Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы. Химические факторы: реакция среды(pH), окислительно-восстановительные условия среды, хим
Ростовский институт-филиал
государственного
высшего профессионального образования
«российский
государственный торгово -
Кафедра товароведения и
Контрольная работа
Вариант №_7
Выполнила студентка 2 ТМ
Ростов-на-Дону
2013г
1Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы. Химические факторы: реакция среды(pH), окислительно-восстановительные условия среды, химические вещества(антисептики).
Химический состав является одним из главных факторов развития микроорганизмов. Он определяет реакцию среды (РН) и ее окислительно-восстановительный потенциал.
Среди химических веществ могут находиться такие, которые способны задерживать развитие микроорганизмов или даже вызвать их гибель (ядовитые вещества).
Реакция среды - степень ее
щелочности и кислотности оказывает
на микроорганизмы.
Действующим началом в кислых и щелочных
субстратах является концентрация гидроксильных
(ОН) и водоордных (Н) ионов.
Для обозначения реакции среды пользуются
условным символом РН. Он представляет
собой отрицательный десятичный логорифм
концентрата ионов водорода в растворе,
взятый с положительным знаком.
Нейтральная реакция среды равна значению
РН - 7,07. Все значения ниже этой величины
указывают на кислую реакцию среды.
Каждой физиологической
группе микроорганизмов соответствуют
определенные пределы кислотности
и щелочности среды. Как известно, одни
формы микроорганизмов успешнее развиваются
в щелочных средах, другие в кислых. Например,
для большинства бактерий наиболее благоприятной
является нейтральная, слабокислая или
слабощелочная среда (РН 6,5 - 7,5). Для плесневых
грибов и дрожжей - кислая (РН - 5 – 6), но
некоторые плесени могут развиваться
в пределах РН от 1,2 до 11. Для гнилостных
бактерий - щелочная, кислая среда для
них неблагоприятна и даже губительна.
Те виды бактерий, которые сами продуцируют
кислоты в процессе жизнедеятельности
(молочнокислые, уксуснокислые, маслянокислые),
относительно устойчивы к кислой среды.
Объясняется это тем, что
они сами меняют реакцию среда
в кислую сторону, поэтому у них
выработалась определенная устойчивость
в этом отношении.
Под влиянием РН среды могут изменяться
активность микробных фер-ментов, а в связи
с этим биохимическая активность микробов
и направленность осуществляемых ими
биохимических превращений. Так, одни
и те же дрожжи в кислой среде образуют
из сахара большое количество этилового
спирта и незначительное глицерина; в
щелочной среде содержание глицерина
резко увеличивается, а выход спирта снижается.
Некоторые микроорганизмы способны регулировать
реакцию среды, образуя в таких условиях
соответствующие вещества, которые либо
подкисляют, либо ощелачивают среду.
Влияние РН среды на микроорганизмы
может быть как прямым, так и косвенным.
В первом случае речь идет об определенных
границах РН, в пределах которых развитие
данного микроорганизма.
Гидроксильные и водородные ионы постоянно
взаимодействуют с компонентами клеточного
вещества микробной клетки. Об этом можно
судить по следующим данным в суспензии
отмытых клеток находящихся при кислой
(РН-8), наблюдается постепенное смещение
РН в нейтральную сторону. Этот процесс
продолжается до тех пор, пока в растворе
не установится реакция, соответствующая
РН - 7. Выравнивание РН среди происходит
за счет выделения микроорганизмами некоторых
веществ.
Поскольку декарбоксилазы аминокислот
более активны в кислой среде, а дезаминазы
- в щелочной среде, основа данного явления
связана с активностью этих ферментов.
В результате декарбоксилирования
аминокислот образуются амины, обладающие
щелочными свойствами и смещащие кислую
реакцию в щелочную сторону, а в результате
дезаминирования аминокислот образуются
органические кислоты, смещающие щелочную
реакцию в кислую среду. Таким образом,
микроорганизмам, живущим в щелочных или
нейтральных средах, приходится тратить
свои аминокислоты на нейтрализацию среды
при попадании их в кислые среды, и наоборот,
это может привести к гибели микроорганизма.
Губительное действие на микроорганизмы
некоторых органических кислот может
быть обусловлено не только неблагоприятной
концентрацией водородных ионов, но и
токсичностью недиссоцированных молекул
кислот. Установлено, например, что уксусная
кислота в концентрации 0,52% сказывает
бактерицидное действие.
Окислительно-восстановительные
условия (потенциал) среды играют огромное
значение в жизнедеятельности микроорганизмов.
Окислительно-восстановительный потенциал
- это степень аэробности или насыщенности
среды кислородом.
В настоящее время для
количественной оценки этих условий
пользуются условным показателем (чН2).Этот
показатель представляет собой отрицательный
логарифм давления молекулярного водорода
в среде, взятый с обратным знаком.В среде
окислительные свойства которой соответствует
условиям, создаваемым при насыщении ее
кислородом (при избыточном давлении в
атм.),значение чН = 41 среда обладает сильными
окислительными свойствами.
Сильно-восстановительные условия возникает
при насыщении среда молекулярным водородом
(при избыточным давлении в атм), значение
чН = 0.
При равновесии окислительных
и восстановительных условий
в среде чН2 ниже 28 указывают
на отклонение в сторону восстановительных
свойств среды, а выше на 28 - на ее окислительную
способность.
Регулируя окислительно-восстановительный
потенциал, можно не только стимулировать
или задерживать развитие микроорганизмов,
но и влиять на их физиологическую активность
и на характер вызываемых ими превращений.
До отношения к этому фактору микроорганизмы
подразделяют на три группы:
1. Аэробов, развивающихся в присутствии
кислорода.
2. Анаэробов, развивающихся только в отсутствии
кислорода.
3. Факультативных анаэробов, развивающихся
как в присутствии так и в отсутствии кислорода.
Возможно, например, вызвать рост анаэроба
в присутствии воздуха путем добавления
веществ (аскорбиновой кислоты), снижающих
окислительно-восстановительный потенциал
среды, и наоборот, можно культивировать
аэробов в анаэробных условиях, повысив
чН2 среды, вводя в нее вещество, обладающих
окислительными свойствами. Известно,
что аэробы при дыхании в качестве конечного
акцептора используют кислород, а анаэробы
– другие органические соединения, но
не кислород.
При развитии аэробов всегда
происходит довольно значительное снижение
окислительного и восстановительного
потенциала в среде в основе которого
лежат поглощение ими растворенного кислорода
и накопление в ней продуктов, обладающих
восстановительными свойствами.
Таким образом, зная величины окислительно
–восстановительного потенциала среды
продукта можно предположить о возможности
развития в ней определенных микроорганизмов.
Создавая определенный чН2 можно
продлить срок хранения пищевых продуктов,
а также целенаправленно изменять технологический
процесс проходящий с участием микроорганизмов.
Ядовитые действия многих химических
соединений на микроорганизмы представляет
большой теоретический и практический
интерес.
Из неорганических соединений сильное
влияние на микробы оказывают соли тяжелых
металлов (ртути, серебра, свинца), хлор
сернистый и углекислые газы, неорганические
кислоты и щелочи; из органических – спирты,
эфиры, фенол, формалин, органические кислоты
(сорбиновая, бензойная, салициловая).
При небольших концентрациях эти вещества
препятствуют развитию микробов, проникая
в клетки в значительных количествах,
вызывая их гибель.
Химические вещества, применяемые для
уничтожения микроорганизмов, называются
антисептиками.
Механизм их губительного действия на микроорганизмы различен. Так, соли тяжелых металлов свертывают белковые вещества, образуя нерастворимые в воде соединения - альбумины. Неблагоприятное действие этих солей проявляется уже при концентрации 1:1000000 и меньше. Ионы некоторых тяжелых металлов - золота, меди, цинка, серебра, присутствуя в растворах в ничтожно малых количествах, оказывают, тем не менее, губительные действия на микроорганизмы.
Доказано, что в воде, находящейся в контакте с серебром, в которой не обнаруживаются обычными методами даже соли растворенного металла, микроорганизмы, однако, погибают (стакан воды с серебряной ложкой).
Бактерицидное действие проявляют также многие окислители (хлор, йод, перекись водорода, окислительно-восстановительных процессов, происходящих в микробной клетке.Хлор оказывает сильное бактерицидное действие, используется для обработки питьевой воды, дезинфекции помещений, посуды, столов в виде хлорного молока (10 % р-р хлор извести) или хлорамина.
Сернистый газ и соли сернистой
кислоты, помимо влияния на окис-лительно-
Многие органические соединения также
ядовиты для многих микро-организмов.
Из них широко известны формалин, фенол
(карболовая кислота, крезол). Вегативные
клетки бактерий довольно быстро погибают
в 2 – 5% растворе карболовой кислоты, а
споры некоторых бактерий выдерживает
5% раствор карболовой кислоты в течении
нескольких недель.
В различной степени ядовиты для микробов
органические кислоты (сорбиновая, бензойная,
уксусная). Механизм их неблагоприятного
действия связан с проникновением в клетку
недиссоцированных молекул кислот.
Механизм бактерицидного действия спиртов
и эфиров связан с растворением липидов,
находящихся в клеточкой оболочке.
Применение антисептиков
для консервирования пищевые
веществ крайне ограничено, так как многие
из них придает продукту неприятный запах
и вкус, являются ядовитыми не только для
микробов, но и для человека.
Для обработки пищевых веществ из этой
группы веществ находят наибольшее применение
сорбиновая, бензойная кислота, этиловый
спирт, сернистый газ, сернистую кислоту
и ее соли.
Сорбиновая кислота применяется для консервирования плодово-овощной продукции. Угнетающее действие этой кислоты на плесени и дрожжи этой кислоты проявляется в концентрации 0,05 - 0,1 %. Сорбиновую кислоту получает химическим путем или из ягод рябины. Являясь продуктом естественного происхождения, она не вызывает изменения вкуса и запаха продукта и менее токсична.
В дозах, применяемых для
консервирования продуктов она
безвредна для человека. Задерживает
рост многих плесеней, дрожжей и
бактерий. Однако на молочнокислые, уксуснокислые
бактерии в указанных концентрациях
не действует.
Бензойная кислота содержится в кожице
брусники, клюквы. Используют для консервации
мясных, рыбных продуктов и плодово-ягодных
полуфабрикатов.
Салициловая кислота - хорошее средство
для подавления развития плесневых грибов,
но за счет своей токсичности применяется
редко.
Спирты - применяются для консервация
ягод, экстрактов трав, плодов. Разведенный
спирт (50-70 %) более активен, чем ректификат
70-90 % алкоголь убивает неспоровые бактерии
за несколько минут, на споры слабо действует.
В связи с высокой способностью проникать
в глубокий слой продукта удобны летучие
антисептики - сернистый, (для консервирования
фруктов) и углекислый газ. Соли сернистой
кислоты в виде гранул или таблеток закладывают
в упаковочный материал. В нём антисепты
разлагают и выделяют сернистый газ.
Углекислый газ (СО2)
абсолютно безвреден быстро и полностью
улетучивается после извлечения продукта
из камеры хранения. Находясь в атмосфере
в количестве 20 – 30 %, углекислый газ замещает
развитие многих микробов, а развитие
при концентрации 60-80 полностью прекращает
их развитие.
глекислый газ можно применять для консервации
многих продуктов мяса, мясных полуфабрикатов,
рыбы, овощей, плодов.
В последнее время квашение овощей проводят в пленочных вкладышах. Накапливающиеся под пленкой углекислый газ и молочная кислота выполняют функции консерванта.
Развитие многих плесеней
тормозится при концентрации углекислого
газа около 20 %, а при 40 – 50 % совсем прекращается.
Сроки хранения мяса, птицы, колбас и других
продуктов при Т° - 0°С в атмосфере, содержащей
10 – 15 % СО2, в 2 - 3 раза превышает сроки
обычного хранения при той же температуре.
На принципах асептики основано копчение
мясных и рыбных продуктов. При копчении
продукты пропитываются антисептическими
веществами дымом (фенол, формальдегид),
органические кислоты, смолы и т.д. Кроме
того, развитию микроорганизмов препятствует
подсушивание продукта и повышение содержания
в нем соли.
Жизнедеятельность микроорганизмов в природных условиях обычно протекает совместно с другими живыми организмами.
Взаимоотношения между ними
носят разнообразный характер и
существенно сказываются на их развитии.Основными
типами таких взаимоотношений являются:
симбиоз, метабиоз, комменсализм, паразитизм
и антагонизм.
Симбиоз - представляет собой сожительство
организмов различных видов, обычно приносящее
им взаимную пользу. При совместном сожительстве
они развиваются лучше, чем в отдельности.
Между симбионтами происходит частичный
обмен продуктами жизнедеятельности.
Примером может служить сожительство
клубеньковых бактерий и бобовых растений.
Бактерии получают от бобовых растений
углеродистую пищу, а сами снабжают растения
азотистыми веществами. Симбиотические
взаимоотношения между некоторыми микроорганизмами
используют в изготовлении пищевых продуктов
(кефир, кумыс). Здесь осуществляется симбиоз
молочнокислых бактерий и дрожжей. Бактерии
продуцируя молочную кислоту, создают
условия для дрожжей, а продукты жизнедеятельности
дрожжей (витамины) стимулируют рост биологических
бактерий.
Комменсализм - такой вид сожительства организмов когда взаимная польза не выражена отчетливо, но сожительство не приносит вреда (микрофлора на поверхности тела человека).
Метабиоз - такой вид взаимоотношений,
когда один вид организма в
процессе жизнедеятельности создает
благоприятные условия для
Паразитизм - это такая форма взаимоотношений,
когда один вид организма развивается
за счет другого. Паразитами являются
все возбудители заболеваний человека,
животных и растений. Примером паразитизма
могут служить взаимоотношения между
бактериофагами и бактериями.
Антагонизм - это такой тип взаимоотношений,
когда один вид организма подавляет развитие
другого. При этом типе сожительства происходит
борьба между организмами за питательные
вещества, место обитания, за кислород
и т.д.
Механизм подавления сожительствующих
микроорганизмов бывает различным: быстрое
потребление кислорода или питательных
веществ из субстрата одним из видов; выделение
в субстрат различных продуктов жизнедеятельности,
затрудняющих или подавляющих рост и развитие
прочих микроорганизмов. Молочнокислые
бактерии, например, являются антагонистами
гнилостных бактерий, так как продукт
жизнедеятельности первых молочная кислота,
тормозит развитие вторых.
Антагонистические взаимоотношения в
мире микробов являются одним из важных
факторов, определяющих состав микрофлоры
природных субстратов
В природных средах обитания иной тип
сожительства организмов устанавливается
не изолированно от других типов, а во
взаимосвязи с ними, образуя сложные системы
влияний и взаимозависимостей.
Во многих случаях губительное действие
микробов антагонистов связано с выделением
ими в окружающую среду специфических
биологически активных веществ антибиотиков
(анти-против, биос-жизнь).
Выделено и изучено большое количество
антибиотиков. Они довольно разнообразны
по своему химическому строению и характеру
действия.
По характеру действия все антибиотики делятся на:
1.бактериостатические,
2.Бактериоцидные, фунгицидные.
Механизм действия разнообразен
и до конца не изучен. Установленно,
что под влиянием антибиотиков может нарушиться
обмен веществ, синтез белков нуклеиновых
кислот, ферментов, тормозится процесс
дыхания и т.д.
Все антибиотики по происхождению делятся
на 5 групп:
1. Грибкового происхождения. Пеницилин - вырабатывается грибами Pen. crustosum обладает сильными бактерицидным действием на многие бактерии, преимущественно на грамположительные кокки. Стрептомицин - вырабатывается грибком Actinomyces streptomyceni действует на грамотрицательные бактерии.
2. Бактериального происхождения. Граммицидин С - вырабатывается спорообразующей почвенной бактерий Bac.brevis для наружного применения токсичен для человека.
3. Растительного происхождения.
Антибиотические вещества
4. Животного происхождения. Эритрин из эритроцитов. Экмолин из тканей рыб. Лизоцим.
5. Синтетические и
Антибиотики широко используются в медицинской
и ветеринарной практике. В последние
годы антибиотики используются для борьбы
с возбудителями заболеваний сельскохозяйственных
растений.
Проводится исследование по выяснению
возможностей применения антибиотиков
для предотвращения микробной порчи продуктов.
Однако, возможности их применения для
этого очень ограничены (отриц. действие
на организм человека) могут появиться
устойчивые формы микроорганизмов человека
и т.д.
Для консервации продуктов
целесообразно применять
2.Классификация бактерий.
Бактерии –
мельчайшие прокариотические организмы,
имеющие клеточное строение. Размеры колеблются
от 0,1мкм до 10-13 мкм. Встречаются везде
и всюду. В воздухе были обнаружены на
высоте до 40 км и в почве на глубине до
7 км, в воде распространены повсеместно,
обитают в живых организмах.
Условия обитания.
А) наличие питательного субстрата;
Б) температура окружающей среды
+15, +45 0С тепла;
В) наличие повышенной влажности;
Г) отсутствие прямых солнечных лучей
(УФ);
Д) определенное рН среды;
Е) наличие или отсутствие кислорода,
в зависимости от вида бактерий;
При отсутствии хотя бы одного любого
условия бактерии образуют споры или погибают.
Распространение бактерий.
В почве на 1 г гумуса приходится до 19 млрд
бактерий.
Если вода дистиллированная, то в ней практически
нет бактерий, они попадают туда из воздуха.
В артезианской воде в 1 мл не более 10 микробных
клеток.
Воды рек на 1 мл содержат около 40 тыс бактерий.
В воздухе в теплом помещении на 1м3 – 20
тыс бактерий, на улице около 5 тыс., в городском
парке около 200.
В морском воздухе на 1м3 – 1-2 бактерии,
расстоянии 60 км от берега ни одной.
В Арктике от 0 до 1 бактерии на 1м3.
На грязном домашнем животном 1-2 млрд.
У человека содержатся только устойчивые
к действию ферментов бактерии. В желудочно-кишечном
тракте человека около 3,5 млрд.
По форме бактерии бывают:
1. Шаровидные.
А) кокки (микрококки);
Б) стрептококки;
В) диплококки и тетрококки;
Г) стафилококки;
Е) сарцилы;
2. Палочковидные.
А) бациллы;
Б) диплобациллы;
В) стрептобациллы;
Г) коккобактерии – очень мелкие палочки,
почти неотличимые от вытянутых кокков;
3. Извитые.
А) вибрионы;
Б) спириллы (до 5 завитков);
4. Спиралевидные (спирохеты) (больше 5 завитков)
– это длинные и тонкие извитые формы
с многочисленными завитками.
5. Нитчатые формы.
1). Монотрихи – имеют 1 жгутик на полюсе
клетки;
2). Лофотрихи – имеют пучок жгутиков на
полюсе клетки;
3). Амфитрихи – имеют 2 пучка жгутиков
на полюсах;
4). Перитрихи – со множеством жгутиков
вокруг бактерии.
Жгутикование характерно, например,
для кишечных бактерий, столбняка и ботулизма
(перитрихи), холерного вибриона (монотрихи),
возбудителя содоку (болезнь крысиного
укуса) (амфитрихи), щелочеобразователя
(лофотрихи).
По окраске клеточной стенки:
Количественное содержание пептидогликана определяет характер окраски бактерий и других прокариот по Грамму. Те из них, которые содержат в клеточной стенке большое количество (до 90%) пептидогликана окрашивается по
грамму в сине-фиолетовый цвет, и их называют грамм - положительными. Все другие, содержащие в оболочке 5 - 20% пептидогликана, окрашиваются в розовый цвет и называются грамм - отрицательными. Толщина слоя пептидогликана у граммположительных в несколько раз больше, чем у грамм отрицательных.
Помимо пептидогликана в клеточных стенках грамм положительных бактерий содержатся полисахариды, тейхоевые кислоты и белки. Грамм - отрицательные бактерии покрыты наружной мембраной, в состав которой входят липополисахариды и базальные белки. Окраска по Грамму легла в основу классификации прокариот на подразделы. При этом тонкостенные бактерии раздела Ciracilicutes, лишенные клеточной стенки протопласты и дефектные по клеточной стенке сферопласты окрашиваются грамм отрицательно, а толстостенные раздела Firnicutes граммположительны.
По типу дыхания:
1. Аэробные.
2. Анаэробные.
Клеткам бактерий свойственно дыхание, т.е. окисление внутри клетки органических веществ кислородом с выделением углекислого газа, воды и химической энергии. Такие бактерии называются аэробными, потому что им необходим свободный доступ кислорода. Живут на поверхности почвы, в верхних слоях воды, воздухе. Но немало бактерий живет и развивается без воздуха (актиномиусты, которые вызывают разложение веществ в условиях перегноя), и они называются анаэробными. Вместо дыхания у них происходит брожение (процесс расщепления органических веществ без участия кислорода с высвобождением энергии). При спиртовом брожении энергия равна 114кДж (27ккал). При молочнокислом брожении энергия равна 94кДж (18ккал). Дыхание у бактерий идет в лизосомах.
3. Микробиология кулинарных изделий.
На предприятиях пищевой
промышленности и общественного
питания из различного пищевого сырья
изготавливают различные
Качество. Состав микрофлоры готовой продукции зависит от качества и микробной обсемененности перерабатываемого сырья и вспомогательных компонентов (входящих в рецептуру блюд), от режима термической обработки , санитарного состояния используемого оборудования, инвентаря, упаковочного материала, а также от условий (продолжительности и температуры) хранения готовых изделий с момента выработки до реализации.
Некоторые подготовительные операции производства кулинарных изделий, например разделка сырья, измельчение, порционирование и особенно панирование (сухарями, жидким тестом и др.) перед обжариванием, способствует увеличению обсемененности перерабатываемого сырья. В результате термической обработки (варки, жарки, запекания) значительно (на два-три порядка) снижается число микроорганизмов в изделии. При последующих операциях - охлаждения, фасовке, укладке в тару и упаковке обсемененность готовых изделий микроорганизмами обычно повышается ввиду инфицирования извне; возможно также и размножение остаточной микрофлоры.
Вторичное инфицирование продуктов, прошедших тепловую обработку, особенно при наличии ручных операций, представляет опасность, так как продукт может быть инфицирован микробами, опасными для здоровья людей. Поэтому необходимо строго соблюдать установленные режимы и санитарно - гигиенические требования (к оборудованию, инвентарю, чистоте рук рабочих при ручной фасовке и др.) на всех стадиях изготовления, хранения и реализации кулинарных изделий.
При промышленном производстве
во избежание вторичного инфицирования
и лучшего сохранения качества целесообразно
(как показывают многие исследования)
упаковывать готовые кулинарные
изделия в полимерные пленочные
материалы непосредственно
Список литературы:
- Емельякенко П.А., Г.В. Дунаев, Д.Г. Кудлай /Микробиология. 2010г.
- Земсков М.В. и др Основы общей микробиологии, вирусологии и иммунологии. Изд. 2-е, испр. и доп. М., «Колос». 2011г.
- Клевакин В.М., Карцев В.В. Санитарная микробиология пищевых продуктов. - Л.: Медицина,2012г .
- Коралюк А.М. «Медицинская микробиология», 2011г.
- Маялский А.Н. «Микробиология», 2010г.
- Мудрецова-Висс К.А.., Кудряшова А.А., Дедюхина В.П. Микробиология, санитарная гигиена. - М.: Деловая литература, 2012г.
- Шуб Г.М., Корженевич В.И. «Краткий курс медицинской микробиологии», 2011г.

- Влияние факторов внешней среды на развитие эмбриона и плода
- Влияние факторов внешней среды на создание предпринимательской фирмы
- Влияние факторов внутренней и внешней среды на организацию
- Влияние факторов макросреды на деятельность компании «МегаФон»
- Влияние факторов на размещение производства
- Влияние факторов на формирование прибыли организаций
- Влияние факторов окружающей среды
- Влияние учения К.Маркса на современную экономику
- Влияние учетной политики на показатели отчетности
- Влияние учителя на успешную социализацию детей в начальной школе
- Влияние факторов внешней среды
- Влияние факторов внешней среды на деятельность предприятия
- Влияние факторов внешней среды на здоровье человека
- Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы