Контрольная работа по "Микробиологии". 2. 2

Федеральное агентство по образованию

Пензенская государственная  технологическая академия

Кафедра биологии, биохимии и экологии

Контрольная работа по микробиологии

                   Выполнил: студент 3.курса группы 10ТП2ЗИ

                                                                         Соловьев С.В.                                                                                                                              

                 Проверил: преподаватель кафедры  биологии, биохимии и экологии

                                                                       Чичкин  С. Н

Пенза 2012

1.Взаимосвязь структур клеток микроорганизмов

2. Факторы внутренней среды,  влияющие на микроорганизмы

Внутренняя среда организма — совокупность жидкостей организма, находящихся внутри него, как правило, в определённых резервуарах (сосуды) и в естественных условиях никогда не соприкасающихся с внешней окружающей средой, обеспечивая тем самым организму гомеостаз. Термин предложил французский физиолог Клод Бернар.

К внутренней среде организма  относятся кровь, лимфа, тканевая и спинномозговая жидкости. Резервуаром для первых двух являются сосуды, соответственно кровеносные и лимфатические, для спинномозговой жидкости — желудочки мозга, подпаутинное пространство и спинномозговой канал. Тканевая жидкость не имеет собственного резервуара и располагается между клетками в тканях тела.

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Основой такой биологической  функции ,как гомеостаз, является способность живых организмов и биологических систем противостоять изменениям среды; при этом организмы пользуются автономными механизмами защиты.

Гомеостатические системы  обладают следующими свойствами:

• Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
• Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
• Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

• Регуляция количества минеральных веществ и воды в теле — осморегуляция. Осуществляется в почках.
• Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом.
• Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции.
• Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой.

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое  состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени

Механизмы гомеостаза: обратная связь. Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
• Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
• Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
• Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная  обратная связь позволяет вернуться  к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Биологический гомеостаз. Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма  включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что  конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что  она позволяет организму функционировать  более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Гомеостаз человека. Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать  причиной процессов этих бессознательных  адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих  совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество  биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Гомеостаз популяции. Такой вид гомеостаза, как популяционный (его другое название генетический) играет роль регулятора целостности и стабильности генотипического состава популяции в условиях переменчивой окружающей среды. Действует он через сохранение гетерозиготности, а так же при помощи управления ритмом и направленностью мутационных изменений. Этот вид гомеостаза дает популяции возможность сохранять оптимальный генетический состав, что позволяет сообществу живых организмов сохранять максимальную жизнеспособность.

Роль гомеостаза в социуме и экологии. Необходимость управления сложными системами социального, экономического и культурного характера привела к расширению термина гомеостаза и применению его уже не только к биологическим, но и социальным объектам.

Примером работы гомеостатических общественных механизмов может служить  такая ситуация: если в обществе наблюдается недостаток знаний или  умений или профессиональный дефицит, то через механизм обратной связи  этот факт заставляет сообщество развиваться  и самосовершенствоваться. А в случае избыточного количества профессионалов, которые фактически социумом не востребованы, произойдет отрицательная обратная связь и представителей ненужных профессий станет меньше.

В последнее время понятие  гомеостаза нашло широкое применение и в экологии, в связи с необходимостью изучения состояния сложных экологических  систем и биосферы в целом. В кибернетике термин гомеостаз используют в отношении любого механизма, имеющего способность к автоматической саморегуляции

3.Маргарин молочный

Сырье и основные стадии технологического процесса производства маргарина. Микроорганизмы в производстве маргарина играют двоякую роль. Молочнокислые бактерии, входящие в состав водно – молочной фазы являются полезной микрофлорой в производстве маргарина, так как придают ему специфический вкус и запах. Все остальные микроорганизмы, которые попадают с сырьем, из внешней среды (воздуха, с оборудования, с рук работников при упаковке, транспортировке) являются вредителями, снижающими качество маргарина и его стойкость при хранении.

Жировая фаза маргарина составляет от 60 до 82 % от его состава, остальная  часть приходится на водно – молочную фазу.

Жиры и растительные масла являются неблагоприятной средой для развития микроорганизмов, что объясняется  малым количеством в них влаги (от 0,1 до 0,3 %), а также незначительным содержанием минеральных питательных  веществ. Кроме того, микроорганизмы, расщепляющие жиры, встречаются реже, чем воздействующие на углеводы и  белки. Поэтому в жирах и растительных маслах микроорганизмов присутствует незначительное количество.

Основными источниками посторонней  микрофлоры маргарина являются компоненты водно – молочной фазы (молоко, сахар, соль, вода).

Молоко представляет наибольшую опасность с точки зрения бактериальной обсемененности сырья. Оно является полноценной питательной средой для развития сапрофитных микроорганизмов: молочнокислых бактерий (родов Strepococcus и Lactobacillus), гнилостных бактерий (родов Pseudomonas, Bacillus, Clostridium) и др. Из патогенных микроорганизмов в молоке могут присутствовать возбудители туберкулеза, бруцеллеза, кишечных инфекций, стафилококковой интоксикации и сальмонеллезной токсикоинфекции. Поэтому в производстве маргарина используется пастеризованное молоко, к которому предъявляются следующие требования: кМАФАнМ – не более 5 ´ 10⁴ КОЕ/см³ , БГКП не допускаются в 1 см³.

Сахар также может служить источником бактериальной обсемененности маргарина. Поэтому он вводится в маргарин в виде 30 % водного пастеризованного раствора. Общая бактериальная обсемененность сахара – песка не должна превышать 1000 КОЕ/г.

Соль при добавлении в маргарин может, с одной стороны, вызвать замедление роста микроорганизмов, а с другой – инфицировать готовый продукт. Поэтому общая бактериальная обсемененность  (к МАФАнМ) не должна превышать 1000 КОЕ/ г.

В специальные сорта маргарина  вводят различные пищевые добавки (какао – порошок, лимонную кислоту, ванилин, ароматизаторы и т.п.). Все эти вещества должны соответствовать ТУ.

Основные технологические  стадии производства маргарина:

1. Подготовка жировой смеси,  которая состоит из саломаса  и растительного масла. А в  некоторые сорта маргарина вводят  сливочное масло.

2. Внесение в жировую смесь  жирорастворимых компонентов (эмульгаторов, красителей, жирораствориых витаминов, ароматизаторов).

3. Приготовление водно – молочной фазы, состоящей из молока (сквашенного и несквашенного), воды и всех водорастворимых компонентов (сахара, соли, водорастворимых ароматизаторов, консервантов и других добавок).

4. Эмульгирование (смешивание) жировой  смеси и водно – молочной фазы.

5. Охлаждение, фасование и упаковка продукта в тару.

Характеристика микроорганизмов  молочнокислых заквасок для маргарина. В настоящее время для производства маргарина используются закваски, состоящие из ароматообразующего стрептококка Streptococcus diacetilactis (60–70 %) и смеси молочного (Streptococcus lactis) и сливочного (Streptococcus cremoris) стрептококков (30–40 %).

Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris являются гомоферментативными молочнокислыми бактериями и придают маргарину молочнокислый вкус.

Streptococcus diacetilactis – гетероферментативный аромато-образующий стрептококк, образующий в процессе сквашивания ароматические вещества – диацетил, ацетальдегид, летучие кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая), придающие маргарину аромат.

Сквашенное молоко в маргарин добавляют  в количестве 8 %. Внесение в рецептуру  маргарина сквашенного молока не только улучшает вкус и аромат, но и  повышает стойкость маргарина в  процессе хранения, так как молочнокислые  бактерии являются антагонистами гнилостных бактерий.

На предприятиях масложировой промышленности применяют чистые культуры молочнокислых  стрептококков, высылаемых бактериологической лабораторией ВНИИЖа в виде сухих заквасок и сухих бакконцентратов.

Сухие закваски готовятся на стерильном молоке. После приготовления жидкой закваски ее вносят в защитную среду  в количестве 30 %. Смесь разливают  в пенициллиновые флаконы и высушивают методом сублимации – удалением  влаги из среды и клеток, находящихся  в замороженном состоянии при  высоком вакууме. Срок хранения сухих  заквасок – до 6 месяцев при (5 ± 1)° С. Концентрация живых клеток составляет 10⁷ – 10⁸ клеток / г.

Бактериальные концентраты вырабатывают путем выращивания чистых культур  молочнокислых бактерий на специальных  жидких питательных средах с последующим  отделением клеток центрифугированием. Полученную массу также смешивают  с защитной средой и высушивают, как и в случае с сухими заквасками. Срок хранения бакконцентратов – до 3 месяцев при (4 ± 1)° С. Концентрация живых клеток составляет от 1,5 ´ 10 ¹¹  до 3,0 ´ 10¹¹ клеток / г.

При составлении заквасок учитываются:

1. Биохимические свойства молочнокислых  стрептококков (активность кислото – и ароматообразования).

2. Симбиотическое сочетание микроорганизмов  в заквасках (антагонистические  взаимоотношения должны быть  исключены).

3. Фагорезистентность входящих в закваски чистых культур молочнокислых стрептококков.

Для предотвращения развития бактериофагов  ВНИИЖем готовится и рассылается на заводы 2 раза в месяц ряд заквасочных наборов, составленных из разных штаммов.

Видами микробной порчи  маргарина являются:

1. Горький вкус – возникает при обильном обсеменении маргарина гнилостными бактериями (посев Pseudomonas bacillus). Эти микроорганизмы вызывают разложение белков плазмы до пептонов, имеющих горький вкус. Гнилостные бактерии попадают в маргарин с пастеризованным молоком.

2. Прогорклый вкус и неприятный запах – возникают вследствие разложения жиров некоторыми дрожжами, грибами флюоресцирующими гнилостными бактериями, которые обладают липолитической активностью. При разложении жира образуются мукомолекулярные летучие жирные, альдегиды, кетоны. Маслянокислые бактерии вызывают такой же порок вкуса и запаха маргарина в результате накопления масляной кислоты.

3. Образование пигментных пятен на поверхности маргарина. Этот вид порчи обусловлен развитием грибов и некоторых пигментообразующих гнилостных бактерий. Этот порок связан с негерметичной упаковкой продукта, а также неплотной набивкой маргарина.

4. Кислый вкус – возникает при хранении маргарина при температуре выше 10° С в результате развития термоустойчивых молочнокислых бактерий. Кислый вкус наблюдается также при переквашивании молока.

Условиями повышения стойкости  маргарина при производстве и  хранении его являются:

1. Получение тонкодисперсной эмульсии. При получении тонкодисперсной  жироводной эмульсии большинство мельчайших капелек водно – молочной фазы, окруженных жиром, являются стерильными. Если же в какие – то капельки водно – молочной фазы обсеменены микроорганизмами, то создаются неблагоприятные условия для их развития. Недостаток питательных веществ, отсутствие кислорода, замкнутый незначительный объем среды, ограничивающий размножение.

2. Нужное значение рН. В маргарине рН водно – молочной фазы составляет 4,5 – 5,0, что губительно влияет на гнилостные бактерии.

3. Доброкачественность сырья. Для  получения маргарина повышенной  стойкости нужно использовать  сырье с низкой бактериальной  обсемененностью.

4. Термическая обработка компонентов.  Нужно строго соблюдать режимы  пастеризации молока, раствора сахара. Добавлять сахар / маргарин необходимо  после сквашивания. Совместная  пастеризация молока с сахаром  недопустимы.

5. Применение консервантов. В качестве  консервантов используются сорбиновая и бензойная кислоты и их натриевые соли в количестве 0,07 – 0,12 %, к массе маргарина.

6. Высокий уровень санитарно  – гигиенического состояния производства.

7. Герметичность упаковки, плотность  набивки.

8. Хранение маргарина при низких  температурах.

Микробиологический контроль производства маргарина. Микробиологическому контролю в маргариновом производстве подлежат сырье (молоко, сахар, соль, добавки), полуфабрикаты (закваски, сквашенное молоко, готовая продукция). Исследуется также санитарно – гигиеническое состояние производства.

Правильность термического режима пастеризации молока проверяют ежедневно  по термограммам каждого пастеризатора. Кроме того, ежедневно проводят бактериологический контроль пастеризованного молока с  определением кМАФАнМ и наличия БГКП в 1 см³.

Производственную закваску ежедневно  проверяют на наличие БГКП, которые  не допускаются в 3 см³ и на наличие посторонней микрофлоры. Аналогичному контролю ежедневно подвергают сквашенное молоко из ванн или танков.

Качество сахарного сиропа проверяют 1 раз в день с определением кМАФАнМ. Этот показатель не должен превышать значение 500 КОЕ / см³.

Качество маргарина оценивается  по наличию БГКП, которые должны отсутствовать в 0,01 г. Нормируется также содержание дрожжей (не более 5 ´  10³ КОЕ / г) и грибов (не более 20 КОЕ / г). Сальмонеллы не допускаются в 25 г продукта. Эффективность мойки и дезинфекции технологического оборудования, трубопроводов, тары и упакованных материалов проверяют по установленному графику работы маргариновых цехов.

4.Микробиология рыбы и рыбных продуктов

Микробная обсемененность поверхности  рыбы находится в прямой зависимости  от количества и качества микрофлоры водоема. В теплых морях значительная часть ее является мезофильными микроорганизмами, в умеренных и холодных регионах преобладают психрофильные микроорганизмы. Кроме того, есть зависимость от солености воды, галотолерантная, галофильная или негалофильная микрофлора.

Наличие патогенной микрофлоры в воде в большинстве случаев  является результатом сброса неочищенных  или плохо очищенных сточных  вод. Это явление характерно, прежде всего, для внутренних водных бассейнов  и прибрежных морских вод. В воду могут попасть кишечные палочки, энтерококки, сальмонеллы и шигеллы, Clostridium botulinum.

Мясо рыбы по химическому  составу близко к мясу млекопитающих. Оно содержит много белков, жира и воды, но более рыхлая консистенция мяса рыб способствует быстрому распространению  микроорганизмов в ее теле. В норме  мышечная ткань рыб, как и мясо животных, не содержит микроорганизмов. На поверхности чешуи, жабрах свежевыловленной рыбы обнаруживается микрофлора родов  Pseudomonas, Achromobacter, Vibrio (V. parahaemolyticus, V. аlginolyticuc) и др.

Контаминация рыбы начинается очень быстро после улова, преимущественно  психрофильными микроорганизмами. Поэтому рыба - продукт, еще более подверженный порче, чем мясо животных.

Микрофлора свежей рыбы. Как и в случае с мясом, мышечная ткань свежевыловленной рыбы считается стерильной. Значительное число бактерий обнаруживается в покровной слизистой оболочке, на наружных жабрах и в желудочно-кишечном тракте. Число бактерий на 1 см2 поверхности тела рыбы может составлять от 1*103 до 1* 106 .

Степень обсеменения зависит  от окружающей среды, географического  положения водоема, времени года, орудий лова и от вида рыбы. Например, в свежей морской рыбе, выловленной тралом, содержится в 10-100 раз больше бактерий, чем в свежевыловленной на удочку. Причиной является завихрение морского грунта (ила) при буксировке трала.

На поверхности свежевыловленной морской рыбы содержится больше всего  бактерий семейства Achromobacteriaceae, которые составляют 60% всей микрофлоры, из них 35-40% бактерий относится к роду Alcaligenes, 30% составляют виды Achromobacter liguefaciens. Менее 10% всей естественной микрофлоры на поверхности рыб приходится на следующие роды: Flavobacterium, Micrococcus, Vibrio, Corynebacterium, Bacillus. Иногда на поверхности рыбы встречаются пигментообразующие бактерии родов Sarcina, Klebsiela, Escherichia, Enterobacter, Citrobacter или светящиеся виды Photobacterium phosphoreum.

Микрофлора пресноводных рыб в средней полосе России в  первую очередь состоит из психрофильных микроорганизмов родов Pseudomonas, Aeromonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Achromobaсter, Micrococcus.

Внутренние воды часто  бывают загрязнены сточными водами, поэтому пресноводные рыбы могут быть носителями патогенных микроорганизмов, чаще всего сальмонелл и стафилококков. На рыбе могут быть патогенные для рыбы микроорганизмы, которые безопасны для человека, но могут встречаться и опасные (патогенные) для человека. Кроме того, в процессе переработки на рыбу могут попадать стафилококки, так как они составляют 40% микрофлоры рук и носоглотки.

Изменение микрофлоры рыбы во время ее хранения. Если рыбу не переработали или заморозили, то очень быстро начинается ее порча. Гнилостная микрофлора рыбы, которая вызывает основную часть процессов разложения, развивается очень быстро при температуре 15-20°С. Эта микрофлора является естественной микрофлорой рыбы.

Первичная порча морской  рыбы происходит в результате разложения белков, жиров и углеводов. Если разложение протекает под влиянием собственных  ферментов (автолиз), рыба приобретает  мягкую рассыпчатую консистенцию без  неприятных запахов и отклонений от вкусовых стандартов.

При нормативных температурах хранения на автолиз накладывается  процесс бактериального разложения под влиянием литических ферментов. Наиболее активными протеолитическими ферментами обладают бактерии родов Pseudomonas и Achromobacter. Число клеток микроорганизмов в мышечной ткани рыбы, достигающее 8*I05 в 1 г, является максимальным при определении пригодности рыбы для питания.

Бывают случаи неспецифического отравления рыбой, вызываемого биогенными аминами -- ядами, которые образуются при бактериальном разложении рыбы. В этом случае белок мяса рыбы разлагается до свободных аминокислот, в том числе, и гистидина, который, декарбоксилируясь до гистамина, вызывает интоксикацию. Гистамин образуют как мезофильные, так и психрофильные бактерии родов Proteus, Е. coli, Achromobacter, Aerobacter.

Микробиология замороженной рыбы. Обычно при замораживании погибает 60--90% микрофлоры свежей рыбы, однако такие бактерии, как Pseudomonas, микрококки, лактобациллы и фекальные стрептококки более устойчивы к замораживанию. Например, бактерии рода Pseudomonas погибают при --12 `С в течение 3 мес. При такой же температуре погибают и бактерии рода Achromobacter. Хорошо переносят замораживание споры бактерий, дрожжи и плесневые грибы.

В замороженной рыбе обнаруживаются Е. coli, коагулазо-положительные стафилококки, сальмонеллы, возбудитель ботулизма. Чтобы получить замороженную рыбу, благополучную с точки зрения санитарии, для замораживания следует использовать свежую рыбу, обработанную при строгом соблюдении санитарно-гигиенических требований.

Соленая рыба. Посол -- один из старых способов сохранения рыбы. Консервирующее действие посола обусловлено высокой осмотической активностью раствора соли и снижением водной активности (aw) среды. Поваренная соль не только тормозит размножение клеток, но и влияет на их биохимическую активность. Установлено (Е. Н. Дутова), что содержание соли до 4 % стимулирует протеолитическую активность микрококков, а при 6 %-ном содержании соли активность снижается, а при 12 %-ном -- такая активность не обнаруживается. Аналогично влияние соли и в отношении активности восстановления бактериями окиси триметиламина в триметиламин.