Микробиология для товароведов

При микроскопировании нужно: выявить строение мицелия (одноклеточный или многоклеточный) и органов размножения -- спорангиеносцев со спорангиями или конидиеносцев с конидиями. Необходимо также рассмотреть форму, особенности строения спор, конидий, оидий.

Зарисовать специфические особенности рассмотренных грибов.

Представляет интерес просмотр грибов непосредственно в чашках Петри с малым увеличением, например 8 х 10; 8 х 15. При ярком освещении хорошо видны точки роста гиф, общая картина их расположения, органы плодоношения, споры, конидии.

4. Для успешного культивирования, т. е. выращивания микроорганизмов в лабораторных условиях, наиболее важным является правильный подбор питательных сред. Существенное влияние оказывают температура, влажность воздуха, аэрация и т. д.

5. Морфология микроорганизмов -- это наука, изучающая их форму, строение, способы передвижения и размножения. Микроорганизмы различаются по внешнему виду и по размерам: от десятков и сотен микрометров до десятых долей микрометра. Строение клеток микроорганизмов также различно, в связи с чем они относятся к различным систематическим группам.

Все живые существа на Земле, имеющие клеточное строение, делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты. К прокариотам относится только одно царство -- бактерии, к которым принадлежат и актиномицеты. К эукариотам относятся три царства: 1) животные; 2) растения; 3) грибы, в том числе микроскопические мицелиальные грибы, включая дрожжи. Вирусы, не имеющие клеточного строения, входят в третье надцарство -- акариоты.

Деление живых организмов на прокариоты и эукариоты основано главным образом на особенностях строения их ядерного аппарата. У прокариот обособленное ядро в клетке отсутствует. Ядерный аппарат их представлен молекулой дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), находящейся непосредственно в цитоплазме. У эукариот имеется типичное ядро, отделенное от цитоплазмы двойной ядерной мембраной. Внутри ядра заключена ДНК. Через ДНК наследственные признаки клетки передаются потомству.

6. Форма и строение клеток. По форме бактерии бывают шаровидные, палочковидные и извитые (рис. 1). Бактерии шаровидной формы называются кокками. В зависимости от размеров и расположения клеток встречаются микрококки (одиночные клетки), диплококки (группа из двух клеток), стрептококки (в виде цепочки клеток), стафилококки (скопления клеток в виде виноградной грозди). Размеры клеток шаровидных бактерий составляют 0,2--2,5 мкм.

Палочковидные бактерии встречаются в виде одиночных палочек, а также в виде двойных и соединенных в цепочку.

Разнообразием форм клеток отличаются извитые бактерии, которые имеют различные длину и толщину. К ним относятся вибрионы, спириллы, спирохеты.

Длина палочковидных и извитых бактерий от 1 до 5 мкм.

К прокариотам относится своеобразная группа микроорганизмов-- актиномицеты, которые также не имеют типичного ядра, но их клетки по внешнему виду (длинные тонкие нити) похожи на клетки мицелиальных одноклеточных грибов.

От внешней среды клетка отделена плотной оболочкой-- клеточной стенкой (рис. 2). На долю клеточной стенки приходится от 5 до 20 % сухого вещества клетки. Клеточная стенка является каркасом клетки, придает ей определенную форму, предохраняет от неблагоприятных внешних воздействий, участвует в обмене веществ клетки с окружающей средой.

Имеется специфический метод окраски бактерий, предложенный датским ученым Грамом, при котором клетки одних бактерий окрашиваются в фиолетовый цвет; такие бактерии называют грамположительными . Другие бактерии становятся розовыми, они называются грамотрицательными. Различная окраска бактерий зависит от процентного содержания в клеточной стенке специфического для прокариотных клеток полимерного соединения -- пепти д огликана (мурейна), который отсутствует в клеточных стенках эукариотных организмов. Окраска по Граму имеет значение для классификации бактерий.

Клеточная стенка некоторых бактерий иногда покрыта слоем слизи, который может быть очень тонким, а может быть значительным и образовывать капсулу. Капсула предохраняет клетку от механических повреждений и высыхания.

Цитоплазматическая мембрана отделяет от клеточной стенки содержимое клетки. Она полупроницаема и играет важную роль в обмене веществ между клеткой и внешней средой, пропуская внутрь клетки питательные вещества и выделяя наружу продукты обмена.

Внутри клетка заполнена цитоплазмой. Это полужидкая вязкая коллоидная система. В цитоплазме находятся мембранные структуры--мезосомы. В мезосомах имеются ферменты. В цитоплазме находится ядерный аппарат бактериальной клетки, который называется нуклеоидом. Он представляет собой двойную спираль ДНК в виде замкнутого кольца.

В цитоплазме содержатся также рибосомы и различные включения. Рибосомы в цитоплазме представлены в виде мелких гранул. Они состоят примерно наполовину из рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белка. РНК участвует в синтезе белка. Цитоплазматические включения бактериальной клетки-- это запасные питательные вещества. Они откладываются в клетке при наличии большого количества питательных веществ в среде и используются, когда клетка попадает в условия голодания. Запасные питательные вещества используются как источники углерода и энергии.

У некоторых бактерий имеются жгутики. Жгутики-- это тонкие, спирально закрученные нити. С помощью жгутиков некоторые виды бактерий могут активно передвигаться. Шаровидные бактерии (кокки) неподвижны. Подвижны некоторые виды палочковидных бактерий и все извитые. Бактерии могут передвигаться с помощью ресничек.

Размножение. Бактерии размножаются бесполым путем, главным образом простым делением клетки на две части. Деление клетки начинается с деления нуклеоида. Затем путем втягивания клеточной стенки образуется перегородка, причем нуклеоиды расходятся в разные половины клетки, и образуются две новые клетки.

Размножение происходит при благоприятных условиях. Характерной особенностью размножения бактерий является быстрота протекания процесса. Продолжительность размножения бактерий от 30 минут до нескольких часов (рис. 3).

Актиномицеты размножаются спорами, главным образом наружными -- экзоспорами, -- образующимися на концах их вытянутых нитевидных клеток. Бактерии также образуют споры, однако их функции совсем иные.

Спорообразование. С наступлением неблагоприятных условий некоторые бактерии образуют споры. В части клетки, которая называется спорогенной зоной, происходит уплотнение цитоплазмы. Спорогенная зона отделяется от остальной цитоплазмы перегородкой -- септой -- и покрывается цитоплазматической мембраной материнской клетки. Образуется проспора, она покрывается оболочкой споры, состоящей из нескольких слоев. Когда спора созреет, материнская клетка отомрет. Спорообразование длится около 1 суток.

В каждой бактериальной клетке может образовываться только одна такая спора -- эндоспора. Она чрезвычайно устойчива к неблагоприятным воздействиям высокой температуры, к высушиванию, действию ядовитых веществ и др. При попадании в благоприятные условия спора прорастает. При этом она набухает, оболочка лопается и из содержимого споры прорастает новая клетка (рис. 4). Этот процесс протекает в течение нескольких часов. Способностью образовывать эндоспоры обладают только некоторые палочковидные бактерии.

Основы классификации бактерий. В основу классификации бактерий положены их морфологические особенности (форма и размер клетки), способность к спорообразованию, наличие жгутиков, отношение к окраске по Граму и др., а также физиологические свойства (тип питания, отношение к кислороду, характер получения энергии и др.).

В связи с ограниченным количеством признаков у бактерий естественной классификации, отражающей эволюционное развитие отдельных видов бактерий, нет. Были созданы различные искусственные классификации бактерий, одна из них положена в основу Краткого определителя бактерий Берги. В настоящее время придерживаются именно этой классификации. Названия микроорганизмов состоят из двух латинских слов, первое означает род, второе -- вид.

В опаре, тесте, в готовых хлебобулочных и мучных кондитерских изделиях встречаются бактерии: Эшерихия коли, или кишечная палочка (Escherichia coli); Салмонеллы (род Salmonella); золотистый стафилококк (Staphilococcus aureus); Бациллус цереус (Bacillus cereus); Бациллус субтилис (Bacillus subtilis); Клостридиум ботулинум (Clostridium botulinum). Все эти микроорганизмы являются вредителями. К полезным относятся молочнокислые бактерии рода Лактобациллус (Lactobacillus).

7. Дрожжи относятся к эукариотным микроорганизмам. Они составляют большую группу одноклеточных неподвижных микроорганизмов, широко распространенных в природе. Большинство дрожжей относятся к классу грибов-аскомицетов. В брожении теста из пшеничной и ржаной муки принимают участие дрожжи-сахаромицеты (Saccharomyces cerevisiae), обладающие способностью сбраживать сахара с образованием спирта и диоксида углерода. Наряду с главными продуктами брожения под воздействием дрожжей образуются побочные продукты -- органические кислоты (молочная, винная, щавелевая и др.), уксусный альдегид, спирты и другие вещества, придающие хлебу специфический вкус и аромат. По форме дрожжи бывают круглые, овальные, яйцевидные и удлиненные (рис. 5). Размеры дрожжевых клеток от 2 до 12 мкм.

Строение клеток. Дрожжевые клетки отделены от внешней среды клеточной стенкой (рис. 6). Она защищает клетку от неблагоприятных воздействий и определяет ее форму. Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана, играющая большую роль в обмене веществ. Клетка заполнена цитоплазмой, в которой находятся ядро, митохондрии, рибосомы, вакуоли.

Ядро окружено двойной мембраной. Функциями ядра являются регулирование процессов обмена веществ и других химических процессов в клетке, передача наследственных признаков.

Митохондрии -- это мелкие частицы различной формы. В них протекают энергетические процессы и запасается энергия.

Рибосомы -- мельчайшие тельца, являющиеся центром синтеза белка. Вакуоли представляют собой пузырьки, заполненные клеточным соком. Внутри вакуолей находятся запасные вещества-- жиры, углеводы (гликоген), волютин.

Размножение. Дрожжи размножаются двумя способами: бесполым, или вегетативным (почкование), и половым (спорообразование). Вегетативное размножение протекает следующим образом (рис. 7). Сначала на исходной -- материнской -- клетке образуется небольшой бугорок -- почка, которая по мере роста увеличивается в размерах. Одновременно с этим происходит деление ядра на две части. Одно из ядер с частью цитоплазмы и другими элементами клетки переходит в молодую -- дочернюю -- клетку.

По мере роста дочерней клетки перетяжка, которая соединяет ее с материнской клеткой, сужается, таким образом дочерняя клетка как бы отшнуровывается, а затем отрывается и отделяется от материнской. Этот процесс протекает за несколько часов. Одна материнская клетка может отпочковать 8--10 клеток. Каждая вновь образовавшаяся клетка в свою очередь также начинает почковаться. Этот процесс протекает только при благоприятных условиях.

В неблагоприятных условиях некоторые дрожжи образуют бесполые споры, образующиеся без слияния клеток.

Чаще споры образуются в результате полового процесса, который начинается иногда с деления ядра на несколько частей (рис. 8). При этом в клетке образуется от 2 до 12 новых ядер. Вокруг каждого ядра формируется оболочка из уплотненной цитоплазмы, образуются споры. Споры дрожжей более приспособлены к неблагоприятным воздействиям внешней среды, чем сами клетки. Попав в благоприятные условия, споры созревают, разрывают материнскую клетку, высыпаются из нее и, попарно сливаясь, образуют новую клетку, которая в дальнейшем размножается почкованием.

Спорообразование может происходить также путем слияния двух вегетативных клеток с образованием зиготы, в которой затем образуются споры, прорастающие в вегетативные клетки. Далее они размножаются почкованием. Спорообразование у хлебопекарных дрожжей происходит очень редко.

Дрожжи делятся на культурные и дикие. Культурные дрожжи используются человеком, например, в производстве спирта, пива, вина, в хлебопечении. Дрожжи-сахаромицеты являются культурными дрожжами.

Дикими называются виды дрожжей, которые не характерны для данного производства и попали случайно. В хлебопекарной промышленности и производстве некоторых видов мучных кондитерских изделий к ним относятся микроорганизмы из рода Candida (Кандида) и Torulopsis (Торулопсис). Они сбраживают глюкозу, сахарозу, снижают мальтазную активность прессованных дрожжей, ухудшают их подъемную силу. Дикие дрожжи не способны участвовать в брожении теста; размножаясь, они отнимают питательные вещества у бродильной микрофлоры. Источниками обсеменения пшеничных полуфабрикатов дикими дрожжами являются прессованные дрожжи, содержащие от 15 до 45 ,% посторонних дрожжей, а также мука и молочная сыворотка.

8 Грибы составляют большую группу организмов, которые выделены в отдельное царство Микота (Mycota). Грибы широко распространены в природе. Грибы являются эукариотами. В царство грибов входят микроскопические мицелиальные грибы (ранее их называли плесневыми грибами).

Представителями микроскопических мицелиальных грибов являются грибы родов Аспергиллус (Aspergil-lus), Пенициллиум (Penicillium), Мукор (Mucor), Фузариум (Fusarium) и другие, которые относятся к различным классам. Они встречаются в опаре и в тесте.

Строение. Клетки микроскопических мицелиальных грибов имеют вытянутую форму и называются гифами (рис. 9). Переплетаясь, нитеобразные гифы образуют тело гриба в виде ваты, пуха и других подобных образований, которое называется грибницей, или мицелием. Мицелий состоит из двух частей: верхней плодоносящей и нижней, которая служит для прикрепления к питательной среде -- субстрату--и питания гриба. Грибы видны невооруженным глазом.

Клетки мицелия имеют клеточную стенку, которая обладает защитными свойствами. Клеточная стенка также определяет форму клетки. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой находятся ядра, рибосомы, митохондрии и вакуоли.

Клетки грибов многоядерны. Ядра регулируют процесс обмена веществ, размножение и передачу наследственных признаков. Рибосомы являются центром синтеза белков, а в митохондриях протекают энергетические процессы. Вакуоли -- это полости круглой формы, заполненные клеточным соком, где откладываются запасные питательные вещества (гликоген, жир, волютин).

Микроскопические грибы могут быть одноклеточными и многоклеточными. Гифы многоклеточных грибов разделены перегородками на отдельные клетки, что отсутствует в одноклеточных грибах.

Размножение. Микроскопические грибы размножаются в основном двумя способами: бесполым (вегетативно) и половым. Вегетативное размножение происходит в результате прорастания обрывков гиф, путем их верхушечного роста или деления клетки.

При бесполом размножении на концах некоторых гиф формируются споры, которые называются конидиями, а гифы, несущие их, -- конидиеносцами. У других грибов споры образуются внутри особых клеток, развивающихся на концах гиф. Эти клетки называются спорангиями, а гифы, несущие их, -- спорангиеносцами. Созревшие конидии осыпаются, а спорангии лопаются, и из них высыпаются споры, которые в благоприятных условиях прорастают (рис. 10).

При половом размножении сначала происходит слияние двух близлежащих клеток. Затем процесс размножения протекает у различных видов грибов по-разному. У одних образуется клетка, называемая зиготой, которая затем прорастает в новый мицелий (рис. 11); у других грибов образуется плодовое тело, внутри которого развиваются сумки -- аски -- со спорами (рис. 12). Попадая в благоприятные условия, споры созревают, сумка разрывается, и споры, прорастая, образуют новый мицелий. Споры грибов очень устойчивы к внешним воздействиям, они могут в течение нескольких лет сохранять жизнеспособность.

Микроскопические грибы для своего развития требуют наличия кислорода, т. е. являются аэробами и размножаются только при доступе воздуха. Оптимальными условиями для их размножения являются температура 25--35 °С и относительная влажность воздуха 70--80 %.

Грибы рода Mucor -- одноклеточные, размножаются бесполым и половым способами, образуя споры. Они поражают хлеб и мучные кондитерские изделия. Грибы родов Aspergillus и Penicillium -- многоклеточные. У аспергиллов конидиеносцы похожи на лейку, разбрызгивающую воду, а у пенициллов напоминают кисть. При созревании образуют огромное количество спор, этим объясняется быстрое поражение продуктов грибами (плесневение). Аспергиллы и пенициллы поражают зерно, муку, прессованные дрожжи, жиры, хлеб, мучные кондитерские изделия и другие продукты.

Многоклеточные грибы рода Fusarium поражают зерно, перезимовавшее в поле, поздние сорта пшеницы и ржи. Применение в пищу хлеба из муки, полученной из такого зерна, вызывает острое пищевое отравление.

9. Вирусы -- это микроорганизмы очень маленьких размеров от 35 до 125 нанометров, поэтому их можно обнаружить только с помощью электронного микроскопа. Их еще называют фильтрующимися вирусами, так как они не задерживаются бактериальными фильтрами.

Вирусы являются паразитами и не размножаются вне клеток хозяина (человек, животные, растения). Вирусы могут поражать и бактерии, такие вирусы называют бактериофагами, или просто фагами.

По форме вирусы бывают округлыми, спиралевидными, а также в виде палочек и многогранников. Они имеют простое строение и различны по химическому составу.

Вирусы не имеют клеточной структуры. Они устойчивы к высушиванию и к воздействию низких температур. Разрушение их происходит при нагревании до 60-- 80 °С.

Вирусы вызывают ряд тяжелых заболеваний: оспу, корь, полиомиелит, грипп и др. Проникая в клетки хозяина, вирус размножается, вызывая их гибель.

10. Физиология микроорганизмов -- это наука, изучающая их жизнедеятельность, а именно: рост, развитие, питание, способы получения энергии для осуществления этих процессов.

11. Клетки микроорганизмов на 75--85 % состоят из воды и на 15--25 % из сухого вещества. В состав сухого вещества клетки входят углерод, кислород, азот, водород и минеральные элементы.

Минеральные элементы содержатся в клетках микроорганизмов в количестве от 3 до 10 %. Самыми важными из них являются калий, магний, кальций, железо, фосфор и др. Минеральные вещества оказывают влияние на скорость и направление химических реакций в клетке.

Углерод, азот, кислород и водород входят в состав органических веществ клетки. Важнейшая роль в жизни микроорганизмов принадлежит белкам.

Белки. Белки -- это сложные высокомолекулярные вещества, в состав которых входят углерод, водород и азот, а в некоторые -- сера и фосфор.

Все белки по строению делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). К простым белкам относятся альбумины (водорастворимые), глобулины (растворимые в спирте) и др., в состав их входят только аминокислоты. Простые белки выполняют роль запасных веществ. Сложные белки состоят из простого белка и добавочной группы небелковой природы. Этой группой могут быть нуклеиновые кислоты, жироподобные вещества и другие соединения.

Сложные белки входят в состав ядра, цитоплазмы, рибосом, митохондрий, поэтому они имеют важное значение при размножении, обмене веществ и росте клеток. Белки образуют с водой вязкие растворы -- коллоиды. Под воздействием высоких температур, кислот, щелочей, излучений и других факторов белки свертываются (денатурируют).

Углеводы. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. Углеводы разделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, ксилоза и другие) и полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген и др.). Две молекулы моносахаридов, соединяясь между собой, образуют дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза).

Непосредственно усваиваются только моносахариды глюкоза и фруктоза. Сахароза и мальтоза предварительно гидролизуются ферментами дрожжей на простые сахара. Лактоза и полисахариды дрожжами не усваиваются. Углеводы являются источником энергии клетки, а также используются для синтеза белков клетки как строительный материал.

Жиры. Жиры состоят из углерода, кислорода и водорода. Они представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.

Жиры и жироподобные вещества (липиды) входят в состав цитоплазматической и других мембран. Они являются запасными веществами и используются клеткой для получения энергии. Жиры участвуют в построении и поддержании структуры клетки.

Ферменты. Ферменты -- это сложные органические вещества белковой природы, которые увеличивают скорость химических реакций, т. е. являются катализаторами. В настоящее время известно более 1000 ферментов. Ферменты осуществляют превращения веществ в клетках, связанные с обменом веществ.

Микроорганизмы вырабатывают различные ферменты, в частности амилазу, мальтазу, лактазу, сахаразу. Эти ферменты расщепляют соответственно крахмал, мальтозу, молочный сахар, сахарозу и другие полисахариды. Ферменты протеазы ускоряют расщепление белков.

Названия гидролитических ферментов происходят от корня слова, обозначающего вещество, на которое действует фермент, и реакций, превращение которых он ускоряет, с добавлением окончания «аза». Например: вещество -- сахароза, фермент -- сахараза и т. д.

Каждый микроорганизм обладает определенным набором ферментов. В процессе эволюционного развития микробы приспосабливались к определенным условиям среды, в результате различные микроорганизмы обладают своеобразными ферментными системами.

Ферменты условно делятся на экзоферменты и эндоферменты. Экзоферменты выделяются клеткой в среду через клеточную оболочку, расщепляют сложные соединения на более простые, доступные для усвоения. Эндоферменты не обладают способностью выделяться из клеток и содержатся .внутри клеток. К экзоферментам относятся, например, амилаза, каталаза; к эндоферментам -- зимаза, представляющая собой комплекс ферментов.

Температура является важнейшим фактором, от которого зависит активность ферментов. С повышением температуры увеличивается начальная скорость ферментативной реакции. Однако повышение температуры выше определенного предела может привести к потере активности (инактивации) ферментов, так как ферменты имеют белковую природу и происходит денатурация белка. Одни ферменты инактивируются при температуре 40--50 °С, другие -- при температуре 70 °С, т. е. термоустойчивы, но при температуре около 100 °С почти все ферменты инактивируются.

Ростовые вещества. Ростовые вещества регулируют рост клетки. К ним относятся витамины, фрагменты нуклеиновых кислот (азотистые основания) и аминокислоты.

Витамины -- это органические вещества, необходимые для нормального обмена веществ, так как участвуют в различных ферментативных реакциях. Витамины делятся на две группы; водорастворимые и жирорастворимые. Микроорганизмам необходимы витамины B₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), В₃ (пантотеновая кислота), В₆ (пиридоксин), РР (никотиновая кислота), Н (биотин) и др. Ряд витаминов входит в состав ферментов.

К ростовым веществам относятся также пуриновые и пиримидиновые основания, необходимые микроорганизмам для синтеза нуклеиновых кислот, а также аминокислоты. Аминокислоты участвуют в обмене азотистых веществ всех организмов. Аминокислоты являются фрагментами (мономерными звеньями), из которых состоит белок. Таких аминокислот 20. Большинство микроорганизмов синтезируют необходимые им аминокислоты, а некоторые нуждаются в готовых аминокислотах.

12. Питание -- это процесс усвоения организмом веществ, необходимых для его жизнедеятельности. Микроорганизмы питаются (поглощают) и выделяют продукты обмена всей поверхностью клетки. Посредством питания осуществляется связь организма с внешней средой.

Питательные вещества могут поступать в клетку только в растворенном виде, поэтому расщепление нерастворимых сложных органических соединений на более простые происходит вне клетки. На возможность проникновения питательных веществ в клетку оказывают влияние различные факторы: величина и структура молекул вещества, концентрация веществ в клетке и питательной среде, свойства клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, через которые в клетку проникают питательные вещества.

Концентрация питательной среды оказывает влияние на состояние клетки. Тургор -- состояние, которое возникает при оптимальной концентрации веществ в питательной среде. Тургор характеризуется внутренним гидростатическим давлением в клетке, вызывающим напряжение в клеточной стенке. В результате цитоплазма клетки плотно прижимается к цитоплазматической мембране, растягивая ее. В состоянии тургора клетки микроорганизмов нормально осуществляют процессы жизнедеятельности.

Плазмолиз -- это процесс сжимания цитоплазмы клетки в результате увеличения осмотического давления в среде и обезвоживания клетки. В результате плазмолиза происходит гибель микроорганизмов. Явление плазмолиза наблюдается при консервировании продуктов с солью и сахаром. Добавление в продукты соли или сахара повышает стойкость продуктов против микробной порчи при хранении. Высокие концентрации соли вызывают плазмолиз клеток, подавляют процесс дыхания, нарушают функции клеточных мембран. При концентрации соли 7--10 % прекращается размножение многих гнилостных бактерий.

В зависимости от отношения к источнику углерода микроорганизмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы -- это организмы, синтезирующие все вещества своих клеток из углерода СО₂ и из неорганических веществ. Для синтеза веществ клетки одни автотрофы используют энергию света, т. е. осуществляют фотосинтез (пурпурные серобактерии). Такие микроорганизмы называют фототрофами. Другие автотрофы синтезируют все вещества своих клеток также из углерода СO₂, но энергию получают в результате окисления неорганических веществ -- аммиака, водорода, т. е. осуществляют хемосинтез. Их называют хемотрофами (нитрифицирующие, водородные бактерии).

Гетеротрофы --это микроорганизмы, которые используют для построения вещества клетки готовые органические вещества. К ним относится большинство бактерий, дрожжи и микроскопические грибы. Гетеротрофы в большинстве -- сапрофит ы, питающиеся органическими веществами отмерших организмов. Попадая на пищевые продукты, они вызывают их порчу.

Гетеротрофами являются все микроорганизмы, встречающиеся при производстве хлеба и некоторых видов мучных кондитерских изделий.

К гетеротрофам относятся паразиты -- микроорганизмы, питающиеся за счет органических веществ других живых организмов и наносящие им вред. Они размножаются только в клетках хозяина. Паразиты являются патогенными микроорганизмами, так как вызывают инфекционные заболевания человека, животных и растений.

13. Почва является главным источником распространения микроорганизмов, поскольку они находят наиболее оптимальные условия для развития: много питательных веществ, достаточное количество влаги, защиту от губительного воздействия прямых солнечных лучей и от резких перепадов температуры. В почве находится большое количество микроорганизмов, принимающих участие в процессах, связанных с круговоротом веществ в природе.

Микроорганизмы играют большую роль в процессах образования и обогащения почв, влияют на их плодородие. Наибольшее количество микробов встречается в почвах, где содержится много органических остатков (в пахотных, удобряемых перегноем и влажных почвах). В глубине слоя почвы микроорганизмы распространены неравномерно, больше всего их на глубине нескольких сантиметров от поверхности, где много остатков животных и растений.

Среди почвенных микроорганизмов встречаются термофилы, мезофилы, психрофилы; автотрофы и гетеротрофы; аэробы и анаэробы. Микроорганизмы почвы представлены бактериями, микроскопическими грибами и дрожжами. Наиболее распространены бактерии, которые участвуют в процессах разложения и гниения органических веществ (остатков растений и животных) в почве. Микроорганизмы могут сохраняться в почве длительное время, особенно при низкой температуре и в высушенном состоянии.

В почве встречаются и болезнетворные микроорганизмы, которые являются возбудителями ботулизма, столбняка, газовой гангрены и других заболеваний. С целью предотвращения тяжелых заболеваний, вызываемых микроорганизмами почвы, работники пищевой промышленности не должны допускать загрязнения почвой сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. С другой стороны, в связи с тем что большое количество вредных микробов развивается при попадании отбросов в почву, нельзя допускать загрязнения ими территории пищевых предприятий, так как это усиливает опасность возникновения инфекционных заболеваний, особенно кишечных, и создает угрозу микробиологической порчи готовой продукции.

14. Инфекция -- это взаимодействие патогенных микроорганизмов с макроорганизмом (человеком, животным, растением) в определенных условиях, в результате чего может возникнуть инфекционное заболевание. Загрязнение патогенными микроорганизмами (заражение) пищевых продуктов приводит к различным инфекционным заболеваниям -- брюшному тифу, паратифу, дизентерии, холере, скарлатине, бруцеллезу, туберкулезу, сибирской язве и др. Присутствие в пищевых продуктах даже небольшого количества патогенных микроорганизмов может вызвать заболевание, поскольку, попав в организм человека, они начинают активно размножаться.

Пути попадания патогенных микроорганизмов в пищевые продукты различны: они распространяются воздушным путем, через воду, через больных людей и животных, при контакте с ними, через бациллоносителей, через насекомых, грызунов и т. д.

Развитие инфекционных болезней. В зависимости от степени обсеменения пищевых продуктов патогенными микроорганизмами, от их вида, от общего состояния организма человек испытывает различные степени недомогания.

Признаки болезни появляются не сразу, а через определенное время, которое называют инкубационным периодом. В этот период микробы размножаются и в организме накапливаются вреднодействующие продукты их жизнедеятельности. Продолжительность инкубационного периода при различных заболеваниях от нескольких часов до нескольких недель и даже месяцев. По истечении инкубационного периода появляются симптомы, характерные для инфекционного заболевания.

Пищевые инфекции возникают только при наличии в пищевых продуктах живых клеток микроорганизмов, они имеют определенный инкубационный период и свои характерные признаки.

Вирулентность, или степень патогенности микроорганизма, изменяется в зависимости от условий его существования.

Патогенные микробы вырабатывают ядовитые вещества -- токсины. Они бывают двух видов: экзотоксины и эндотоксины. Экзотоксины выделяются из клетки в окружающую среду при жизни микроорганизма, а эндотоксины --только после разрушения клеточной стенки. Экзотоксины более ядовиты, чем эндотоксины.

Защитные силы организма. Иммунитет. Организм человека или животного может быть невосприимчив к воздействию патогенных микробов. Такое состояние организма называется иммунитетом. Другими словами, организм способен препятствовать размножению в нем микробов и обезвреживать токсины. Иммунитет может быть врожденным (его еще называют наследственным, или естественным) и приобретенным, или искусственным.

Естественный иммунитет обусловлен защитной функцией ряда тканей организма, например кожи и слизистых покровов. Кожа не только задерживает патогенные микробы на поверхности, но и выделяет вещества, которые убивают находящиеся на ней микробы. Бактерицидным действием обладают слюна человека, желудочный сок. Естественные защитные приспособления препятствуют проникновению микроорганизмов и возникновению инфекционных заболеваний.

Для профилактики ряда инфекционных заболеваний-- гриппа, ящура, а также желудочно-кишечных -- созданы специальные вакцины. Имеются также иммунные сыворотки, обезвреживающие токсины бактерий, -- противоботулиническая, противостолбнячная, противостафилококковая и др.

Приобретенный иммунитет появляется у людей, перенесших инфекционное заболевание, и после введения вакцин и сывороток.

Пищевые инфекции. Наиболее опасными патогенными микроорганизмами, вызывающими кишечные инфекции, являются бактерии кишечной группы. Бактерии рода Salmonella являются возбудителями брюшного тифа и паратифов. Они размножаются в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Салмонеллы размножаются при температуре 25--40 °С, при нагревании до 60 °С они погибают в течение нескольких минут.

Бактерии рода Shigella (Шигелла) являются возбудителями дизентерии. Они размножаются в слизистой оболочке толстых кишок и вызывают ее воспаление. Шигеллы представляют собой неподвижные палочки. Они относятся к факультативным анаэробам; споры не образуют. Размножение происходит при температуре 10--45 °С. Устойчивы к условиям внешней среды и могут длительное время сохраняться на различных продуктах. В водопроводной воде возбудители дизентерии живут от нескольких суток до 1,5 мес. В зависимости от рН среды, состава микрофлоры и других условий бактерии могут сохранять жизнеспособность на фруктах' до 7 сут, в маргарине -- до 50--60 сут. Причиной заболевания дизентерией может стать употребление молока и молочных продуктов, обсемененных возбудителями дизентерии. Продолжительность инкубационного периода от 2 до 7 сут.

Возбудители бруцеллеза -- бруцеллы -- мелкие бактерии, принадлежащие к анаэробам; они не имеют спор, активно размножаются при температуре 37 °С. Срок выживания в воде до 72 сут. Бруцеллы попадают в организм человека при употреблении молока и молочных продуктов от больного скота. Возбудители бруцеллеза могут выживать в молоке в течение 8 сут, а в сливочном масле -- 60 сут. Симптомы заболевания бруцеллезом -- слабость, озноб, лихорадка, боли в мышцах и суставах. Инкубационный период при бруцеллезе 4-- 20 сут. Холод бруцеллы переносят хорошо, а при высокой температуре быстро погибают.

Туберкулез вызывается бактериями, относящимися к актиномицетам. Эти бактерии отличаются высокой устойчивостью к физическим и химическим факторам среды. Возбудитель туберкулеза сохраняет жизнеспособность в речной воде в течение 5 мес, в кисломолочных продуктах -- до 20 сут. При нагревании молока до 100 °С эти бактерии мгновенно погибают. Источником туберкулеза являются больные люди и животные. Заражение происходит через дыхательные пути и при употреблении в пищу зараженных молока и молочных продуктов.

Сибирская язва -- это острое кишечное инфекционное заболевание, вызываемое патогенными бактериями рода Bacillus. Это спорообразующие палочки длиной 5--8 мкм и толщиной 1--2 мкм; оптимальная температура роста 37 °С. Эти бактерии сохраняют жизнеспособность в воде и почве в течение нескольких месяцев, выдерживают длительное кипячение. Споры длительное время сохраняются в трупах животных, погибших от сибирской язвы. Человек может заразиться при контакте с больными животными и при употреблении зараженных пищевых продуктов и воды.

Пищевые инфекции могут вызываться вирусами, например холера. Возбудители холеры -- холерные вирионы, которые выделяют токсины. Холерные вирионы погибают при нагревании до 100 °С, а также под действием дезинфицирующих веществ и некоторых кислот.

Холерные вирионы устойчивы к низким температурам и к воздействию щелочей. Клетки холерных вирионов выделяют токсины, которые всасываются слизистой оболочкой тонких кишок, и происходит отравление всего организма. Заболевание передается контактно-бытовым, водным и пищевым путями.

15. Они могут быть бактериальной и грибковой природы. Живые микроорганизмы попадают в пищу, активно размножаются и образуют токсины, в результате накопления которых пища становится опасной для употребления. Пищевые отравления (интоксикации) развиваются также и в отсутствие живых микробов под влиянием их токсинов.

Пищевые отравления не передаются от одного человека другому, т. е. они не являются заразными. Эти отравления возникают сразу после принятия пищи и протекают быстро. Первые признаки -- появление тошноты, рвоты, болей в области желудка и кишечника; затем повышается температура, происходит ослабление сердечной деятельности.

Пищевые интоксикации бактериальной природы. К пищевым отравлениям, вызываемым бактериями, относятся ботулизм, стафилококковая интоксикация и др. Ботулизм--это тяжелое пищевое отравление человека, вызываемое употреблением в пищу продуктов, зараженных токсинами бактерий Клостридиум ботулинум (Clostridium botulinum). Это очень опасное отравление, может вызвать смертельный исход.

Бактерии Clostridium botulinum имеют вид подвижных палочек; они образуют споры. Развиваются только в анаэробных условиях, чувствительны к кислотности среды; оптимальная температура 30--35 °С.

Возбудители ботулизма устойчивы к воздействию факторов внешней среды. Они хорошо переносят замораживание и остаются жизнеспособными при нагревании до 100--120 °С. Высокая термоустойчивость спор является главной причиной, осложняющей борьбу с ботулизмом. Споры устойчивы к химическим факторам и дезинфицирующим средствам. Пищевые продукты, имеющие небольшую кислотность (рН 5,5--4,2), являются хорошей средой для размножения клостридий и образования токсинов.

Оптимальная температура образования токсина 30-- 37 °С, он устойчив, выдерживает длительное нагревание продукта до 70--80 °С, не разрушается при замораживании, мариновании, копчении и других способах обработки продуктов.

Симптомы ботулизма отличаются от симптомов других пищевых отравлений. Попадая вместе с пищей в кишечник человека, токсин всасывается в кровь и поражает сердечно-сосудистую и центральную нервную системы.

В связи с широким распространением в природе бактерий Clostridium botulinum заражение ими пищевых продуктов может иметь различные источники. Причиной заражения может стать несоблюдение гигиенических требований при ведении технологического процесса: употребление загрязненной воды, недостаточная очистка сырья, употребление несвежего сырья, недостаточная термическая обработка продуктов и др.

Для предупреждения ботулизма необходимо строжайшее соблюдение санитарного режима на производстве и точное выполнение технологических инструкций по выработке пищевых продуктов, особенно консервированных.

Причиной стафилококковой интоксикации является развитие золотистого стафилококка и выделение им энтеротоксина (кишечного яда).

Энтеротоксин вызывает отравление, проявляющееся как острое желудочно-кишечное заболевание через 1--5 ч после приема зараженной пищи. Источником стафилококковой инфекции является зараженный человек, а также молочный скот, болеющий маститом. Основным местом обитания стафилококков у человека являются кожные покровы, слизистая носоглотки. При простудных заболеваниях и гнойничковых поражениях кожи количество людей -- носителей стафилококков значительно увеличивается.

Источником заражения кремов могут стать лица, больные гнойничковыми заболеваниями кожи, особенно рук. Так как стафилококки встречаются при воспалительных процессах, заражение сырья и готового крема может произойти и через рабочих, больных ангиной, катаром верхних дыхательных путей, имеющих больные зубы.

Стафилококковые интоксикации могут возникнуть из-за грубых нарушений санитарных условий производства. Для предотвращения образования энтеротоксина в готовых кондитерских изделиях с кремом существенное значение имеет концентрация сахарного сиропа для их пропитки, которая составляет 50 %.

Кремы и изделия с ними проходят санитарно-бакте-риологическую оценку, которая включает определение титра бактерий кишечной группы и содержания золотистых стафилококков.

Пищевые интоксикации грибковой природы. К микроскопическим грибам, вызывающим пищевые отранления, относятся грибы рода Fusarium (Фузариум). Они поражают зерно, перезимовавшее в поле, и вырабатывают токсины. Токсины сохраняются при длительном хранении зараженного зерна и муки, при выпечке хлеба. Этот вид отравления называется алиментарно-токсической алейкией (прежнее название -- септическая ангина). Другой вид отравления, вызываемого этими же грибами,-- «пьяный хлеб».

Некоторые фитопатогенные грибы -- спорынья и головня -- вызывают болезни растений. Спорынья образует на месте завязи злака рожки, в которых содержатся ядовитые вещества. Использование муки с примесью рожков спорыньи вызывает тяжелое отравление-- эрготизм. Головня поражает зерно при прорастании. Мука из такого зерна получается с неприятным вкусом и запахом, имеет пониженные хлебопекарные свойства. Употребление в пищу хлеба, приготовленного из муки с примесью головни, вызывает расстройство кишечника.

16. Пищевые токсикоинфекции. Эти отравления связаны с интенсивным размножением патогенных микробов в продуктах. Отравления возникают при употреблении пищевых продуктов, зараженных бактериями, и протекают в виде острых желудочно-кишечных заболеваний. Для возникновения заболевания степень обсеменения пищи микроорганизмами-возбудителями должна составлять не менее 105--106 клеток в 1 г или в 1 мл продукта. При попадании в организм человека бактерии размножаются, оболочка клетки разрушается и выделяется высокотоксичный эндотоксин, который и вызывает отравление.

Пищевые токсикоинфекции имеют очень короткий инкубационный период (всего 6--24 ч) и протекают быстро. Возможность размножения патогенных микроорганизмов в пищевых продуктах возникает в результате нарушения санитарных условий их приготовления, хранения и транспортирования.

Пищевые токсикоинфекции в большинстве случаев вызываются бактериями рода Salmonella (Салмонелла), поэтому их называют салмонеллёзами. Салмонеллы -- небольшие по размеру, подвижные палочки, факультативные анаэробы, не образующие спор и капсул. Они устойчивы как к действию низких температур, так и к высушиванию; оптимальная температура роста около 37 °С. Источником салмонеллезов чаще всего бывают продукты животного происхождения -- мясо, гусиные и утиные яйца, меланж и яичный порошок, рыба, молоко и т. д. По внешнему виду пищевые продукты, зараженные салмонеллами, не отличаются от доброкачественных.

Клостридиум перфрингенс (Clostridium perfringens) также являются возбудителями токсикоинфекций. При попадании в желудочно-кишечный тракт вызывают пищевое отравление, а при попадании в мышечные ткани (при ранениях и травмах)--газовую гангрену. Эти микроорганизмы представляют собой неподвижные палочки, развивающиеся в анаэробных условиях, образуют споры. Споры бактерий термоустойчивы и погибают только при кипячении. Токсины, вырабатываемые бактериями, имеют небольшую устойчивость. Для предупреждения отравления, вызываемого Клостридиум перфрингенс, необходимо проводить термическую обработку пищевых продуктов.

Бактерии Bacillus cereus (Бациллус цереус) представляют собой подвижные палочки. Оптимальная температура роста 30 °С. Они широко распространены в природе, особенно в почве, откуда попадают в воздух, воду, а затем могут попасть в пищевые продукты. При благоприятных условиях эти микроорганизмы активно размножаются и образуют споры, которые прорастают при температуре от 3 до 70 °С, рН 5,5 и выше. Бациллус цереус могут размножаться в среде, содержащей поваренную соль, сахар. Споры этих микроорганизмов остаются жизнеспособными даже после стерилизации.

Пищевые отравления типа токсикоинфекций вызывают также некоторые разновидности кишечной палочки Эшерихия коли (Escherichia coli) и Протеус вульгарис (Proteus vulgaris), выделяющие энтеротоксины. Кишечная палочка представляет собой короткие подвижные или неподвижные бактерии, не образующие спор. Они обладают незначительной термоустойчивостью, и погибают при термической обработке продуктов. Кишечная палочка и протей заражают готовую продукцию уже вторично, т. е. после кулинарной обработки. Обсеменение бактериями происходит в результате нарушения правил санитарии и личной гигиены рабочими.

Причиной возникновения пищевых заболеваний и отравлений является нарушение санитарных правил при изготовлении, хранении и транспортировании готовых изделий. Необходимо создавать условия, при которых сырье, полуфабрикаты и готовая продукция оставались бы доброкачественными и были ограждены от бактериального заражения. С этой целью следует проводить систематический контроль сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, соблюдать условия их хранения, технологический режим производства, выполнять санитарно-гигиенические требования к содержанию помещения, оборудования, инвентаря, тары и строго соблюдать правила личной гигиены работающими.

Предприятия должны быть оборудованы холодильными установками для хранения скоропортящегося сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, особенно при производстве тортов и пирожных с кремом.

16 Пищевые токсикоинфекции -- острые кишечные заболевания, возникающие в результате употребления пищевых продуктов, содержащих большое количество живых бактерий. Пищевые отравления, связанные с употреблением в пищу продуктов, в которых накопился токсин в результате жизнедеятельности определенных видов микроорганизмов, именуются пищевыми токсикозами (интоксикациями) Пищевые токсикоинфекции вызывают бактерии родов Salmonella, Escherichia, Proteus, относящиеся-к семейству Enterobacteriaceae, а также родов Bacillus (Вас. cereus), Clostridium (Cl. perfringens) семейства Bacillaceae.

Пищевые токсикоинфекции независимо от вида возбудителя имеют ряд общих признаков: заболевание возникает при употреблении в пищу продукта, содержащего большое количество живых микробных клеток; в течение нескольких часов заболевает значительное количество лиц, употребляющих в пищу инфицированный продукт; короткий инкубационный период -- несколько часов, редко более суток; болезнь возникает внезапно, сопровождается рвотой и острой диареей; летальность менее 1%. Смерть наступает у лиц с ослабленным здоровьем, главным образом у стариков и детей; больные не опасны для окружающих. Контактное заражение отсутствует ввиду того, что возбудитель выделяется с рвотными массами и испражнениями непродолжительное время и обладает малой патогенностью.

Наличие общих основных признаков не исключает индивидуальных особенностей заболеваний, обусловленных разными микробами. Так, продолжительность инкубационного периода может зависеть от многих факторов (дозы попавшего возбудителя, степени его патогенности, сопротивляемости макроорганизма и др.).

Пищевые токсикоинфекции возникают в тех случаях, когда живые микроорганизмы вследствие различных санитарных и технологических нарушений при приготовлении, хранении и реализации пищевых продуктов, попав в них, начинают интенсивно размножаться и при приеме пищи попадают в организм человека в больших количествах. Попав в желудочно-кишечный тракт, микробы пи лимфатическим путям проникают в кровь, вызывая бактериемию, т. е. состояние, когда поступившие в кровь из первичного очага микробы в ней не размножаются, а лишь транспортируются в органы и ткани. В регионарных лимфатических узлах, а главным образом в клетках РЭС (ретикулоэндотелиальной системы) микробные клетки разрушаются. В результате разрушения выделяется эндотоксин (глюцидо-липидо-протеидный комплекс), поражающий лимфатический аппарат кишечника и вызывающий дистрофические изменения в стенке кишок. Общие явления обусловлены действием эндотоксина на центральную нервную систему.

Следует также отметить, что большая доза возбудителя способствует быстрой мобилизации защитных сил микроорганизма, как правило, обеспечивающих ликвидацию характерного для него в обычных условиях цикла развития. При перенесении токсикоинфекции имеет место бактерионосительство, в некоторых случаях довольно длительное.

Впервые этиологическая роль Bacillus cereus при пищевых отравлениях была изучена и описана Hauge в 1950 г.

Сначала источником пищевых отравлений, обусловленных Вас. cereus, считали кулинарные изделия, содержащие картофельный крахмал. Затем были описаны вспышки пищевых отравлений этой этиологии, обусловленные растительными, мясными, мясо-растительными, рыбными и другими пищевыми продуктами. Особенно быстро Вас. cereus размножается в измельченных продуктах (фарш, котлеты, колбаса, кремы). При накоплении этого микроба изменяются органолептические свойства продукта: на поверхности образуется сероватая пленка, изменяются цвет и запах.

Одни исследователи из-за отсутствия возбудителя в испражнениях и короткого инкубационного периода (6--14 ч) определяли пищевые отравления, вызванные Вас. cereus, как интоксикации, другие же это связывали с антагонизмом кишечной микрофлоры и отсутствием специальных питательных сред для выделения Вас. cereus. Некоторым исследователям удалось выделить Вас. cereus из испражнений больных, используя среды, содержащие спирт.

В последнее время патогенез пищевых отравлений, обусловленных Вас. cereus, объясняют следующим образом. Считают, что в результате выделения этим микробом фермента лецитиназы образуются продукты расщепления лецитина (фосфохолин и пр.), оказывающие токсическое действие на организм. Кроме того, при парентеральном заражении мышей была отмечена высокая патогенность штаммов Вас. cereus, выделенных при пищевых отравлениях, и установлено наличие термостабильного энтеротропного и термолабильного нейротропного токсина.

Количественный фактор в возникновении пищевых отравлений, вызванных Вас. cereus, имеет такое же значение, как и при отравлениях, обусловленных кишечной палочкой.

Морфология. Вас. cereus -- палочка длиной 8 мкм, шириной 0,9--1,5 мкм, подвижная, образует споры. Отдельные штаммы этого микроба могут образовывать капсулу. Грамположительная.

Культуральные свойства. Вас. cereus -- аэроб, но может развиваться и при недостатке кислорода воздуха. На МПА вырастают крупные, распластанные, серовато-беловатые колонии с изрезанными краями, некоторые штаммы образуют розовато-коричневый пигмент; на кровяном агаре -- колонии с широкими, резко очерченными зонами гемолиза; на МПБ -- образует нежную пленку, пристеночное кольцо, равномерное помутнение и хлопьевидный осадок на дне пробирки. Все штаммы Вас. cereus интенсивно растут при рН от 9 до 9,5; при рН 4,5--5 прекращают свое развитие. Оптимальная температура развития 30--32°С, максимальная 37--48°С, минимальная 10°С.

Ферментативные свойства. Вас. cereus свертывает и пептонизирует молоко, вызывает быстрое разжижение желатина, способен образовывать ацетилметилкарбинол, утилизировать цитратные соли, ферментирует мальтозу, сахарозу. Некоторые штаммы способны расщеплять лактозу, галактозу, дульцит, инулин, арабинозу, глицерин. Маннит не расщепляет ни один штамм.

Устойчивость. Вас. cereus относится к микроорганизмам, чрезвычайно широко распространенным в природе. Основной средой его обитания является почва. Лучше Вас. cereus развивается в почвах с нейтральной или слабощелочной реакцией. Из почвы микроб попадает в воздух и водоемы, на пищевые продукты. Размножение начинается при 17--18°С, наиболее интенсивно -- при 32°С. Вас. cereus часто обнаруживают в пастеризованном молоке (до 86%. исследованных проб), в консервах (до 11,6%) и др. Микроб может развиваться при концентрации поваренной соли в среде до 10-15%, сахара --до 30--60%. Продукты с рН 4,5 и ниже являются неблагоприятной средой для развития Вас. cereus. На жизнедеятельность Вас. cereus кроме рН влияет и вид кислоты. Наибольшим бактериостатическим действием обладает уксусная кислота. Задержка роста Вас. cereus этой кислотой наблюдается при рН 4,5 и даже 6,0. Подкисление продуктов другими кислотами задерживает рост только при рН 4,0.