Микробиология, санитария и гигиена в пищевом производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

«Ирбитский политехникум»

Контрольная работа

«Микробиология, санитария и гигиена в пищевом производстве»

Выполнил:

Панькова А.О.

Проверил преподаватель:

Крутикова С.А.

Ирбит 2011

1. Молоко и молочные продукты

продукт дезинфекция санитария гигиена

Молоко легко подвергается порче, т.к. содержит большое количество воды, питательные вещества в доступной форме, а также имеет богатую естественную микрофлору (молочно-кислые бактерии). Кроме того, в молоке, полученном от больных животных, могут содержаться возбудители опасных заболеваний (туберкулеза, бруцеллеза, сибирской язвы и т.д.).

Источники микрофлоры: кожа, шерсть, каналы вымени, оборудование и инвентарь.

Виды порчи:

1) кислотное брожение (возбудители молочно-кислые бактерии) - кислый вкус и запах, образование сгустка;

2) плесневение (оидиум, пенициллиум) - опреснение продукта, образование пленки на поверхности;

3) гниение (кишечная палочка, протей, стафилококки) - сине-серая окраска, неприятный запах;

4) пигментация (палочка чудесной крови, синегнойная палочка) - розовая или синяя окраска;

5) прогоркание (масляно-кислые бактерии) - горько-гнилостный вкус и запах.

При всех видах порчи молоко и молочные продукты подлежат утилизации, за исключением кислотного брожения молока, в этом случае продукт может быть переработан.

2. Мясо и мясопродуты

Чем выше степень переработки мяса, тем быстрее развивается порча, т.е. мясо в тушах сохраняется лучше, чем разрубленное и тем более - мясной фарш. Связано это с поступлением микроорганизмов в продукт из внешней среды, т.к. сама мышечная здорового животного почти не содержат микроорганизмов.

Источники микрофлоры: кожа, шерсть, кишечник животного, оборудование и инвентарь.

Виды порчи:

1) гниение (возбудители кишечная палочка, клостридии) - мясо становится липким, изменяется цвет, размягчается консистенция, появляется неприятный запах;

2) ослизнение (возбудители молочно-кислые бактерии) - на поверхности слой слизи, кислый запах, помутнение бульона (у мясопродуктов);

3) кислотное брожение (дрожжи, молочно-кислые бактерии, клостридии) - неприятный запах, серая окраска, размягчение продукта;

4) пигментация (синегнойная палочка, сарцины, палочка чудесной крови) - на поверхности появляются пятна или разноцветный налет (желтые, красные, синие, зеленые);

5) плесневение (плесневые грибы) - разноцветные налеты, затхло-гнилостный запах;

6) в мясе больных животных могут содержаться патогенные микробы.

При всех видах порчи мясо подлежит утилизации (уничтожению), но при ослизнении мясо можно отправлять на переработку, т.к. ухудшается внешний вид, но не пищевая ценность продукта. Мясопродукты с признаками порчи переработке не подлежат.

3. Плоды и овощи

Плоды и овощи имеют высокую кислотность сока, в них присутствуют эфирные масла, дубильные вещества, гликозиды и фитонциды. Все эти факторы придают плодам и овощам высокую устойчивость при хранении. Для этой группы товаров характерно наличие эпифитной микрофлоры, т.е. микроорганизмов в естественных условиях присутствующих на плодах и овощах. К этим микроорганизмам относятся дрожжи, уксусно-кислые, молочно-кислые и другие бактерии. При повреждении кожицы первыми начинают развиваться плесневые грибы, затем могут появляться и бактерии, может принимать участие и обычно безвредная микрофлора. Возникает порча и у полностью созревших или перезревших плодов и овощей. На поверхности этих продуктов могут содержаться болезнетворные микроорганизмы и яйца глистов, особенно если овощи выращивались на хорошо удобренных землях.

Виды порчи:

1) мокрая гниль картофеля (возбудитель бактерия псевдомонас) - клубни превращаются в слизистую, неприятнопахнущую массу;

2) сухая гниль картофеля (гриб из рода Фузариум)- клубни уменьшаются в объеме, становятся более плотными, на поверхности может появляться белый пушистый налет;

1) серая гниль лука, садовой земляники, томатов, капусты, корнеплодов (гриб рода Ботритис) - на поверхности появляется серый пушистый налет;

2) черная гниль корнеплодов (гриб рода Альтенария) - на поверхности появляются черные вдавленные пятна;

3) горькая гниль семечковых плодов (гриб рода Монилия) - плоды мумифицируются, поверхность становиться темной;

4) плесневение (разнообразные плесневые грибы) - на поверхности появляются разноцветные налеты;

5) забраживание (возбудители дрожжи).

4. Рыба и рыбные продукты

Микрофлора рыбы представлена в основном холодолюбивыми микробами, поэтому даже в охлажденном виде порча возникает достаточно быстро, поэтому для лучшей сохранности рыбу замораживают, а иногда в лед добавляют антибиотик - биомицин.

Источники микрофлоры: кожа, слизь, жабры, кишечник рыбы, оборудование и инвентарь при переработке.

Виды порчи:

1) гниение (протей, стафилококки, кишечная палочка, клостридии) - размягчение консистенции, неприятный запах, темные жабры, у непотрошеной рыбы вздутое брюшко;

2) кислотное брожение (стафилококки, синегнойная палочка) - внешних признаков нет, проявляется при обработке;

3) плесневение (плесневые грибы) разноцветные налеты на поверхности.

Для улучшения сохранности копченой рыбы, её хранят в газонепроницаемой упаковке в атмосфере углекислого газа или азота.

5. Яйца и яичные продукты

Яйца имеют множественные оболочки и природный антибиотик лизоцим, поэтому могут сохраняться достаточно длительное время, но при нарушении условий хранения может развиваться порча.

Источники микрофлоры: кишечник птицы, оборудование и инвентарь.

Виды порчи:

1) гниение (кишечная палочка, протей, стафилококки) - при обследовании с помощью овоскопа видны колонии в виде темных пятен, содержимое мутнеет, при нарушении целостности скорлупы неприятный запах;

2) плесневение (аспергиллиус, пеницилиум) - разноцветные налеты на скорлупе и даже под ней;

3) поражение сальмонеллой - не вызывает изменения органолептических показателей, определяется лишь лабораторным путем.

Порча яичного порошка возникает при увлажнении и протекает по типу гниения или плесневения. Меланж хранят лишь в замороженном виде, после разморозки - не более 2-3 часов, в противном случае развивается гниение. Яйца и яичные продукты, подвергшиеся порче, подлежат утилизации.

6. Зерновые продукты и мука.

Эти товары имеют обильную микрофлору, в состав которой входят грибы (пенициллиум, аспергилиус, альтенария), дрожжи, актиномицеты, бактерии (картофельная и сенная палочка). Могут присутствовать фитопатогенные микробы (фузариум, спорынья, головня), развитие которых приводит к накоплению в зерне токсинов и такой продукт может вызвать тяжелые отравления.

Источники микрофлоры: почва, пыль, эпифитная микрофлора.

Виды порчи:

1) самосогревание зерна (палочка гербикола) увлажненное зерно нагревается, тускнеет, появляется неприятный запах;

2) плесневение (аспергилиус, пенициллиум) - появляются разноцветные налеты, затхлый запах;

3) прогоркание круп и муки (споровые бактерии) - горько-гнилостный вкус и запах;

4) прокисание муки (молочно-кислые бактерии) - мука слипается в комки, появляется неприятный кислый запах.

7. Дезинфекция и обеззараживание объектов

Дезинфекция включает работы по обеззараживанию помещений, оборудования, мебели, транспорта, посуды, белья, игрушек, изделий медицинского назначения, предметов ухода за больными, пищевых продуктов, остатков пищи, выделений, технологического оборудования по переработке сырья и продуктов, санитарно-технического оборудования, посуды из-под выделений, одежды, обуви, книг, постельных принадлежностей, питьевых и сточных вод, территории и т.д.

Обеззараживание объектов следует проводить следующими способами:

- орошением дезинфицирующим раствором поверхностей помещений, оборудования, мебели, транспорта и других;

- направленным нанесением на поверхности аэрозолей дезинфицирующих растворов с помощью распылителей, обеспечивающих преимущественно мелкокапельное распыление жидкости;

- обработкой аэрозолями дезинфицирующих средств герметичных помещений (боксы, транспорт и т.д.) объемным методом;

- протирание ветошью, смоченной дезинфицирующим раствором, поверхностей мебели, оборудования, игрушек, изделий медицинского назначения, предметов ухода за больными, пищевых продуктов и т.д.;

- погружением в дезинфицирующий раствор посуды, белья, игрушек, изделий медицинского назначения, предметов ухода за больными, пищевых продуктов и т.д.;

- обработкой дезинфицирующими средствами в форме порошков, гранул или их концентрированными растворами выделений, остатков пищи, трупов, мусоросборников, почвы и т.д.;

- обработкой паровоздушной смесью, паром, пароформалиновой смесью, горячим воздухом в камерах: одежды, обуви, постельных принадлежностей, мягких игрушек и т.д.;

- облучением ультрафиолетовыми лучами воздуха, поверхностей. Выбор способа дезинфекции определяется особенностями обеззараживаемого объекта

В качестве дезинфицирующих средств следует использовать:

- механические (фильтрование, мытье и др.);

- физические (сжигание, горячий воздух, кипячение, пар, ультрафиолетовое излучение и др.);

- химические соединения из различных групп (галоидсодержащие, кислородсодержащие, альдегиды, фенолсодержащие, поверхностно-активные вещества, гуанидины, кислоты, щелочи и др.) или композиционные препараты на их основе.

Дезинфицирующие средства должны обладать бактерицидным и (или) вирулицидным, фунгицидным, спороцидным действием. Не допускается применение средств, обладающих статическим действием, то есть только задерживающим рост микроорганизмов.

При выборе дезинфицирующих средств необходимо учитывать:

- особенности обрабатываемого объекта (материал, форма, размер, наличие загрязнений органической и неорганической природы и др.);

- биологические свойства микроорганизма (устойчивость к физическим и химическим дезинфицирующим агентам и длительность выживания на объектах внешней среды, вид и форма существования);

- особенности дезинфицирующих средств (спектр антимикробного действия, действующее вещество и его концентрация, растворимость в воде, способы применения, токсичность, влияние на обрабатываемые объекты и окружающую среду и др.).

Дезинфицирующие средства, предназначенные для обеззараживания изделий медицинского назначения, должны обязательно обладать вирулицидным действием.

Все изделия медицинского назначения после использования необходимо обеззараживать, независимо от того, подлежат они последующей стерилизации или нет

8. Дератизационные мероприятия

Дератизационные мероприятия - это комплекс санитарно-гигиенических, инженерно-технических и истребительных мероприятий. Дератизация включает работы по истреблению синантропных грызунов в населенных пунктах и на транспорте, а по эпидпоказаниям - грызунов-носителей и резервуаров инфекционных заболеваний человека и животных в открытой природе

Дератизацию объектов разрешается проводить путем:

- раскладки пищевых отравленных приманок в местах концентрации и перемещения грызунов в помещениях (коммуникациях) и открытых станциях;

- опыливани входов в норы и путей перемещения грызунов;

- применения механических средств отлова (капканы, живоловки, клеевые покрытия) в помещениях и открытых станциях в населенных пунктах;

- применения липких ядовитых покрытий в местах перемещения грызунов и у входов в норы;

- газации изолированных складских помещений и транспорта;

- подачи газообразных ядов (газация) или порошкообразных родентицидов (опыливание) в норы грызунов в открытой природе в очагах природно-очаговых инфекционных заболеваний человека и животных при помощи специальной аппаратуры;

- применения ультразвуковых установок для отпугивания грызунов.

В качестве дератизационных средств следует использовать:

- физические (генераторы ультразвуковых колебаний и т.п.);

- механические (капканы, ловушки, живоловки, клеевые покрытия);

- химические (яды острого действия, антикоагулянты, препараты на основе витамина Д и др.);

- биологические (микроорганизмы, вызывающие заболевания грызунов и др.).

Дератизационные средства должны обладать родентицидным или репеллентным действием.

При выборе дератизационных средств необходимо учитывать:

- особенности обрабатываемого объекта (тип, категория, санитарно-техническое состояние);

- биологические особенности грызунов (вид, особенности размещения, устойчивость к родентицидам и др.);

- особенности родентицидов (действующее вещество и его концентрация, острое или хроническое действие, форма и способ применения, токсичность для людей и животных, влияние на обрабатываемые объекты, окружающую среду и др.).

Способы дезинфекции.

1. Механический: стирка, уборка, мытье, вывоз мусора - все это уменьшает до 50 % микробную обсемененность.

2. Физический: а) кипячение посуды, белья, воды, игрушек, плевательниц; б) действие водяного пара в автоклавах, дезинфекционных камерах, прожаривание, пастеризация; в) действие ультрафиолетовых лучей (бактерицидные и кварцевые лампы, солнечный свет).

Надежную дезинфекцию и дезинсекцию зараженной одежды, постельных и других принадлежностей можно провести в специальных дезинфекционных камерах -- паровоздушных или пароформалиновых. Сущность камерной дезинфекции состоит в прогревании содержимого камер горячим воздухом (паром) до определенной температуры, а при необходимости усиления воздействия пара -- в дополнительном введении в камеру формальдегида (формалина).

3. Химический: применение растворов хлорсодержащих препаратов. Среди химических веществ, губительно действующих на микробную клетку, наиболее широко применяются следующие дезинфицирующие:

ь хлорная средства: известь -- применяется для обеззараживания воды, сосудов, помещений, выделений больных, туалетов и др. в виде О,7--0,5%-ного, 2--3%-ного, 5--10%-ного водных растворов и в сухом виде;

ь водный раствор сульфахлорантина;

ь 1%-ный раствор оргоксидина биглюконата (гибитан);

ь натриевая (калиевая) вода;

ь дихлоризоциануровая кислота (ДХЦК).

Способы дератизации. Для уничтожения грызунов -- переносчиков возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных используют химический, механический и биологический методы.

1. Химический: использование отравленной ядами приманки. Сущность химического метода состоит в отравлении грызунов ядовитыми веществами -- ратицидами. Эффективными ратицидами являются фосфид цинка, ратиндан, зоокумарин, сульфат таллия, тиосемикарбазид, карбонат бария, фторацетамид и др. Газовую дератизацию применяют преимущественно для истребления грызунов на морских судах, в железнодорожных вагонах, самолетах и в полевых условиях;

2. Физический: отлов с помощью капканов. Механический способ заключается в применении различных капканов, ловушек, мышеловок, вершей и др.

3. Биологический: а) заражение инфекцией, опасной только для грызунов; б) отлов домашними животными.

9. Санитарно-гигиенические требования к предприятиям общественного питания

Санитарно-гигиенические требования к предприятиям общественного питания:

- наличие централизованного водоснабжения;

- обеспеченность горячей проточной водой с температурой не ниже 65 град;

- поточность технологических процессов, исключающая встречные потоки сырой и готовой продукции; грязной и чистой посуды, персонала и посетителей;

- не допускается совмещение туалетов для персонала и посетителей;

- наличие приточно-вытяжной вентиляции и отопления;

- используемые пищевые продукты должны иметь документы, подтверждающие качество и безопасность.

- доставка пищевых продуктов производится специализированным транспортом, имеющим санитарный паспорт;

- соблюдение условий и сроков хранения пищевых продуктов;

- проведение производственного контроля;

-своевременное прохождение персоналом медосмотров и гигиенического обучения.

10. Основные нормативные документы в области санитарии и гигиены

Основным нормативным документом в области санитарии и гигиены является закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» ФЗ №52 от 30.03.1999. Он охватывает все отрасли производственной, учебной, бытовой деятельности. Для работников торговли и предприятий общественного питания важными также являются санитарные правила и нормы: «Санитарные правила и нормы для предприятий продовольственной торговли», «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов», «Условия и сроки хранения и реализации особо скоропортящихся продуктов». Эти документы содержат требования, касающиеся проектирования, строительства и функционирования торговых предприятий, важным аспектом являются также вопросы личной гигиены персонала.

11. Состав бактериальной клетки

Бактериальная клетка состоит из органогенов -- азота (8-- 15% сухого остатка), углерода (45--55%), кислорода (30%), водорода (6--8%). Из них и других элементов и соединений микроорганизмы синтезируют белки, нуклеопротеиды, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины и пр.

75--85% приходится на долю воды. В спорах бацилл и клостридий концентрация воды 40--50 %, она главная составная часть клетки, находится в связанном состоянии, т. е. структурный элемент цитоплазмы -- свободная вода, которая является растворителем для кристаллических веществ, источником водородных ионов и участником химических реакций.

Минеральные вещества бактерий -- это неорганические компоненты (фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, сера, натрий участвует в поддержании осмотического давления в клетке, магний, калий, кальций, железо ферментов АТФ -- аккумулятор энергии в клетке, хлор и др.), микроэлементы в дыхательных ферментах (молибден, кобальт, бор), которые участвуют в синтезе, активизируют их, марганец, цинк, медь и др.

50--80% сухого вещества бактериальной клетки приходится на долю белка. Он распределен в цитоплазме, нуклеоиде, цитоплазматической мембране и других клеточных структурах. К белкам принадлежат ферменты, многие токсины.

Физиология микроорганизмов занимает одно из центральных мест в микробиологии. Она изучает питание микроорганизмов, их метаболизм, биохимические свойства, рост и размножение, дыхание. Пищевые потребности микроорганизмов. Пищевым называют вещество, которое может служить источником энергии или пластическим материалом. Бактерии не способны захватывать твердые частицы и поэтому используют питательные вещества в виде простых молекул из водных растворов. Проникновение этих веществ в бактерии происходит несколькими способами: пассивной диффузией, когда перемещение веществ идет за счет разницы их концентраций по обе стороны мембраны; путем «облегченной диффузии», когда проникновение веществ происходит с участием мембранных белков -- поринов, проходящих через мембрану бактериальной клетки как с субстратом, так и без него -- путем энергозависимого транспортирования -- фосфорилирования. Бактериям свойственно также «внешнее питание», с помощью которого они утилизируют «твердую пищу». Для этого они имеют мощный набор ферментов, выделяемых бактериальной клеткой наружу. С их помощью пищевой субстрат распадается на простые водорастворимые молекулы, проникающие через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов тем или иным путем. А далее процесс их усвоения протекает у бактерий подобно метаболизму в растительных и животных клетках. В зависимости от способности усваивать разные формы углеродосодержащих соединений все микроорганизмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. При характеристике питания микроорганизмов учитывается источник углерода, энергии и водорода. Автотрофы -- бактерии, которые в качестве источника углерода используют углекислый газ или карбонаты и не нуждаются в сложных органических соединениях (липидах, белках). Они способны синтезировать сложные органические соединения из простых веществ. Гетеротрофы -- бактерии, которые в качестве источника углерода используют различные углеродосодержащие соединения, число которых очень велико (аминокислоты, многоатомные спирты и т.д.). Бактерии-фототрофы в качестве источника энергии используют свет. Бактерии-хемотрофы получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций с участием субстратов, которые служат для них источником питания. В соответствии с потребностями в кислороде бактерии разделяют на пять основных групп:

1. Облигатные (строгие) аэробы. Рост бактерий даже на обогащенной питательной среде прекращается при отсутствии кислорода. Конечный акцептор электронов -- кислород.

2. Облигатные (строгие) анаэробы. Рост бактерий может быть остановлен даже при низком парциальном давлении кислорода.

3. Факультативные анаэробы способны расти как при отсутствии кислорода, так и в его присутствии.

4. Микроаэрофильные бактерии лучше растут при повышенном содержании углекислого газа (т. е. при низком содержании кислорода). Их также называют капнофильными бактериями.

5. Аэротолерантные бактерии могут выживать (но не расти) в течение длительного периода времени в присутствии атмосферного кислорода.

12. Важнейшие микробиологические процессы

В процессе жизнедеятельности микроорганизмы осуществляют различные биохимические превращения, некоторые из этих реакций используются человеком в производстве продуктов питания, кормов, витаминов, ароматизаторов, консервантов, красителей и других химических веществ. Биохимические процессы, протекающие в продовольственных и непродовольственных товарах, могут стать причиной порчи. Для практических целей наиболее часто используют реакции брожения.

Различают типичные и аэробные брожения.

Типичные брожения - это процессы, протекающие в анаэробных условиях (т.е. при отсутствии кислорода), используются микроорганизмами для получения энергии. В зависимости от преимущественно накапливающихся в результате брожения химических веществ различают следующие виды брожений: спиртовое, молочно-кислое, пропионово-кислое и масляно-кислое.

1. Спиртовое брожение.

Возбудителями этого процесса являются дрожжи из рода Сахаромицес, иногда бактерии и плесневые грибы. В процессе брожения происходит превращение различных сахаров в этиловый спирт и углекислый газ - это основные продукты реакции. Кроме этих веществ могут образовываться побочные продукты (они образуются в существенно меньших количествах). В качестве побочных продуктов могут выступать глицерин, бутанол, янтарная и уксусная кислоты. Выделяют две группы дрожжей, которые развиваются в разных условиях. Дрожжи верхового брожения «работают» при температуре +25 ^о…+40 ^оС, выделяя много углекислого газа, при этом на поверхности субстрата образуется много пены, а на дне рыхлый осадок. Такие дрожжи используют при производстве спирта и в хлебопечении. Дрожжи низового брожения размножаются при более низких температурах(+6…+10 ^оС) и образуют компактный осадок, поэтому применяются в производстве вин и пива. Процесс спиртового брожения можно использовать для получения глицерина, если изменить рН среды. Кроме «культурных» дрожжей, используемых человеком, есть и «дикие» дрожжи. Они встречаются на фруктах, ягодах, в почве, такие микроорганизмы могут наносить ущерб сахарному производству и виноделию, вызывают ослизнение соков и безалкогольных напитков, портят квашеные овощи.

2. Молочно-кислое брожение.

Этот процесс может протекать совместно со спиртовым брожением, возбудителями являются разнообразные молочно-кислые бактерии (лактобактерии и стрептококки). В результате реакции происходит превращение сахаров в молочную кислоту, причем в зависимости от того к какой группе относятся возбудители побочные продукты либо образуются в незначительных количествах, либо очень разнообразны и образуются в значительном объеме. Оптимальная температура брожения зависит от вида микроба и изменяется в пределах от +35 ^оС до +45 ^оС. Процесс используется для получения различных кисломолочных продуктов, причем микроорганизмы определенного вида используются в качестве закваски определенного продукта. Например, болгарская палочка входит в состав закваски для йогурта, ацидофильная палочка - для ацидофилина, сырная палочка - для кумыса и твердых сыров, термофильный стрептококк - для варенца и т.д.

Молочно-кислые бактерии развиваются при квашении овощей и силосовании кормов, используются при выбраживании ржаного теста, изготовлении кваса, при консервации шкур животных, для производства молочной кислоты. Молочную кислоту применяют в текстильной, кожевенной, парфюмерно-косметической промышленности, для консервации соков,

кондитерских изделий. Бактерии из группы молочно-кислых могут также вызывать и порчу различных товаров: ослизнение мяса и мясопродуктов, бомбаж рыбных пресервов и маринадов, порчу сахара, вин и сыров, овощных и фруктовых консервов, парфюмерно-косметических товаров.

3. Пропионово-кислое брожение.

Осуществляют процесс пропионово-кислые бактерии. Встречаются эти микроорганизмы в кишечнике жвачных животных и в молоке. Оптимальная температура реакции +14 ^о…+35 ^оС. Могут сбраживаться различные сахара, молочная кислота и глицерин, в результате брожения образуются пропионовая кислота и углекислый газ, а также в небольшом количестве уксусная кислота. Обычно процесс протекает вслед за молочно-кислым брожением, например, при созревании сыра. Используется при производстве твердых сычужных сыров (Швейцарского, Советского, Алтайского). Бактерии этой группы вносят в закваску некоторых сортов кефира, т.к. они продуцируют витамин В12. Кроме того, процесс используется для получения яичного порошка, в результате срок хранения этого продукта увеличивается до полутора лет.

4. Масляно-кислое брожение.

Возбудителями этого процесса являются масляно-кислые бактерии из рода Клостридиум. Эти микроорганизмы широко распространены в почве, встречаются в сточных водах, навозе, а также молоке и сыре. Относятся к строгим анаэробам, т.е. могут развиваться только в отсутствие кислорода. Образуют споры. Оптимальная температура развития +30…+40 ^оС. В результате реакции происходит сбраживание сахаров с образованием масляной кислоты, углекислого газа, водорода, а также различных органических кислот и спиртов. В промышленности широко используются производные масляной кислоты (эфиры) в качестве ароматизаторов, они обладают запахами фруктов. Масляно-кислое брожение применяется для получения ацетона и бутанола. Бактерии из рода Клостридиум вызывают порчу продовольственных и непродовольственных товаров: вспучивание и растрескивание сыров, прогоркание молока и муки, а также некоторых косметических средств, бомбаж консервов, порчу квашеных овощей.

Аэробные окислительные брожения - это процессы дыхания, происходящие при обязательном участии кислорода. К этой группе относят уксусно-кислое брожение и лимонно-кислое брожение.

1. Уксусно-кислое брожение.

Вызывают этот процесс уксусно-кислые бактерии, они достаточно широко распространены в природе, встречаются на растениях, в почве, в меде, вине, пиве, на зерне и даже на пчелах. Оптимальная температура развития +20 ^о…+34 ^оС. В процессе реакции происходит превращение этилового спирта в уксусную кислоту. Некоторые уксусно-кислые бактерии могут накапливать до 11,5% уксусной кислоты в среде. Процесс используется для получения столового уксуса, винного уксуса, сорбозы, кроме того, в лабораторных условиях получают радиоактивные препараты и редкие сахара.

Микроорганизмы этой группы могут вызывать порчу вин, пива, безалкогольных напитков, меда и косметических средств.

2. Лимонно-кислое брожение.

Возбудителями являются плесневые грибы, в промышленности используют мутантные штаммы одного из видов рода Аспергилл. Оптимальная температура протекания процесса +30 ^о…+32 ^оС. Происходит превращение сахаров при участии кислорода в лимонную кислоту. В данном случае используется не сам процесс, а конечный продукт реакции - лимонная кислота. Она применяется в качестве консерванта при производстве косметических товаров, кондитерских изделий, безалкогольных напитков, в фармацевтике, при производстве кож, окраске тканей, изготовлении синтетических моющих средств. Является хорошим консервантом, хотя в больших дозах может быть небезопасна.

Последним из рассматриваемых нами биохимических процессов является гниение.

Гниение - это процесс разложения белков под действием специфических ферментов с целью получения энергии или для построения своего тела. Может протекать как при доступе воздуха, так и в анаэробных условиях. Температурный диапазон процесса достаточно широк от +8 ^о до +40 ^оС. При доступе воздуха процесс протекает по типу дезаминирования, в результате образуются органические кислоты и выделяется углекислый газ.

Без доступа воздуха происходит декарбоксилирование, при этом образуются амины и выделяется углекислый газ. Обычно оба эти процесса протекают совместно, и в результате образуется большое количество газообразных соединений с неприятным запахом. К аэробным гнилостным бактериям относятся: кишечная палочка, палочка протея, спорообразующие бактерии. К анаэробным относят картофельную палочку (вызывает порчу картофеля и овощей), палочку чудесной крови (образует колонии кроваво-красного цвета на товарах животного происхождения). В природе процесс гниения играет важную роль при разложении органических остатков. Бактерии, относящиеся к группе гнилостных, вызывают порчу мясных, молочных, яичных, рыбных товаров, а также кожевенных, меховых, текстильных изделий и других непродовольственных товаров.

13. Микроорганизмы

Микроорганизмы - это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий - единственный, который их объединяет. В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов.

Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к трем царствам:

1. Vira - к ним относятся вирусы;

2. Eucariotae - к ним относятся простейшие и грибы;

3. Procariotae - к ним относятся истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.

Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют:

1. морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, или генофор, представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией;

2. сетчатого аппарата Гольджи;

3. эндоплазматической сети;

4. митохондрий.

Имеется также ряд признаков или органелл, характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариотов:

1. многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомы, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании, и дыхании бактериальной клетки;

2. специфический компонент клеточной стенки - муреин, по химической структуре - это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота);

3. плазмиды - автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде. Наиболее известны плазмиды:

1. (F-плазмиды), обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;

2. (R-плазмиды) - плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.

Также как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура, - то есть родовое и видовое название, но если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин "species". Чаще всего это имеет место при идентификации микроорганизмов имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.

Царство прокариот включает в себя отдел цианобактерий и отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки:

1. собственно бактерии (отделы Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);

2. актиномицетов;

3. спирохет;

4. риккетсий;

5. хламидий.

Бактерии - это прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.

Порядки подразделяются на группы. Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе, являются:

1. морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые);

2. отношение к окраске по Граму - тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные);

3. тип биологического окисления - аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы;

4. способность к спорообразованию.

Дальнейшая дифференциация групп на семейства, рода и виды, которые являются основной таксономической категорией, проводится на основании изучения биохимических свойств. Этот принцип положен в основу классификации бактерий, приведенной в специальных руководствах - определителях бактерий.

Вид является эволюционно сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками. Для патогенных бактерий определение "вид" дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний.

Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:

1. по биологическим свойствам (биовары или биотипы);

2. по биохимической активности (ферментовары);

3. по антигенному строению (серовары или серотипы);

4. по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы);

5. по устойчивости к антибиотикам (резистентовары).

В микробиологии широко применяют специальные термины - культура, штамм, клон.

Культура - это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).

Штамм - это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.

Клон - это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.

Отрасли их применения.

Биотехнология отличается от технологий сельского хозяйства, в первую очередь, широким использованием микроорганизмов: прокариот (бактерий, актиномицетов), грибов и водорослей. Это связано с тем, что микроорганизмы способны осуществлять самые разнообразные биохимические реакции.

Традиционные биотехнологии, существующие уже тысячи лет, используют существующие в природе микроорганизмы:

- для производства продуктов питания (хлебопечение, производство молочнокислых продуктов);

- для производства алкогольных напитков (пивоварение, виноделие);

- для производства промышленных товаров (кожевенное, текстильное производство);

- для повышения плодородия почв (использование органических и зеленых удобрений).

Традиционные биотехнологии сложились на основании эмпирического опыта многих поколений людей, они характеризуются консерватизмом и сравнительно низкой эффективностью. Однако в течение XIX-XX столетий на основе традиционных биотехнологий начали формироваться технологии более высокого уровня: технологии повышения плодородия почв, технологии биологической очистки сточных вод, технологии производства биотоплива.

Использование микроорганизмов для повышения плодородия почв. Микроорганизмы издавна используются при производстве органических удобрений (компостов) путем переработки биологических отходов. Особую группу составляют азотфиксирующие микроорганизмы: свободноживущие и симбиотические. Например, культуры симбиотических бактерий рода Ризобиум в виде бактериальных удобрений (нитрагина и ризоторфина) вносятся в почву при посеве бобовых растений (люцерны, клевера, люпина). В дальнейшем бактерии в составе клубеньков обеспечивают фиксацию атмосферного азота и его накопление в почве. Сконструированные штаммы микроорганизмов неконкурентоспособны по отношению к своим «диким» родичам, поэтому их нужно разводить в искусственных условиях и ежегодно вносить в почву.

Биологическая очистка сточных вод. С начала ХХ в. микроорганизмы в сочетании с химическими методами используются для биологической очистки сточных вод. Интенсивную очистку производят в особых ёмкостях: аэротенках, метантенках. Различают две технологии минерализации (очистки вод от органических загрязнителей): аэробную и анаэробную. При аэробной минерализации в аэротенках используется активный ил, содержащий бактерий и одноклеточных гетеротрофных эукариот. В результате такой очистки происходит полное окисление органических веществ. При анаэробной минерализации в метантенках происходит сбраживание органических веществ с образованием метана, который в дальнейшем используется как топливо (биогаз). Для разложения синтетических органических веществ (например, моющих средств) используют бактерий, полученных путем искусственного мутагенеза. Некоторые микроорганизмы используются для избирательного накопления отдельных химических элементов: диатомовые водоросли для накопления кремния, железобактерии для накопления железа и т.д. Эти же микроорганизмы используются для обогащения металлургического сырья.

Производство биотоплива. К биологическому топливу относятся углеводороды и спирты, полученные путем переработки различных органических отходов с помощью микроорганизмов. Например, отходы крахмального и сахарного производства, текстильной и деревообрабатывающей промышленности служат сырьем для производства спирта и биогаза - дешевого топлива для автомобильных двигателей и других силовых установок. Отметим, что спирты и биогаз относятся к экологически чистым видам топлива - при их сжигании образуются полностью окисленные соединения.

14. Структура современной биотехнологии

Современная биотехнология включает ряд высоких технологий, которые базируются на последних достижениях экологии, генетики, микробиологии, цитологии, молекулярной биологии. В современной биотехнологии используются биологические системы всех уровней: от молекулярно-генетического до биогеоценотического (биосферного); при этом создаются принципиально новые биологические системы, не встречающиеся в природе. Биологические системы, используемые в биотехнологии, вместе с небиологическими компонентами (технологическое оборудование, материалы, системы энергоснабжения, контроля и управления) удобно называть рабочими системами.

К основным разделам современной биотехнологии относятся: микробиологический синтез, клеточная инженерия и генная инженерия.

Современная биотехнология призвана решить следующие задачи:

- Промышленное производство продуктов питания, в первую очередь, белков и незаменимых аминокислот.

- Повышение плодородия почв, производство биологически активных веществ для нужд сельского хозяйства.

- Производство лекарственных препаратов и биологически активных веществ, повышающих качество жизни людей.

- Использование биологических систем для производства и обработки промышленного сырья.

- Производство дешевых и эффективных энергоносителей (биотоплива).

- Использование биологических систем для утилизации отходов различного характера, биологической очистки сточных вод.

- Создание организмов с заданными свойствами.

15. Генетическая безопасность

Используя методы генной и клеточной инженерии, современная биотехнология осуществляет широкое конструирование генетически модифицированных организмов (ГМО), в том числе микроорганизмов, растений и животных.

Целый ряд ГМО используется в неконтролируемых условиях (в сельском хозяйстве, рыбоводстве, для биологической борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства и т.д.).

Однако перед генной инженерией стоит ряд этических и технологических проблем. Например, при выпуске ГМО в окружающую среду они могут взаимодействовать с разнообразными организмами, сообществами и экосистемами конкретных территорий. При этом процесс и исход таких взаимодействий не всегда поддается прогнозированию.

В результате возникает проблема генетической безопасности как отдельных популяций человека, растений и животных, так и экосистем в целом. В частности, существует опасность внедрения трансгенов («искусственных генов») в геном неконтролируемых организмов в результате скрещивания и/или рекомбинации ГМО и «диких» форм.

Многие ученые и организации возражают против создания генетически модифицированных организмов (ГМО), поскольку при этом возможны непредсказуемые последствия. Поэтому развитые страны должны принять нормативные акты, регулирующие создание, испытание и использование ГМО, включающее выпуск в окружающую среду.

16. Микробиологический синтез (МБС)

Микробиологическим синтезом называется синтез самых разнообразных веществ с помощью микроорганизмов.

Становление современного МБС связано с открытием антибиотиков и разработкой способов их промышленного производства с помощью актиномицетов и грибов. В настоящее время микроорганизмы используются в различных высоких технологиях: для производства антибиотиков, кормового белка и аминокислот, биологически активных соединений (витаминов, гормонов, ферментов, стимуляторов роста) и т.д. Превращение одних веществ в другие с помощью микроорганизмов называется биоконверсия. При микробиологическом синтезе исходным сырьем служат разнообразные источники углерода (природные углеводороды, органические отходы), минеральные соли и атмосферный азот. В качестве микроорганизмов используются прокариоты (бактерии, актиномицеты) и грибы. Обычно микробиологический синтез проводят по следующей технологии. Чистые культуры микроорганизмов предварительно размножают на питательной среде. Затем их вносят в специальные ёмкости-ферментаторы с подготовленным и простерилизованным сырьем. Обработка сырья - ферментация - протекает при определенной температуре, определенной кислотности, в аэробных или анаэробных условиях. Процесс ферментации обычно продолжается 5...6 дней. После этого производится очистка требуемого продукта от примесей (например, при производстве лекарственных препаратов). В ряде случаев полученный продукт подвергают дополнительной обработке. Например, антибиотики, полученные с помощью микроорганизмов, модифицируют химическими методами, что усиливает их терапевтическое действие (полусинтетические пенициллины и тетрациклины). Разновидностью микробиологического синтеза является ферментативный синтез. При этом используются не сами микроорганизмы, а выделенные из них ферменты. Ферментативный синтез уменьшает вероятность побочных реакций, устраняет опасность бактериального загрязнения окружающей среды, снижает количество биологически активных отходов, облегчает очистку продуктов. Для увеличения продолжительности службы ферментов их подвергают иммобилизации, соединяя с полимерными матрицами. Иммобилизации могут подвергаться и живые клетки. Иммобилизованные ферменты и клетки позволяют осуществлять непрерывный процесс ферментации.

Размещено на Allbest.ru