревании субстрата насыщенным водяным паром при давлении выше атмосферного. С повышением давления пара возрастает его температура. Совместное действие высокой температуры и пара обеспечивает надёжность стерилизации: при автоклавировании погибают и вегетативные клетки и споры микроорганизмов.
Автоклавирование проводят при различных режимах. Когда указывают режим стерилизации в единицах давления: 0,05; 0,1; 0,2 Мпа - имеют ввиду дополнительное давление. Условия повышенного давления пара создают в специальных герметически закрывающихся толстенных аппаратах - автоклавах.