mikro wd 1 12

background image

Mikrobiologia ogólna i mikrobiologia żywności

Dr inż. Anna Chlebowska – Śmigiel (prowadzi wykłady, ćwiczenia, koordynator ćwiczeń)
pok. 1038, konsultacje poniedziałki 12-14

25.05 nie ma wykładu
za ocenę „5” na ćwiczeniach – zwolnienie z egzaminu

egzamin końcowy w formie opisowej. 5 pytań.

Program wykładów:

1.) Mikrobiologia jako nauka. Podział mikrobiologii i jej twórcy. Osobliwe cechy drobnoustrojów.

2.) Taksonomia i klasyfikacja drobnoustrojów. Podobieństwa i różnice w budowie komórek pro- i

eukariotycznych.

3.)

Ściana komórkowa bakterii jako jedno z podstawowych kryteriów diagnostycznych
prokariotów.

4.) Fizjologia drobnoustrojów – metabolizm komórkowy
5.) Źródła drobnoustrojów w żywności. Wpływ czynników zewnętrznych na drobnoustroje.

6.) Wzajemne zależności między organizmami. Wpływ drobnoustrojów na środowisko.
7.) Systematyka grzybów.

8.) Systematyka bakterii.
9.) Wirusy.

10.)Pozytywna i negatywne rola drobnoustrojów w procesach
11.) *...*

12.)

Mikrobiologia. żywności. Surowce *...*

13.)

Surowce i żywność *...*

14.)Zatrucia pokarmowe. Nowe patogeny w żywności.
15.)System HACCAP jako gwarancja bezpieczeństwa mikrobiologicznego żywności.

Literatura:

*Schlegel H.G.: Mikrobiologia ogólna
*Kunicki-Goldfinger W.: Życie bakterii

*Burbianka M., Pliszka A., Burzyńska H.: Mikrobiologia żywności
*Jałosińska M.: Mikrobiologia żywności.

*Libudzisz Z., Kowal K.: Mikrobiologia techniczna, t.1 i 2.
*Żakowska Z., Stobińska H.: Mikrobiologia i higiena w przemyśle spożywczym.

(Wykład 1 mikrobiologia 23.02.2011)
Mikrobiologia – nauka o organizmach niewidocznych gołym okiem, dostrzegalnych jedynie pod

mikroskopem
Połączenie 3 greckich słów: micros(mały), bios(życie), logos(nauka).

Zastosowanie

– Biotechnologia
– Farmacja

– Produkcja żywności
– Utylizacja odpadów

– Oczyszczalnie ścieków
– Genetyka

– Rośliny transgeniczne

Podział nauk mikrobiologicznych

1.) Ogólnoprzyrodniczy

a. Mikrobiologia ogólna – nauka o budowie, czynnościach życiowych i znaczeniu

drobnoustrojów

b. Mikrobiologia szczegółowa – nauka o poszczególnych grupach drobnoustrojów

– Wirusologia

– Bakteriologia
– Mikologia

– Protozoologia
– Algologia

Dodatkowo – immunologia

background image

2.) Środowisko bytowania:

a. Mikrobiologia gleby i rolnicza:

– mikroorganizmy chorobotwórcze dla roślin

mające znaczenie w procesach krążenia pierwiastków w przyrodzie

– procesy mikrobiologiczne zachodzące w glebie

b.

Mikrobiologia wody i sanitarna

bada zagadnienia czystości wody, powietrza, pomieszczeń produkcyjnych, urządzeń i
opakowań

– zajmuje się problemami oczyszczania wody metodami biologicznymi

higieną osobistą pracowników zakładu przemysłu spożywczego

– *...*

c.

Mikrobiologia lekarska i weterynaryjna

drobnoustroje chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt

– profilaktyka i diagnostyka

walka z drobnoustrojami chorobotwórczymi

d.

Mikrobiologia przemysłowa (biotechnologia)

zastosowanie wiedzy mikrobiologicznej i inżynieryjnej w procesach
przemysłowych z wykorzystaniem mikroorganizmów do produkcji użytecznych
dóbr konsumpcyjnych lub półproduktów procesowych (z jednoczesnym

monitorowaniem mikroflory szkodliwej)

– przemysł spożywczy, diagnostyka mikrobiologiczna

Historia mikrobiologii

1.) Pierwsze hipotezy

a.

Varro Marcus Terentius (116-126 p.n.e.)

b. Columella Lucius Iunius Moderatus (ur. 30. r. n.e.)

2.)

Okres “przedpasteurowski” – do 1854r.

a. Girolamo Fracastoro (1483-1553)

b.

Antoni van Leeuwenhook (1632-1723)

c.

Robert Hook (1665)

d. Pierre Antonio Micheli (1679 – 1737)

e. Otto Muller (1786)
f. Christian Ehrenberg (1838)

g. Schleiden i Schwam (1838-1839)

Antoni van Leeuwenhook (1632-1723)

– w 1672 odkrył świat mikroorganizmów

– Twórca pierwszego mikroskopu (pow. 200-300x)
– Pierwsze rysunki drobnoustrojów z wody, śliny i odchodów.

Robert Hook (1635-1703)

– 1665 odkrycie struktury tkanki i początek teorii komórkowej

Ludwik Pasteur (1822-1895)

Odkrywca dwóch form krystalicznych kwasu winowego

– Twórca podstaw mikrobiologii przemysłowej

1857

-1868 badanie procesów fermentacyjnych

– Wprowadził metody wyjaławiania (pasteryzacja)

Badania bakteriologiczne

1877 – pierwszy wyizolował czyste hodowle drobnoustrojów i opracował podłoża płynne

Prace z zakresu bakteriologii

1865 – jedwabniki (eliminacja chorych jajeczek)

1870-1871 – gronkowce

Cholera kur

Opracował i wprowadził metody szczepień ochronnych

1880 – wyizolował drobnoustroje wywołujące chorobę

background image

Pierwsza próba wywołania reakcji immunologicznej (wstrzykiwanie ptakom jednomiesięcznych

kultur bakterii cholery)

Wąglik

choroba bydła i owiec(Bacillus anthracis)

1881- publiczny pokaz szczepienia na owcach

Wścieklizna

6 czerwca 1885 szczepienie 9-letniego Josepha Meistera

Instytut Pasteura w Paryżu (zdjęcia) (w 1888 otwarcie)

Uczniowie Pasteura

Roux – szczepionka przeciw błonicy

Yersin – współodkrywca Bacillusa, prowadził badania nad dżumą, na jego cześć nazwano

bakterię ją wywołującą Yersinia pestis

Calmette – szczepionka przeciw gruźlicy

Thullier – badania nad cholerą

Miecznikow – immunologia

Winogradski – mikrobiologia gleby

Bujwid, Danysz

Robert Koch (1843-1919)

Niemiecki lekarz, twórca nowoczesnej techniki mikrobiologicznej

Wprowadził agar (podłoża stałe) do hodowli bakterii

Opracował metody barwienia bakterii

1882 – prątki gruźlicy

1883 – przecinkowce cholery azjatyckiej

Uczniowie Kocha

Loeffler – odkrywca maczugowca błonicy (Corynebacterium diphtheriae)

Gaffsky – odkrył pałeczkę duru brzusznego (Salmonella typhi)

Behring – badania nad toksyną błonicy

Kitasato – odkrywca laseczki tężca(Clostridium tetani)

Shiga – badania nad czerwonką (Shigella dysenteriae)

Joseph Lister (1827-1912)

1860 – potwierdził teorie przenoszenia chorób przez drobnoustroje

1867 – wprowadził fenol do dezynfekcji ubrań chirurgicznych

Dmitrij Iwanowski (1864-1920)

1892 – wykrył czynnik zakaźny powodujący chorobę roślin tytoniu (wirus mozaiki

tytoniowej)

Ferdynand Cohn (1828 – 1898)

Współpracownik Roberta Kocha

1872 – odkrycie przetrwalników (Bacillus subtilis)

1885 – medal Leeuvenhooka

John Tyndall (1820 – 1893)

Tyndalizacja – trzykrotna pasteryzacja

Efekt Tyndalla – rozpraszanie światła przez koloid z wytworzeniem charakterystycznego stożka

świetlnego

Hans Christian Gram (1853-1938)

1884 Berlin – metoda barwienia bakterii G(+) i G(-) ze względu na różnice w budowie ściany

komórkowej

Ilia Miecznikow (1845-1916)

Twórca immunologii

1908 Nagroda Nobla (wspólnie z Paulem Ehrlichem za prace nad odpornością)

Sergiusz Winogradski (1856-1953)

background image

Rozwój mikrobiologii ogólnej i rolnej(gleby)

Wiązanie azotu przez bakterie glebowe

1889 - wprowadził podłoża selektywne (wybiórcze)

Odkrycia Winogradskiego
Stały się podstawą dla rozwoju mikrobiologii gleby

1893 odkrył bakterie z rodzaju Clostridium wiążące azot atmosferyczny

Wykrył i opisał chemoautotrofię u bakterii nitryfikacyjnych, siarkowych i żelazowych

Badał procesy fotosyntezy u bakterii, wiązanie azotu cząsteczkowego

Scharakteryzował rozkład w glebie wielocząsteczkowych związków organicznych

Aleksander Fleming

1928 odkrycie penicyliny (1945 Nagroda Nobla) i początek „ery antybiotyków”

13.02.1929 – wykład w Medicine Research Club

Udział Polaków

Leon Cieńkowski (1822-1887)

metoda zwalczania wąglika

określa przyczynę (Leuconostoc mesenteroides) i sposób zapobiegania powstania
„żabiego skrzeku” w cukrowniach

Adam Prażmowski (1853 – 1920), mikrobiologia rolnicza

opisuje bakterie brodawkowe (Rhizobium) i symbiotyczne wiązanie azotu

atmosferycznego

izoluje bakterie z rodzaju Bacillus i Clostridium

Jan Danysz (1860 – 1928)

współpracownik L. Pasteura, odkrył bakterię paratyfusu mysiego

współpracował z Marią Skłodowską – Curie i jej mężem

1893 kierownik działu mikrobiologii w Instytucie Pasteura (ekspert od zwalczania

szkodników)

1899 – pomór bydła w Afryce Południowej

Rosja – szkodniki buraków cukrowych

Portugalia – szkodniki dębu korkowego

Australia – zwalczanie plagi dzikich królików

Odo Bujwid (1857 – 1942)

Pierwszy polski bakteriolog, pionier higieny i profilaktyki lecznictwa

uczeń Roberta Kocha i Ludwika Pasteura

badania żywności i wody, prekursor SSE

założyciel pierwszego w Polsce instytutu zapobiegania wściekliźnie i stacji badania
produktów spożywczych

Ludwik Hirszfeld (1884 – 1954)

Rudolf Weigel (1883 – 1954)

Feliks Przesmycki (1892 – 1974)

Tadeusz Chrząszcz (0 -1943)

Kazimierz Bassalik (1879 – 1960)

Bronisław Niklewski (1879 – 1961)

Tadeusz Matuszewski

S i H. Krzemieniewscy

Jadwiga Marszewska – Ziemięcka (1891 – 1968)

Wacław Dąbrowski (1879-1962)

Eugeniusz Pijanowski (1906 – 1974)

Jadwiga Jakubowska (1905 – 2001)

prof. dr Jadwiga Jakubowska dr h.c. (1905-2001)

– Od 1929 r. pracownik Instytutu Przemysłu Fermentacyjnego i Bakteriologii Rolnej

– Oddział Czystych Kultur Drobnoustrojów Przemysłowych

Od 1945 r. współpracownik prof. Dąbrowskiego w SGGW

– Od 1947 r. na Uniwersytecie Łódzkim, a następnie Politechnice Łódzkiej w

Katedrze Mikrobiologii Technicznej

– Uruchomiła krajową produkcję szczepionek czystych kultur mleczarskich
– Zapoczątkowała Kolekcję Szczepów Przemysłowych (obecnie ŁOCK 105) –

szczepy z przedwojennej kolekcji SGGW, z IHAR w Bydgoszczy, kolekcji
węgierskiej, szczepy własne oraz zdeponowane (ok. 700)

background image

Wacław Dąbrowski (1879 – 1962)

– Pionier technologii i mikrobiologii żywności

1910 – Pracowni Przemysłu Fermentacyjnego i Bakteriologii Rolnej(Instytut)

1945 – Katedra Mikrobiologii i Przemysłu Rolnego SGGW

– Rektor SGGW 1922-1923

Eugeniusz Pijanowski (1906 – 1974)

– Twórca nauk o żywności
– Twórca i I Dziekan Wydziału Technologii Żywności

W czasie okupacji prowadzi wykłady i ćwiczenia w Liceum Rolniczym (kontynuacja
dydaktyki SGGW)

– Od lutego 1945 bierze udział w odbudowie i reaktywowaniu działalności SGGW

Historia SGGW

– Najstarsza rolnicza szkoła wyższa w Polsce (4 w Europie)

1816 – utworzenie Instytutu Agronomicznego w Marymoncie dzięki staraniom St.
Staszica i St. Potockiego

– I siedziba – pałacyk królowej Marysieńki Sobieskiej

W niepodległej Polsce

– 1918 – Królewsko-Polska Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

– 1919 – uczelnia państwowa

2 wydziały: Rolniczy i Leśny

– 1923 – obszar na Polach Mokotowskich i pieniądze na budowę szkoły
– 1929 – oddanie I pawilonu przy Rakowieckiej

II wojna światowa

15 maja 1945r. SGGW jako pierwsza inaugurowała rok akademicki

– W 2000r. Senat ustanowił Dni SGGW
– 1956r. tereny na Ursynowie, w 1989 władze uczelni przeniesiono do Pałacu w

Ursynowie, od 2003r. ostatecznie przeniesiono wszystkie wydziały

– Kampusowi nadano imię Edwarda hr. Raczyńskiego

Wydział Technologii Żywności

– Katedra i Zakład Mikrobiologii i Przemysłu Rolnego
– 1925 – pierwsi absolwenci – pionierzy przemysłu spożywczego

– X 1961 – Wydział Technologii Rolno-Spożywczej
– 1.10.1977 – Wydział Żywienia Człowieka i Wiejskiego Gospodarstwa Domowego

Rozwój optyki

– 1235 – Roger Bacon – okulary
– 1590 – Jan i Zachariasz Jensen – mikroskop

1635 – 1703 – Robert Hooke – komórki roślinne

1632 – 1723 – Antoni van Leeuwenhook – odkrywca mikroorganizmów (1686)

– 70 lata XIX w – Abbe i Zeis – mikroskop optyczny o zdolności rozdzielczej 0,2mikrom
– 30 lata XX w – Rusk – mikroskop elektronowy o zdolności rodzielczej 0,0001mikrom

W mikroskopie zwykłym (świetlnym)

zdolność rozdzielcza wynosi 0,2µm (zauważalne są najmniejsze drobnoustroje)

W mikroskopie elektronowym

– zdolność rozdzielcza wynosi 0,25-0,5 nm
– powiększenie od 1000 do 1000000 razy

Mikroskop skaningowy

– umożliwia otrzymanie stereoskopowych obrazów i fotografii w bardzo dużych

powiększeniach i przy bardzo dużej zdolności rozdzielczej

Jednostki miary stosowane w mikrobiologii

1.)

Średnica większości bakterii nie przekracza zwykle jednej tysięcznej milimetra, dlatego
dla mikrobiologów jednostką miary jest:

mikrometr(mikron) (1m = 1000000 µm)

background image

wymiary odnoszące się do ultrastruktury podaje się w nanometrach (1m =
10

9

nm)

Cechy drobnoustrojów

1.) Małe rozmiary

a.

wirusy 10-50 nm

b.

drożdże 10 µm

c.

bakterie 0,5-1 µm

2.) Występowanie w dużych populacjach

a.

1g masła – ok. 60 mln

b. 1g obornika – ok. 500 mln.
c. 1ml mleka zsiadłego – ok 1 mld.

d. 1 ml zalewy – ok. 5 mld.

3.) Bardzo duży stosunek objętości do powierzchni

a.

Objętość ziarniaka = 0,52 µm

3

b.

1 mld komórek zajmuje objętość 0,00052 cm

3

c.

Powierzchnia ziarniaka = 3,14 µm

2

d.

1 mld komórek zajmuje powierzchnię 31400 cm

2

Bakterie- P/V = 6 000 000
Człowiek – P/V = 15

Ma to bardzo duże znaczenie podczas procesów zachodzących w glebie (procesy gnilne szybko

zachodzą)

(Wykład 2 mikrobiologia 02.03.2011)

4.) Szybka przemiana materii (duża szybkość rozmnażania)

bakterie: 20min

drożdże: 2-4 h

pleśnie: 72 h

5.) Produkcja białka

[bardzo dobry producent białka]

Krowa 500kg – w ciągu doby przyrost masy białka ok. 0,5kg

Drożdże 500kg – w ciągu doby 500x2

8

= 100 000 kg biomasy (50 000 kg białka)

6.) Organizmy jednokomórkowe, tworzące kolonie, łatwo adaptują się do nowych warunków

środowiska (źródła energii i składników budulcowych)

7.) Zdolność przyswajania różnych źródeł:

węgla (od CO

2

do polisacharydów)

azotu (od azotu, poprzez azotyny, azotany, aminokwasy do peptydów i białek)

8.) Zdolność wytwarzania enzymów indukowanych

enzymy konstytucyjne – zawsze obecne w komórce

enzymy indukowane – pojawiają się w zależności od potrzeb

9.) Wytrzymałość na warunki środowiska

temperatura od -23°C (

Corynebacterium sp

.

w silnie zasolonych zbiornikach wodnych na

Antarktydzie) do 113°C (maksymalna temp wzrostu bakterii

Pyrodictium brockii

).

szeroki zakres pH od 1,5 do 9,0

obecność tlenu

10.)Wytwarzanie przetrwalników (bakterii) lub zarodników (grzyby)

11.)

Zdolność do mineralizacji substancji organicznych

rośliny – producenci

zwierzęta – konsumenci

drobnoustroje – reducenci

background image

Obieg pierwiastków w przyrodzie, naturalne psucie się żywności

12.)Łatwość przenoszenia się

woda

powietrze

gleba

inne organizmy

13.)Wszędobylstwo

1 ml śliny człowieka ok 150 mln. komórek

1 g treści jelita grubego 2-3 mld. E.coli

1 g ziemi ornej – miliardy

14.)Rozmnażanie w postępie geometrycznym

po n podziałach otrzymujemy 2

n

komórek, gdzie wykładnik potęgi odpowiada liczbie

podziałów, czyli generacji.

N= N

0

x2

n

Krzywa wzrostu i fazy wzrostu wg Monoda

15.)Doskonały materiał do badań biologicznych

duże populacje

krótki czas generacji

główne szlaki metaboliczne jak u wyższych organizmów eukariotycznych

budowa komórkowa

łatwość obserwacji zmian genetycznych w kolejnych pokoleniach

Systematyka i taksonomia

Systematyka

– nauka zajmująca się badaniem różnorodności organizmów, ich pokrewieństwem

ewolucyjnym oraz klasyfikacją

Taksonomia

– dział systematyki zajmujący się teorią i praktyką klasyfikowania i nadawania

nazw organizmom

Taksonomia

Klasyfikacja – porządkowanie jednostek w grupy wyższego rzędu

Identyfikacja – stwierdzenie, że pewien nieznany organizm należy do ustalonej wcześniej

jednostki taksonomicznej

Nazewnictwo – nadawanie nazw poszczególnym grupom taksonomicznym

Klasyfikacja + Identyfikacja + Nazewnictwo = Taksonomia

Dominium → Regnum → Phylum aut Divisio → Classis → Ordo → Familia → Genus → Species

System klasyfikacji

Królestwo

(Domena) → Gromada → Klasa → Rząd → Rodzina → Rodzaj →

Gatunek

Szczep

Nazewnictwo gatunków

Łacina – międzynarodowy język nazewnictwa biologicznego

Nazwa regionalna i międzynarodowa – workowce / Ascomycetes

Linneusz – zasada binominalnej nomenklatury – tylko gatunki mają nazwy dwuczłonowe

o

Nazwa rodzajowa i gatunkowa – Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae

Rodzaje klasyfikacji

Filogenetyczna

(naturalna) – łączenie spokrewnionych organizmów o wspólnych przodkach

Sztuczna

(Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology) - grupowanie wg ustalonego klucza

Numeryczna

(tak – nie) – np. testy API

Podział organizmów żywych

Arystoteles (IV w p.n.e.)

2 królestwa – Plantae i Animalia

Św. Augustyn ( IV w n.e.)

niepotrzebne, pożyteczne i szkodliwe

Linneusz – podział wg Arystotelesa

background image

Haeckel (uczeń Darwina) – 1866 – wprowadził królestwo Protista

Plantae (Rośliny)

Animalia (Zwierzęta)

Protista ( Mikroorganizmy)

Mikroskopia elektronowa (lata 40 XX w.)

komórki prokariotyczne (przed jądrowe)

komórki eukariotyczne (prawdziwe jądro)

Podział królestwa Protista

Eucaryota (eukarionty)

drożdże, pleśnie

pierwotniaki, glony

Procatyota (prokarionty)

bakterie, sinice, riketsje, chlamydia

Viriales (wirusy)

Eucaryota – drożdże, pleśnie, glony, pierwotniaki, organizmy wyższe (zdjęcia + omówiona

charakterystyka)
Prokaryota – bakterie, sinice, riketsje, chlamydia, mykoplazmy (zdjęcia + omówiona charakterystyka)

Bakterie

Bakterie G(+) – bakterie mlekowe, paciorkowce, enterokoki, ziarniaki, bakterie propionowe,
gronkowce, klostridia i promieniowce.

Bakterie G(-) – Neisseria gonorrhaceae, Haemophilus influenzae, Enterobacteriaceae, krętki, sinice,
riketsje, chlamydia, bakterie śluzowe

Riketsje

Bakterie (0,8 - 2 µm), G(-) pałeczki

Chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt, bezwzględne pasożyty

Rickettsia prowazeki [wywołuje tyfus plamisty]

Rickettsia typhi [wywołuje dur mysi]

Coxiella burnetti [wywołuje gorączkę Q]

Bortonella [przenoszony przez komary, żyje w erytrocytach powodując anemię]

Mykoplazmy (Mikoplazmy) i sinice

Mycoplasma pneumoniae

[zapalenie płuc]

Sinice (Cyanobacteria) [„zakwitanie” zbiorników wodnych]

Chlamydie i bakterie śluzowe

Kuliste G(-) bakterie patogenne, bezwzględne pasożyty

Chlamydia trachomatis [utrata wzroku]

Chlamydia psittaci [atakuje głównie ptaki, u człowieka- zapalenie płuc]

Chlamydopila pneumoniae [atakuje oko, narządy płciowe]

Bakterie śluzowe (myksobacterie)

G(-) pałeczki

Viriales – Wirusy

Podział wg Whittakera (1969)

1.

Królestwo Monera (Procaryota – bakterie)

2.

Królestwo Protista – organizmy eukariotyczne, głównie jednokomórkowe

3. Królestwo Fungi

4.

Królestwo Plantae

5.

Królestwo Animalia

Podstawowe kryterium : sposób odżywiania – fotosynteza, absorpcja lub trawienie

Podział organizmów wg Woese’a (1990)

Archaebacteriae (Archaea)

Eubacteriae (Bacteria)

background image

Eucaryota

Archaea + Bacteria = Procaryota

Archebakterie (Archaebacteriae)

Halofilne (Halococcus, Halobacterium)

Metanogenne

Termoacidofilne (Pyrolubus, Thermus aquaticus)

Komórka i jej budowa

Wszystkie komórki składają się z cytoplazmy i materiału jądrowego, a na zewnątrz otoczone są
błoną cytoplazmatyczną. Taki protoplast może być otoczony ścianą komórkową, tak jak u roślin i

większości bakterii.

Budowa jądra i sposób jego podziału

– podstawowe cechy odróżniające komórkę prokariotyczną i

eukariotyczną

Komórka eukariotyczna (eucyt)
(rysunek z podpisami: chloroplast, błona komórkowa, cytoplazma, mitochondrium, aparat Golgiego,

lizosomy, jądro, rybosomy, retikulum endoplazmatyczne, peroksysom, ściana komórkowa..)

Komórka eukariotyczna- jądro (rysunek)

Dwie błony – tzw otoczka jądrowa

Centrum informacji genetycznej

Kariolimfa

Jąderko

chromatyna

Chromatyna komórki eukariotycznej

Jedna długa cząsteczka DNA połączona z histonami

Histony – białka proste o odczynie zasadowym

Tworzą ośmiocząsteczkowe jednostki (oktamery), wokół których owija się DNA

Jeden oktamer owinięty DNA to nukleosom

Różne stopnie upakowania DNA (rysunek) (1) Podwójna helisa DNA. (2) Włókno

chromatyny – nukleosomy, czyli DNA nawinięte na histony. (3) Chromatyna z centromerem
podczas interfazy. (4) Skondensowana chromatyna podczas profazy. (5) Chromosom w

metafazie.

Komórka eukariotyczna. Podział jądra
1. Interfaza (wzrost komórki)

2. Kariokineza (podział jądra) – mitoza / mejoza

profaza

metafaza

anafaza

telofaza

3. Cytokineza

Podział jądra – mitoza

Podział jądra (kariokineza) następują w procesie mitozy
Cele mitozy:

replikacja materiału genetycznego

równe rozdzielenie *...*

Przebieg mitozy

Profaza – zanik błony jądrowej, rozszczepienie chromosomów na 2 chromatydy

Metafaza – ułożenie chromosomów w płaszczyźnie równikowej

Anafaza – odciągnięcie chromosomów ku biegunom komórki przez włókna wrzeciona
kariokinetycznego

Telofaza – otoczenie chromatyd błoną jądrową, *...*

Podział jądra cd. cele mejozy
Rekombinacja rodzicielskich materiałów genetycznych

Redukcja liczby chromosomów o połowę z 2n do n.

background image

Podział jądra – mejoza, cd.
(rysunek – fazy pierwszego i drugiego podziału mejotycznego)

Cytokineza

Wynikiem cytokinezy jest powstanie dwóch komórek potomnych, mniejszych o połowę od komórki
macierzystej.

Komórka eukariotyczna – cytoplazma

Cytoplazma podstawowa

Zawieszone w niej rybosomy i organella

Komórka eukariotyczna – mitochondria (rysunek)

Komórka eukariotyczna – reticulum endoplazmatyczne

System cystern i kanałów oddzielonych od cytoplazmy pojedynczą błoną

szorstkie/ziarniste i gładkie

Komórka eukariotyczna – aparat Golgiego

posiadają zdolność do redukcji azotanu srebra

rozrzucone w cytoplazmie

pojedyncze, silnie spłaszczone pęcherzyki wygięte w charakterystyczny sposób

funkcje: wydzielają zagęszczone substancje poza komórkę, biorą udział w procesie egzocytozy,
syntetyzują polisacharydy strukturalne(?), uczestniczą w przekazywaniu wielu substancji w

obrębie komórki i poza nią

Komórka eukariotyczna - wakuola

Sok komórkowy

Tonoplast (kwasy organiczne, aminokwasy, sole mineralne..)

Komórka eukariotyczna – plastydy

pół-autonomiczne

powstają z proplastydów

Rybosomy

zbudowane z kwasu rybo i białka

występują w cytoplazmie, mitochondriach i plastydach

wielkość – 20 nm

1 komórka zawiera do kilkudziesięciu rybosomów w swojej strukturze

koordynują pracę kwasu rybonukleinowego i białek w procesie ich syntezy

typu 80s

składają się z 2 podjednostek: dużej i małej

Błona komórkowa (rysunek)

1. Schemat błony komórkowej:

cytoplazma, płyn pozakomórkowy, cząsteczka fosfolipidowa (głowa i ogon cząsteczki),
cholesterol, glikoproteina(węglowodan i białko), receptor białkowy, cytoszkielet,

2. Transport białka

Funkcje błony komórkowej

utrzymuje integralność komórki

umożliwia rozpoznawanie struktur pozakomórkowych lub innych komórek

stanowi selektywną barierę dla substancji zawartych w środowisku komórki

utrzymuje odpowiednie warunki wewnątrz komórki dla prawidłowego przebiegu procesów
metabolicznych

(Wykład 3 mikrobiologia 09.03.2011)

Budowa błony komórkowej

Podwójna warstwa lipidowa zbudowana z fosfolipidów i glikolipidów (cholesterol, ergosterol)

o

Główki hydrofilowe skierowane na zewnątrz, hydrofobowe – do środka błony, poprzetykanej
cząsteczkami białka

Białka występujące w błonie

Integralne
o

przebijają na wylot dwuwarstwę lipidową, dzięki nim komórka rozpoznaje inne komórki lub

struktury w jej otoczeniu

background image

Peryferyczne

o

wnikają w dwuwarstwę lipidową na niewielką głębokość

Białka błonowe pełnią funkcję kanałów jonowych i przenośników
o

kanały jonowe – otwory, którymi jony i małe cząsteczki przenikają z jednej strony błony na

drugą

Przenośniki – wyłapują cząsteczki po jednej stronie, tworzą z nimi krótkotrwałe kompleksy i

przenoszą na drugą stronę *...*

przez błonę – małe cząsteczki (jony nieorganiczne cukry proste, aminokwasy, woda)

o

dyfuzja

o

transport aktywny

wraz z jej fragmentem – związki wielko cząsteczkowe (białka)
o

endo-

o

egzocytoza

Dyfuzja

Spowodowana różnicą stężeń między roztworami po obu stronach błony

cząsteczki przenikają z roztworu o większym stężeniu (hipertonicznego) do roztworu o
stężeniu mniejszym (hipotonicznego)

Przebiega samoistnie, nie wymaga dostarczania energii

Rodzaje dyfuzji
Prosta – cząsteczki przenikają przez kanały w błonie

Ułatwiona (wspomagana)
Transport przebiega z udziałem przenoś błonowych

Osmoza – odmiana dyfuzji – dotyczy wody

przenikanie do roztworu o większym stężeniu aż do wyrównania stężeń

roztwory izotoniczne po obu stronach błony

Transport aktywny

Odbywa się wbrew gradientowi stężeń

wymaga dostarczenia energii

przenośniki białkowe wyłapują cząsteczki substancji rozpuszczonej z roztworu

hipotonicznego i wbrew gradientowi stężeń przenoszą przez błonę do roztworu
hipertonicznego

Endocytoza

pobranie do wnętrza komórki cząstek poprzez wytworzenie z błony komórkowej wodniczki, która
po oderwaniu od plazmalemy przeniesie pobraną cząstkę do cytoplazmy

fagocytoza – transport bez ubytków błony

pinocytoza – „picie komórkowe”, transport z ubytkami błony biologicznej

Egzocytoza

Wydalenie z komórki, np. niestrawionych resztek lub wydzielenie z komórki, np. hormonów w
wodniczkach

Komórka eukariotyczna – organelle ruchu

Wici i rzęski

Zakotwiczone w zewnętrznej warstwie cytoplazmy w tzw. ciałku bazalnym

Mają budowę 9+2 (2 włókna centralne i 9 włókien peryferycznych)

Komórka eukariotyczna – ściana komórkowa

Najbardziej zewnętrzna struktura komórki roślinnej

Pełni funkcje mechaniczne

Główny składnik:

o

celuloza (polisacharyd zbudowany z glukozy) lub chityna ( polimer glukozaminy ) u pleśni

o

Mannan i glukan u drożdży

Inne struktury eukariotyczne

o

mikrotubule (rys)

o

mikrofilamenty (rys)

Układy włókien i rurek, które tworzą cytoszkielet komórki

background image

Komórka prokariotyczna (protocyt)

o

Mniejsze i prościej zbudowane do eukariotycznych

o

Brak jądra, mitochondriów i chloroplastów

o

Mniejsze rybosomy

o

Inna ściana komórkowa

o

Obecność otoczek śluzowych i rzęsek

Nukleoid bakteryjny
Cykl komórkowy

o

Faza C

o

replikacja DNA

o

Faza G

o

segregacja chromosomów

o

Faza D

o

podział

Struktura kwasów nukleinowych
(rysuuunek: puryny, ;pirymidyny; nukleozyd, nukleotyd

monofosforanowy/difosforanowy/trifosforanowy; zasada azotowa, cukier pentoza)

Budowa DNA
(rysunek spiralki, 5’, 3’)

Struktura kwasów nukleinowych, cd.
(rysunek kolejny brzydki nudny)

Rodzaje RNA

o

Matrycowy (mRNA, informacyjny) – przenosi informację genetyczną z jądra na rybosomy, gdzie
odbywa się synteza białek

o

Transportujący (tRNA) – transportuje aminokwasy do rybosomów

o

Rybosomalny (rRNA) – materiał strukturalny rybosomów razem z białkami

Replikacja DNA
Udział enzymów:

o

Topoizomeraza

o

Helikaza

o

Prymaza DNA

o

Polimeraza DNA

o

Egzonukleaza

o

Ligaza DNA

Transkrypcja i translacja

Replikacja DNA

białia

mRNA

translacja

ja

transkrypc

odwrotna

ja

transkrypc

Kod genetyczny

o

AUG – metionina (kodon startowy)

o

UAA, UGA, UAG – kodony stop(nonsensowne) – sygnalizują koniec translacji jakiegoś fragmentu
mRNA

o

GUU, GUC, GUA, GUG – walina

(tabelka kodonów)

Synteza białek

o

Inicjacja

o

Elongacja

o

Terminacja

Plazmidy

o

plazmidy koniugacyjne np. plazmid F (E.coli)

o

plazmidy oporności na antybiotyki np. plazmidy R (Ps. aeruginosa)

o

plazmidy oporności na metale ciężkie np. plazmid FP2 (Ps. aeruginosa)

o

plazmidy kodujące wytwarzanie czynników toksycznych dla innych organizmów

o

plazmidy kodujące wytwarzanie antybiotyków (plazmid SCP1 – Streptomyces coelicolor)

background image

o

plazmid Col 1b – oporność na promieniowanie UV (E. coli)

(rys)

1.) chromosom bakteryjny
2.) plazmidy

Mezosom

o

5 – mezosom

o

Błoniaste twory z błony cytoplazmatycznej koncentrycznie nakładające się na siebie

o

Odpowiada za oddychanie komórki

o

Pełnią rolę centrów energetycznych

Cytoplazma prokariotyczna
o

Nie jest jednorodnym roztworem białek

o

Frakcja rozpuszczalna (enzymy i RNA)

o

Frakcja cząsteczkowa (rybosomy i materiał błonowy)

Rybosomy prokariotyczne

(rysunki: rybosom prokariotyczny i eukariotyczny)

Tylakoidy i chromatofory (rysunek)

Fimbrie (pile)
o

Cienkie, proste nici o długości ok. 10nm

o

Od 10 do kilku tysięcy

o

Zbudowane z piliny (białko)

o

Biorą udział w procesach adhezji oraz podczas procesów płciowych

Wakuole gazowe
o

Zbudowane z kilku pęcherzyków gazowych o wrzecionowatym kształcie

o

Umożliwiają zmianę gęstości, co pozwala na unoszenie się komórek w wodzie

Błona cytoplazmatyczna (plazmalema)
o

Bariera osmotyczna komórki

o

Grubość 2-8 nm

o

Skład:

o

50% białek

o

30% lipidów (brak ergosterolu)

o

20% cukrów

o

3 klasy białek transportowych

o

uniportery – przez błonę przenoszą 1 związek

o

symportery – 2 związki w jedną stronę

o

antyportery – 2 związki w obie strony

Ściana komórkowa bakterii
o

Podstawowy składnik to peptydoglukan – mureina

o

Mureina:

N – acetyloglukoamina (NAG)

Kwas N – acetylomuraminowy (NAM)
połączone wiązaniem 1,4-β-glikozydowym w długie łańcuchy i poprzecznie krótkimi

łańcuchami peptydowymi

Ściana komórkowa bakterii Gram (-) i Gram (+) (rysunki)

Różnice w budowie ściany komórkowej bakterii G(+) i G(-)

Budowa

B. Gram +

B. Gram –

Skład chemiczny

..

kwasów;

t....

Brak

kwasów

teichojowych(?)

Brak

błony zewnętrznej

..

błony zewnętrznej

zbudowanej z fosfolipidów,

białek, lipopolisacharydu

Brak

przestrzeni

peryplazmatycznej

...

przestrzeni

peryplazmatycznej między
mireiną a błoną zewnętrzną

background image

Budowa

B. Gram +

B. Gram –

Budowa siatki mureinowej

do 40 warstw

1-3 warstwy

Grubość warstwy mureinowej

15-80 nm

2-10 nm

Zawartość mureiny w ścianie
komórkowej

30-70% s.s.,

mniej niż 10% s.s.

Cecha oporności na:

Gram (+)

Gram (-)

Środowisko alkaliczne

Większa

Mniejsza

Wyższe temp. sterylizacji

Większa

Mniejsza

Antybiotyki

Mniejsza

Większa

Detergenty

Mniejsza

Większa

Barwniki anilinowe

Mniejsza

Większa

Lizozym

o

Odkryty w 1922 roku przez A. Fleminga

o

występuje we łzach, ślinie, śluzie jamy nosowo-gardłowej oraz białku jaja, nie ma go w moczu,
pocie i płynie mózgowo-rdzeniowym

o

powoduje lizę komórek bakterii G(+)

Barwienie metodą Grama (rys)
Otoczki i śluzy (rys)

Ruch bakterii
Samodzielne poruszanie się komórek w środowisku płynnym za pomocą rzęsek (głównie pałeczki)

Typy urzęsienia

o

monotrichalne

o

politrichalne

o

amfitrichalne

o

peritrichalne

Chemotaksja

Celowy ruch organizmu – w kierunku lub od – związku chemicznego

o

Dodatnia – w kierunku substratu

o

Ujemna – w kierunku przeciwnym

Związek pomiędzy ruchem rzęski a stężeniem substratu dotyczy czynności białek

(chemoreceptorów) w błonie cytoplazmatycznej

Komórka prokariotyczna (protocyt)
o

Średnia wielkość – 1 µm

o

Podstawowe kształty:

kula (coccus),

pałeczka (bacillus),
spirala (spirillum)

Kształty komórek bakteryjnych (rysunek)

(Wykład 4 mikrobiologia 16.03.2011)
Skład komórek drobnoustrojów

Bakterie
– 70-86% woda

– 14-30% s.m.
Drożdże

– 70:75% woda
– 25:30 s.m.

Zawartość s.m. zależy od zawartości materiałów zapasowych w komórce- lipidów, wielocukrów ,

polifosforanów

Skład s.m. komórek drobnoustrojów
Bakterie

– Białko 50%
– Ściana komórkowa 10-20 %

background image

– Lipidy 10%

– RNA 10-20%
– DNA 3-4%

Grzyby
– Białko 40:50%

– Cukry 40%
– Tłuszcze 1:2 %

– Składniki mineralne 6:8%

Materiały zapasowe komórek drobnoustrojów
Występują w komórce w postaci nierozpuszczalnej w wodzie

– Wielocukry
– Polifosforany

– Tłuszcze
– Siarka

Polisacharydy

Skrobia – (amyloza i amylopektyna) – komórki roślinne –

niebieskie zabarwienie z jodem

Glikogen – (n(a-D-glukozy) – komórki zwierzęce –

brunatne zabarwienie z jodem

– drożdże,

Bacillus, Salmonella, Escherichia, Micrococcus

Granuloza (jogen) – Clostridium, Acetobacter

Substancje tłuszczowe

Ziarna i kropelki tłuszczu – w formie kwasu poli-β-hydroksymasłowego ( do 90% s.m. bakterii

tlenowych i beztlenowych)

Trójglicerydy (tłuszcze obojętne) – drożdże i inne grzyby (do 80% s.m.)

Woski (estry kwasów tłuszczowych i alkoholi) – do 40% s.m., np. u Mycobacterium

Dają czerwone zabarwienie z Sudanem III, silnie załamują światło

Polifosforany

Po raz pierwszy opisane u Spirillum volutans – ziarna wolutyny

Substancja o charakterze białkowym w postaci ziarnistości w cytoplazmie lub wodniczkach, silnie

załamujących światło

Niebieskie zabarwienie pod wpływem błękitu metylenowego

Źródło (magazyn) fosforu

Siarka

Kuleczki silnie załamujące światło

Przejściowo gromadzone przez bakterie utleniające siarczki do siarczanów

Źródło energii dla bakterii utleniających H

2

S

Beggiatoa, Thiotrix

Porównanie komórki pro- i eukariotycznej

Brak jądra i organelli półautonomicznych

Materiał genetyczny w postaci nukleoidu i
plazmidów

Brak mitochondriów, ich rolę pełnią
mezosomy

Brak plastydów, obecność tylakoidów

Brak reticulum endoplazmatycznego,

aparatu Golgiego, lizosomów i wakuoli

Tylko małe rybosomy (70S)

Materiał genetyczny w postaci

chromatyny umieszczony w jądrze oraz w
postaci DNA w organellach

półautonomicznych

Procesy oddychania zachodzą w

mitochondriach

Fotosynteza w chloroplastach

Silnie rozbudowane reticulum
endoplazmatyczne

Duże rybosomy (80S) w cytoplazmie,
małe (70S) w mitochondriach i plastydach

Endospory (formy przetrwalne)

Wyjątkowa ciepłooporność – giną tylko podczas sterylizacji

Twory silnie załamujące światło – zajmują 1/10 objętości komórki

Zdolność do tworzenia endospor pozwala na izolację bakterii ze środowiska

Bakterie przetrwalnikujące
Sporosacrina – ziarniaki

Bacillus – tlenowce, względne tlenowce, K(+)
Sporolactobacillus –grupa bnakterii mleowych

Clostridium – beztlenowce, K(-)

background image

Tworzenie endospor

Powstają wewnątrz komórki bakteryjnej kosztem energii z materiałów zapasowych:

kwas poli-β-hydroksymasłowy u tlenowców

granuloza u beztlenowców

Cecha charakterystyczna – obecność DPA w protoplaście endospory

Kwas dipikolinowy (DPA) wiąże jony Ca i powstaje dipikolinian wapnia, który może stanowić 10-15%

endospory

Etapy powstawania endospor

1. Specyficzny, nierównomierny podział komórki na skutek przewężenia błony

cytoplazmatycznej – oddzielenie części protoplastu od komórki macierzystej.

2. Protoplast zawiera materiał genetyczny powstały w wyniku replikacji. Między nowym

protoplastem a protoplastem komórki macierzystej nie dochodzi do wytworzenia ściany
komórkowej jak podczas normalnego podziału.

3. Formowanie prespory. Protoplast endospory zostaje otoczony przez błonę cytoplazmatyczną

komórki macierzystej, w wyniku czego jest już otoczony dwiema błonami cytoplazmatycznymi

które biorą udział w syntezie ściany przetrwalnika

4. Błona protoplastu spory syntetyzuje na zewnątrz ścianę komórkową przyszłej kiełkującej

komórki

5. Błona cytoplazmatyczna z komórki macierzystej syntetyzuje do wewnątrz tzw. cortex

6.

Czas powstawania przetrwalnika wynosi ok. 7h. W tym czasie następuje wzrost zawartości Ca,
kwasu DPA, wzrasta oporność na wysoką temperaturę oraz współczynnik załamania światła.

Ustaje metabolizm, następuje w stan anabiozy, liza komórki i uwolnienie endospory.

Cortex składa się z wielu warstw peptydoglukanu, który różni się od mureiny większym stopniem
usieciowienia

Zewnętrzna osłona spory jest tworzona przez komórkę macierzystą i składa się głównie z
polipeptydów

Ułożenie endospor w komórce

(rysunek 6 plasterków z bąbelkiem: 1,4 – centralne; 2,3,5 – terminalne; 6-lateralne)
W jednej komórce tylko 1 przetrwalnik

Budowa przetrwalnika

Rdzeń

– cytoplazma otoczona błoną cytoplazmatyczną

Wewnątrz występuje:

chromosom

wszystkie struktury niezbędne do syntezy białek

układ wytwarzania energii

Ściana komórkowa

– zbudowana z peptydoglukanu

Czynniki inicjujące sporulację

Brak substancji odżywczych w podłożu

Nagromadzenie produktów przemiany materii

Umieszczenie komórek wegetatywnych w wodzie destylowanej

Szok termiczny (np. krótkie ogrzewanie w 100°C)

Właściwości dojrzałych endospor

Zostają uwolnione do środowiska po autolizie komórki wegetatywnej

Nie wykazują dostrzegalnego metabolizmu

Zawierają ok 15% wody

Są oporne na:

ogrzewanie (proporcjonalnie od zawartości kwasu DPA)

promieniowanie (wynik obecności w osłonie białka bogatego w cysteinę)

czynniki chemiczne (nieprzepuszczalność osłon dla wielu związków chemicznych)

Długa przeżywalność:

200-300 lat, a nawet 1000

miliony lat w temperaturze -273°C

Kiełkowanie przetrwalników

– Pobieranie wody, pęcznienie endospory, utrata suchej masy

background image

– Obecność składników odżywczych

– Wzrost intensywności oddychania
– Wydzielanie DPA do środowiska

– Utrata s.m. spory 25-30%
– Spadek ciepłoporności

Rozmnażanie bakterii

Jest to prosty podział komórki zwany

rozszczepieniem

– Z jednej komórki macierzystej powstają, po wytworzeniu poprzecznej błony, dwie komórki

potomne

Rozmnażanie bakterii, cd.

Odbywa się w postępie geometrycznym, po n podziałach mamy 2

n

komórek (*schemat*: septum)

Podział komórki bakteryjnej

1. podział nukleoidu

2. wytworzenie przegrody
3. przewężenie i odciąganie

Fizjologia drobnoustrojów

Czynności życiowe

1. Odżywianie

2. Oddychanie

3.

Wzrost

(ruch, rozmnażanie)

Metabolizm (przemiana materii)

Całokształt przemian biochemicznych zachodzących w komórce

– Katabolizm – degradacja substancji złożonych do prostych

– Amfibolizm – metabolizm pośredni do kwasów organicznych i estrów fosforanowych
– Anabolizm – powstawanie związków złożonych z prostych

1.

Odżywianie

Podział drobnoustrojów ze względu na źródło węgla

:

Autotrofy (organizmy samożywne) – rośliny zielone, sinice, niektóre bakterie

pobierają substancje mineralne (CO

2

, sole azotu, siarki, fosforu)

Heterotrofy (organizmy cudzożywne) – zwierzęta, grzyby, większość bakterii

wymagają min. 1 związku organicznego

Autotrofy
Czerpią węgiel do budowy organicznych substancji komórkowych ze związków nieorganicznych, nie

są zdolne do korzystania z innych źródeł
ze względu na źródło energii:

fotoautotrofy – wykorzystują energię świetlną

chemoautotrofy – utlenianie związków organicznych lub nieorganicznych

Heterotrofy

wymagają oprócz substancji mineralnych min. 1 prostego związku organicznego
prototrofy – min . prosty związek organiczny np metan, etanol

auksotrofy – min. 1 związek uzupełniający, np. witaminy, aminokwasy, zasady purynowe lub
pirymidynowe

Salmonella – tryptofan
Proteus -kwas nikotynowy

bakterie mlekowe – witaminy z grupy B

Odżywianie c.d.

Ze względu na źródło elektronów w procesie biosyntezy:

Litotrofy – substancje nieorganiczne: NH3, H2S

Organotrofy – organiczne donory elektronów

Fotolitoautotrofy – źródłem energii jest promieniowanie słoneczne a elektrony dostarczają

związki organiczne

Chemolitoautrotrofy – energię, elektrony i węgiel czerpią z substancji nieorganicznych

Chemoorganoheterotrofy – jako źródła energii, elektronów i węgla wymagają *..*

background image

Miksotrofy - *..*

Zawartość biopierwiastków w komórkach drobnoustrojów

(28 pierwiastków, w tym)

węgiel 50%

tlen 20%

azot 14%

wodór 8%

fosfor 3%

siarka 1%

potas 1%

wapń 0,5%

magnez 0,4%

żelazo 0,2%

Pierwiastki budulcowe

Węgiel – budulec aminokwasów, białek, sacharydów kwasów tłuszczowych lipidów nukleotydów i

kwasów nukleinowych

Tlen i wodór – obecne we wszystkich związków organicznych i wodzie

Azot- niezbędny składnik aminokwasów, białek, pochodnych sacharydów

Fosfor – reszty fosforanowe wchodzą w skład nukelotydów, fosfolipidów, związków

wysokoenergetycznych

Siarka – składnik 3 aminokwasów (cystyny, cysteiny i metioniny)

Jedność w biochemii

Jeden z dogmatów współczesnej nauki

Biochemia wszystkich żywych form jest zasadniczo taka sama i dotyczy w szczególności

:

Uniwersalności ATP jako podstawowego kwantu energii biologicznej

Uniwersalności kodu genetycznego (4 nukleotydy, których sekwencja decyduje o rodzaju białka)

Uniwersalności szlaku degradacji cukrów i łańcucha oddechowego (główne szlaki metaboliczne są
prawie identyczne u wszystkich żywych organizmów)

Odżywianie cd. Podział mikroorganizmów

Ze względu na pochodzenie przyswajalnego źródła węgla

:

Saprofity – na martwej substancji

Pasożyty – na substancji żywej

względne

bezwzględne

Cel pobierania pokarmu

Dostarczenie materiałów budulcowych

Dostarczanie energii niezbędnej do budowy struktur komórkowych

Większość drobnoustrojów to heterotrofy saprofityczne

Systemy pobierania pokarmu

Bierny

dyfuzja

osmoza

Czynny

wbrew gradientowi stężeń

Drobnoustroje mogą pobierać tylko substancje drobnocząsteczkowe

Rola i rodzaje enzymów

Enzymy służą do rozbicia makromolekuł do związków drobnocząsteczkowych, tak aby mogły zostać
przetransportowane do wnętrza komórki i przyswojone

Proteazy (białko)

Lipazy (tłuszcze)

Amylazy (A,B – skrobia)

Pektynazy (pektyny)

Celulazy (celuloza)

Cechy enzymów

Biorą udział w procesach cyklicznych

wchodząc w połączenia z substratem tworząc kompleks E-S

Skuteczne w bardzo małych ilościach

background image

Wykazują wyraźną specyficzność działania

dla każdej specyficznej reakcji potrzeba określonego enzymu

Są tworzone przez organizmy żywe

Szybkość reakcji enzymatycznych *wykres*

Zależy od

pH (opt. 5,0 – 8,0)

stężenia reagujących substratów

stężenia enzymów

temperatury (inaktywacja >50°C)

Zablokowanie enzymu

Inhibitory to substancje podobne do substratu blokujące centrum aktywne enzymu

Powstaje kompleks E-S niezdolny do przekształcenia we właściwy produkt

Efektory

Inhibitory – leki, trucizny

Aktywatory – magnez

Rodzaje inhibicji

Inhibicja kompetencyjna (współzawodnicza, hamowanie)

Konkurencja między inhibitorem a substratem o centrum aktywne (np. bursztynian i

malonian dla dehydrogenazy bursztynianowej – różnica jednej grupy metylenowej)

Wiązanie zachodzi w centrum aktywnym

Proces odwracalny (zwiększenie stężenia substratu)

Inhibicja niekompetencyjna (niewspółzawodnicza)

Blokowanie enzymu przez związki niepodobne strukturalnie do substratu,
niewspółzawodniczące o centrum aktywne, ale częściowo je blokujące, co spowalnia

reakcję, ale substrat może być wiązany

np. działanie H

2

S na enzymy z atomem żelaza lub miedzi w centrum aktywnym – silna

toksyczność siarkowodoru

Budowa enzymu
o

Apoenzym – składnik białkowy enzymu, aktywny dopiero po połączeniu ze składnikiem

niebiałkowym

o

Decyduje o swoistości enzymu oraz rodzaju katalizowanej reakcji

o

Grupa prostetyczna – składnik niebiałkowy silnie związany z apoenzymem (polisacharyd, lipid,
kation metalu) – decyduje o przyłączeniu substratu

Koenzym – składnik niebiałkowy luźniej związany z apoenzymem

Holoenzym = apoenzym + grupa prostetyczna (lub koenzym)

Podział enzymów
6 klas:

Oksydoreduktazy

Transferazy

Hydrolazy

Liazy

Izomerazy

Ligazy

Oksydoreduktazy

Katalizują reakcje utleniania i redukcji (związane z przenoszeniem elektronów i wodoru)

Biorą udział w procesach oddychania i fermentacji

Dzielimy je na

Oksydazy

Reduktazy

Oksygenazy

Hydrolazy

Peroksydazy

Dehydrogenazy (umożlwiają przenoszenie wodoru z donora na akceptor)

donor – H

2

+ akceptor = donor + akceptor-H

2

Transferazy

Katalizują reakcje przenoszenia grup chemicznych z jednego związku na inny
Np.

background image

CH

3

(metylotransferazy)

COOH (karbosytransferazy)

NH

2

(aminotransferazy)

P (fosfotransferazy)

Hydrolazy

Odpowiadają za reakcje hydrolizy tj. przebiegające przy udziale wody, hydrolityczny

rozkład związków wysokocząsteczkowych

esterazy

lipazy
fosfatazy

amylazy

Są odpowiedzialne za psucie się żywności

Mogą być pochodzenia mikrobiologicznego lub naturalnego

Przekształcają związki trudno rozpuszczalne w wodzie w dobrze rozpuszczalne

Liazy

Katalizują odłączanie grup chemicznych bez udziału wody

Np.

Dekarboksylaza pirogronianowa
CH

3

-CO-COOH--> CO

2

+ CH

3

-CHO

Przy ich udziale wydziela się woda lub ditlenek węgla

Izomerazy
Katalizują reakcje przegrupowań wewnątrz cząsteczki

Np.

Izomeraza glu *..*

Ligazy
Katalizują łączenie cząsteczek w związki

Reakcje te przebiegają przy udziale ATP,. gdyż wymagają dostarczenia energii z zewnątrz

Lokalizacja enzymów w komórce

Błona cytoplazmatyczna

Jądro komórkowe

Rybosomy

Mitochondria, mezosomy

Miejsca działania enzymów
Endoenzymy – wewnątrzkomórkowe

Egzoenzymy (na zewnątrz komórki) – związane ze strukturą ściany komórkowej

2. Oddychanie

Rola – dostarczanie energii dla organizmów żywych (heterotrofów)

Źródła węgla:

Cukry

Białka

Tłuszcze

Węglowodory

Związki aromatyczne

Związki heterocykliczne

Oddychanie to proces utleniania biologicznego związków wysokozredukowanych
(glukozy) do CO2 i H2O

Utlenianie to:

– Przyłączenie tlenu

– Oddanie elektronów

Odłączenie wodoru

Utlenianie biologiczne ( oddychanie)
C6H12O6 + 6O2 --> 6 CO2 + 6 H2O + E

Substrat-H2 --> NADH2 --> FADH2 --> koenzym Q --> system cytochromowy --> oksydaza
cytochromowa --> H2 --> tlen--> H2O

background image

Typy oddychania komórkowego
Tlenowe

Akceptorem wodoru jest tlen

Beztlenowe (fermentacja mlekowa, alkoholowa)

Akceptorami wodoru są związki organiczne: kwas pirogronowy i aldehyd octowy

*rysunki: szlaki oddychania tlenowego i beztlenowego*

(Wykład 5 mikrobiologia 23.03.2011)
Glikoliza

Wspólnym etapem dla oddychania tlenowego i beztlenowego jest proces glikolizy

11 reakcji katalizowanych przez odpowiednie enzymy

Oddychanie tlenowe:

1 mol glukozy - 36 moli ATP

Oddychanie beztlenowe:

1 mol glukozy – 2 mole ATP

[nie wymaga cyklu całej glikolizy[

Nieorganiczne akceptory wodoru
C

6

H

12

O

6

+ 12 NaNO

3

 6 CO

2

+ 6 H

2

O + 12 NaNO

2

Azotany – azotyny – N2 (denitryfikacja) – Micrococcus denitrificans, Thiobacillus denitrificans

Siarczany - siarczyny – Desulfovibrio, Clostridium nigrificans

CO

2

 CH

4

(bakterie metanowe)

Wzrost drobnoustrojów
Podstawową funkcją organizmu, zapewniającą kontynuację życia jest rozmnażanie, czyli odtworzenie

nowego osobnika

Wzrost drobnoustrojów może być rozpatrywany jako:

o

Liczba żywych komórek

o

Całkowita masa komórek

Tempo wzrostu drobnoustrojów

Zależy od:

Rodzaju i gatunku drobnoustrojów

Składu pożywki (rodzaju i stężenia składników odżywczych, zawartości szkodliwych produktów
przemiany materii)

Parametrów fizycznych i chemicznych środowiska wzrostu (temperatury, pH, aktywności wody,
potencjału oksydoredukcyjnego)

Czas generacji i czas zdwajania biomasy

Czas generacji – czas niezbędny do powstania nowego pokolenia komórek (podwojenia liczby
komórek)

g = t / n
g - czas generacji

t – czas hodowli
n – liczba pokoleń (podziałów)

Czas zdwajania biomasy – czas potrzebny do podwojenia masy komórkowej

Pomiar ilości mikroorganizmów
Metody bezpośrednie (mikroskopowe)

Liczenie w komorach, np. Thoma

Metody pośrednie (hodowlane)

Rozcieńczeń
Płytkowa

Filtracji membranowej

Metody pomiaru ilości biomasy

Wagowe
Optyczne

Metody wagowe

background image

Stosowane do określania masy drobnoustrojów poprzez oznaczenie:

o

Świeżej (mokrej) biomasy komórek

o

Suchej biomasy po wysuszeniu

Metody optyczne
Wykorzystują zależność między gęstością mikroorganizmów w hodowli płynnej a gęstością optyczną

(przepuszczalnością światła)

Turbidymetryczna – wartość OD lub transmisji (%), czyli pochłaniania światła wobec próby

kontrolnej

Nefelometryczna – porównanie natężenia światła rozproszonego przez zawiesinę oraz standard

Skala Mc Parlanda – zmętnienie 10 probówek z różnym stężeniem chlorku baru odpowiada

określonej liczbie komórek

Rodzaje hodowli

Okresowe

Ciągłe

Synchronizowane

Hodowle beztlenowców

Hodowla okresowa

Zamknięty cykl rozwoju populacji do wyczerpania składników odżywczych lub zatrucia własnymi
metabolitami

Wzrost mikroorganizmów – od momentu wprowadzenia do reaktora substratu oraz inokulum

Hodowla na płytkach Petriego

Hodowla ciągła

Stałe w czasie zasilanie strumieniem świeżej pożywki w jednostkowym stężeniu z równoczesnym
odprowadzaniem takiej samej hodowli z reaktora

Utrzymanie w środowisku stałego w czasie stężenia drobnoustrojów w stanie fizjologicznym
odpowiadającym wybranej fazie hodowli

Hodowle synchronizowane

Do specjalnych celów badawczych

Zawartość enzymów, rodzaje RNA

Prawie wszystkie komórki są w takiej samej fazie wzrostu, dzielą się równocześnie
Metody synchronizacji:

Wydzielenie komórek o podobnej wielkości lub w tym samym stadium fizjologicznym
Zmiana składu pożywki, temperatury hodowli, dostępu światła

Hodowle beztlenowców
Fizyczne – mechaniczne usunięcie tlenu

Chemiczne – dodatek substancji wiążących tlen
Biologiczne – metoda Fortnera

Krzywa wzrostu populacji

*wykres: liczba komórek, *
Lag – faza przyspieszenia

Log – faza opóźnienia
Faza stacjonarna

Faza obumierania

1Faza spoczynkowa (przygotowawcza, lag – faza)
Rozpoczyna się w momencie wniknięcia drobnoustrojów do środowiska

Liczba komórek nie zwiększa się, a czasem maleje

Adaptacja do środowiska

Następuje powiększanie masy komórek

2. Faza przyspieszenia
Faza bardzo krótka, często łączona z lag-fazą

Czas między pierwszym podziałem a drugim jest najdłuższy, między kolejnymi podziałami ulega
stopniowemu skróceniu

Komórki są w stanie młodości fizjologicznej, ich metabolizm staje się bardzo intensywny.
Kończy się z chwilą pierwszego podziału komórek o zwiększonej masie

3. Faza – wykładnicza (wzrostu logarytmicznego)

background image

Szybkość rozmnażania jest stała maksymalna

Najintensywniejszy [przyrost liczby komórek
Czas trwania zależy od czynników środowiskowych, właściwości drobnoustrojów i sposobu

prowadzenia hodowli
Czas generacji jest minimalny

Bakterie 15-60 min
Drożdże 90-120 min

4. Faza opóźnienia (starzenia się populacji)
Często łączona z log-fazą

Następuje zwolnienie tempa przyrostu biomasy i czas jednej generacji wydłuża się

Znaczny ubytek substratu

Nagromadzenie się toksycznych

Pod koniec fazy liczba komórek w populacji osiąga wartość maksymalną

5. Faza stacjonarna (zastoju)

Wzrostu populacji ulega zahamowaniu
Liczba komórek utrzymuje się na stałym poziomie (równowaga między liczbą komórek żywych i

martwych)
Następuje zużywanie materiałów zapasowych (ubytek substratów w podłożu)

6. Faza letalna (obumierania zwolnionego i logarytmicznego)

Następuje sukcesywna śmierć populacji pod wpływem niekorzystnych warunków środowiskowych
Wymieranie rozpoczyna się od komórek biologicznie najsłabszych

Przyrost liczby komórek martwych i form inwolucyjnych
Ostatni etap – stałą w czasie szybkość zamierania

Znaczenie faz wzrostu
Znajomość czasu trwania jednej generacji bakterii w określonych warunkach stanowi podstawę do

przewidywania trwałości produktu

Np. do zepsucia surowca rybnego (początkowo zanieczyszczonego przeciętną liczbą bakterii)

potrzeba 20 generacji
Czas konieczny do ich powstania jest okresem trwałości produktu

Najkrótsze fazy: spoczynkowa, przyspieszenia, opóźnienia
Szczególne znaczenie mają dwie fazy wzrostu:

Lag- faza (spoczynkowa)
Log – faza (logarytmiczna)

Faza spoczynkowa (lag- faza)

W celu uchronienia żywności przed zepsuciem należy zdbać o to, aby drobnoustroje, które
dostały się do niej utrzymać jak najdłużej w fazie spoczynkowej

Surowce pochodzenia zwierzęcego i roślinnego można np.

schłodzić, zamrozić

Zastosowanie

konserwantów

wydłuża fazę spoczynkową nawet na wiele lat

Faza logarytmiczna (log –faza)

Wydłużenie log – fazy pożądane jest w technologiach, w których drobnoustroje wytwarzają określone
metabolity:

Drożdżownictwo
Winiarstwo

Browarnictwo
Mleczarstwo

Faza stacjonarna
Jej wydłużenie ma znaczenie przy produkcji różnych związków metodami mikrobiologicznymi

Witaminy
Antybiotyki

Enzymy
Barwniki

Zjawisko diauksji

Dwufazowy wzrost

2 fazy zastoju

2 różne substraty w podłożu

Drobnoustroje a środowisko
Zdolność przeżycia, aktywność metaboliczna i rozprzestrzenianie

background image

Czynniki wewnętrzne

Minimalne rozmiary i ciężar ciałą przy dużej powierzchni swoistej

Duży stosunek P/V

Zdolność do wytwarzania form przetrwanych, szczególnie opornych na wpływ środowiska

Czynniki zewnętrzne
Fizyczne

Temperatura
Ciśnienie mechaniczne

Ciśnienie osmotyczne
Promieniowanie

Ultradźwięki

Chemiczne

Zawartość tlenu w środowisku
pH środowiska

Obecność metabolitów własnych i obcych
Antybiotyki, antyseptyki, fitoncydy

Biologiczne

Wzajemne relacje między drobnoustrojami

Wpływ wirusów i bakteriofagów

Temperatura
Jeden z najistotniejszych czynników wpływających na wzrost i przeżywalność organizmów

Bezpośredni wpływ:

Szybkość wzrostu
Aktywność enzymów

Skład chemiczny komórek
Wymagania pokarmowe

Pośredni wpływ:

Transport jonów

Dyfuzja substancji chemicznych
Rozpuszczalność cząsteczek zw. Chemicznych

Zmiany temperatury

Podwyższenie temperatury przyspiesza reakcje enzymatyczne zachodzące w komórce oraz zwiększa
szybkość wzrostu

Reguła Van’t Hoffa

Podwyższenie temp może doprowadzić do nieodwracalnej inaktywacji i degradacji składników

komórki wrażliwych na wysoką temperaturę

Wymagania temperaturowe drobnoustrojów
Temp kardynalne:

Minimalna

Optymalna

Maksymalna

Są podstawą podziału drobnoustrojów

Zakres temperatur pomiędzy najniższą i najwyższą temp określa się zwykle jako zakres rozmnażania.

Wpływ temperatury
Max i min wyznacza granicę wzrostu, co nie jest jednoznaczne ze śmiercią komórki

Poniżej temp min:

Krzepnięcie membrany cytoplazmatycznej

Spowolnienie procesów transportu

Powyżej temp max:

Denaturacja białek wewnątrzkomórkowych
Uszkodzenia błony cytoplazmatycznej

Psychrofile

Synonimy:

Drobnoustroje zimnolubne, drobnoustroje tolerujące zimno, briofile, termofoby

Min -10 - 0°C
Opt 10 - 15°C

Max 20 - 30°C

background image

Różnicuje się je na:

Psychrofilne

o

Temp optymalna ok 15°C, maks ok 20°C

o

W temp 0 – 7°C dają wyraźny wzrost po 7 dobach, lub w temp 0°C dają wyraźne kolonie
po 14 dniach

Psychrotrofy

o

Mogą rosnąć w temp 5°C bez względu na ich optymalną temp wzrostu, która jest > 20°C

o

Mogą rosnąć w środowiskach o okresowych wahaniach temperatury

Wzrost drobnoustrojów psychrofilnych w niskich temperaturach:

Jest uwarunkowany:

Zdolność działania enzymów katalizujących reakcje metaboliczne w tych temperaturach

Obecnością w błonie cytoplazmatycznej zwiększonej zawartości nienasyconych kwasów
tłuszczowych

Zdolnością wytworzenia zestawu białek o nazwie białka szoku zimna (CSP, ang. Cold Srock
proteins) oraz białka szoku termicznego (HSP, ang. Heat Srock proteins)

Bakterie psychrofilne

Flavobacterium

Vibrio

Pseudomonas

Chromobacterium

Bacillus

Micrococcus

Grzyby psychrofilne

Drożdże:

o

Candida, Rhodotorula, Pichia

Pleśnie:

o

Cladosporium, Botritis, Geotrichum

Znaczenie psychrofili i psychrotrofów

W biotechnologii
Enzymy drobnoustrojów wykorzystuje się:

Do utylizacji zanieczyszczeń w zimnych środowiskach

Jako składnik proszków do prania (pranie na zimno)

W technologii żywności
Wywierają niekorzystny wpływ na jakość i trwałość żywności przechowywanej w chłodniach

Psychrofile – żywność pochodzenia morskiego

Psychrotrofy - nabiał, wędliny, warzywa przechowywane w niskich temp

Są przyczyną zatruć pokarmowych

Mezofile
-wymagania temperaturowe

Żyją w środowiskach o temp. Umiarkowanej (20-40°C)
Dla wielu środowiskiem o optymalnej temp. Wzrostu jest człowiek (patogeny)

Min. 10 – 15°C
Opt 20 – 37°C

Max 35 – 50°C

Bakterie mezofilne

Gram (-) pałeczki:

o

(patogenne): Salmonella, Shigella,

o

(niepatogenne): Acetobacter

Gram (+):

o

Lactobacillus (niektóre)

o

Clostridium

Drożdże mezofile

Drożdże: Saccharomyces
Pleśnie: Aspergillus, Penicillum

background image

Znaczenie drobnoustrojów mezofilnych:

1.

Kultury starterów w produkcji żywności fermentowanej

2. Do produkcji:

a. Enzymów, antybiotyków
b. Kwasów organicznych

c.

Dodatków do żywności

3. Gatunki patogenne odpowiedzialne za zatrucia pokarmowe

Termofile

To organizmy ciepłolubne, odznaczające się wysoką temp optymalną i maksymalną wzrostu
Min. 40°C, opt 50-65°C, max 70°C,

Hipertermofile : opt > 80°C
Wzrost termofili

Zdolność wzrostu w wysokich temperaturach:
Niezwykła oporność białek enzymatycznych i strukturalnych na denaturację termiczną

Przyspieszona resynteza
Sztywniejsza II i III rzędowa struktura białek enzymatycznych

Większa zdolność do wiązania jonów metali
Dziedziczna ciepłoodporność białek komórkowych

Odpowiedni skład chemiczny błony cytoplazmatycznej

Więcej lipidów o wyższej temp topnienia i więcej nasyconych kwasów tłuszczowych

Większa zawartość G i C – większa ciepłoodporność bakterii G(+)

Drobnoustroje termofilne

Bakterie G(+) przetrwalnikujące (Bacillus, Clostridium)
Bakterie G (+) nieprzetrwalnikujące (Lactococcus, Lactobacillus, Sarcina)

Pleśnie (Aspergillus fumigatus)
Promieniowce (Thermomonaspora)

Brak gatunków drożdży i bakterii G(-)

Znaczenie drobnoustrojów termofilnych
Enzymy jako składniki proszków do prania

Kultury starterowe do produkcji jogurtów ( Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus)
Produkcja kwasu mlekowego (Lactobacillus delbrueckii)

Grzyby – samonagrzewanie się zboża, siana
Ciepłoodporne bakterie przetrwalnikujące – wyznaczniki parametrów sterylizacji konserw

(Wykład 6 mikrobiologia 06.04.2011)

Wpływ temperatury na przeżywalność drobnoustrojów

Temperatury wysokie

Termiczna inaktywacja drobnoustrojów następuje po przekroczeniu max temp wzrostu, czyli po
osiągnięciu tzw. Minimalnej temperatury letalnej

Temperatury niskie

Zakres niskich temperatur, w których drobnoustroje mogą przeżywać, tzw. Temperatury

subminimalne jest praktycznie nieograniczony

Mechanizm śmierci cieplnej

Zniszczeniu ulega struktura przestrzenna białek, kwasów nukleinowych

Zahamowanie reakcji metabolicznych

Uszkodzenie błony cytoplazmatycznej

Do pewnego punktu krytycznego może to być reakcja odwracalna, ale jego przekroczenie prowadzi
do śmierci komórki

Efekt letalny

Specyficzna ciepłoodporność drobnoustrojów

Wysokość temperatury i czas jej działania

Stan fizjologicznych komórek

Fizyczne i chemiczne właściwości środowiska

Drobnoustroje ciepłoodporne

Ich optymalna temp wzrostu leży w zakresie mezofili (30-37C), ale podczas ogrzewania przez 30 min.
W temp. 62,8C przeżywa 90% populacji

background image

Ziarniaki (mikrokoki, enterokoki)

Bakterie mlekowe

Listeria

Promieniowce\

Krzywa przeżycia populacji

Zależność między czasem ogrzewania (t) a liczbą przeżywających komórek (N)

Czas decymalnej (dziesiętnej) redukcji (D)

o

Jest miarą ciepłoodporności drobnoustrojów

o

Wyznacza czas potrzebny w danej temp do redukcji żywych komórek w populacji o 90% (1
cykl logarytmiczny)

Krzywa czasu śmierci cieplnej

Zależność między temp ogrzewania a czasem dziesiętnej redukcji

TDT

(thermal Heath time) – czas potrzebny do zabicia danej populacji w określonej temperaturze

Z

– współczynnik ciepłoodporności – określa wzrost temp, który jest potrzebny do skrócenia czasu

decymalnej redukcji o 90%

TDP

(thermal Heath point) – temp zabijająca daną hodowlą w określonym czasie

Geobacillus stearothermophilus (200 – 400s w 121C)

Byssochlamys nivea (50 min w 90C)

Listeria monocytogenes

Clostridium botulinum

Ciepłooporność drobnoustrojów

Stan fizjologiczny

Skład chemiczny środowiska

Temperatura hodowli

Zawartość wody w komórkach

Aktywność wody w środowisku

Obecność soli mineralnych, lipidów, białek i sacharydów

pH środowiska

Stan fizjologiczny i skład chemiczny środowiska

Bardziej wrażliwe:

Młode komórki z log fazy

Młode aktywne przetrwalniki

Im podłoże uboższe w składniki

Temperatura hodowli

Wyższe temp rozwoju, wyższa oporność cieplna komórek

Enterococcus faecalis – D

60

5x dłuższy dla hodowli w 45°C niż 27°C

Geobacillus stearothermophilus – D

115

2x dłuższy

Zawartość wody w komórkach i a

w

w środowisku

Komórki o dużej zawartości wody łatwiej ulegają zniszczeniu

Wzrost a

w

w środowisku – spadek ciepłooporności

Obecność soli mineralnych

Sole kationów jednowartościowych – zmniejszenie ciepłooporności przetrwalników

Sole kationów dwuwartościowych – podwyższenie oporności cieplnej

Obecność lipidów, białek, sacharydów, witamin i antybiotyków

Obecność lipidów, białek, sacharydów i witamin wpływa ochronnie na komórki drobnoustrojów

Antybiotyki, antyseptyki i fitoncydy zwiększają skuteczność działania temperatury

Temperatury niskie

Temperatury subminimalne dodatnie

o

zimny szok

” – krzepnięcie lipidów, zaburzenia procesów transportu

o

Szczególnie wrażliwe bakterie G(-) w log fazie

background image

Temperatury subminimalne ujemne

o

Liczba komórek zdolnych do wzrostu po procesie mrożenia i

rozmrażania jest mniejsza niż

przed zamrożeniem

o

Przyczyną śmierci komórek

są uszkodzenia mechaniczne i szok osmotyczny

Podział drobnoustrojów
Pod względem wrażliwości na temp subminimalne ujemne:

Przeżywające mrożenie i rozmrażanie

Niewrażliwe na zamrażanie, ale wymierające w czasie przechowywania w stanie zamrożonym

Wrażliwe na zamrażanie i wymierające w czasie przechowywania w stanie zamrożonym

Nie przeżywające procesu mrożenia, niezależnie od warunków środowiskowych

Przeżywalność komórek w temp ujemnych

Gatunek drobnoustrojów

o

G(+) mniej wrażliwe niż G(-)

Stadium rozwoju

o

Komórki z log fazy bardziej wrażliwe

Skład chemiczny środowiska

o

Mleko, bulion, serwatka, cukry, aminokwasy

Szybkość i końcowa temperatura zamrażania i rozmrażania

o

Większa przeżywalność przy szybkim zamrażaniu

Wpływ ciśnienia mechanicznego

Zahamowanie wzrostu:

o

Większość bakterii – 60 MPa

o

Drożdże – 0,8 MPa

Wzrost:

o

Piezofile (barofile) – 0,1 – 40 MPa

o

Hiperpiezofile – najwyższa szybkość wzrostu > 60 MPa

3 grupy wrażliwości na wysokie ciśnienie hydrostatyczne (hiperbaria):

G (-) bakterie – inaktywacja > 300MPa

o

Pseudomonas fulorescens, PS. Aeruginosa, E.coli, Acetobacter aceti

Grzyby – inaktywacja > 400MPa

o

Rhizopus oryzae, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis

Bakterie G (+) – inaktywacja > 600MPa

o

Lactococcus lactis, Staphylococcus ureus, Enterococcus faecalis

Szczególnie oporne przetrwalniki bakterii i zarodniki grzybów(rys)

Hipobaria

(silnie obniżone ciśnienie hydrostatyczne)

Nawet głęboka próżnia nie stanowią większego zagrożenia dla komórek wielu grzybów i bakterii

Bacillus, Micococcus, Sarcina – 10

-8

– 10

-10

mm Hg – 72h

Zastosowanie próżni i jednoczesne obniżenie temperatury – zwiększenie oporności

drobnoustrojów

Wpływ pH środowiska

Neutrofile (większość bakterii)

o

Optymalny wzrost w pH 6,0 – 7,5

Acydofile (bakterie fermentacji octowej, mlekowej, siarkowe, Saccharomyces, Aspergillus,
Penicillium
)

o

Optymalny wzrost w pH 2,0 – 5,0

o

pH < 4,0

Alkalofile (Vibrio cholerae, Enterococcus faecalis, Nitrosomonas, Nitrobacter)

o

Optymalny wzrost w pH 8,0 – 11,0

o

pH > 9,0

background image

Znaczenie pH wzrostu

Zakwaszenie żywności (fermentacja, dodatek kwasó organicznych) do pH 4 umożliwia
zahamowanie wzrostu wielu drobnoustrojów, w tym chorobotwórczych

Wartość pH środowiska może wpływać na kierunek działalności drobnoustrojów:

o

Saccharomyces cerevisiae przy pH 4,5 produkują etanol, pH 8,5 – glicerol

o

Aspergillus Niger przy pH 2,0 produkuje kwas cytrynowy, pH 7,0 – kwas szczawiowy

Wpływ pH na termiczną inaktywację drobnoustrojów

Najbardziej oporne są mikroorganizmy w optymalnym pH

D dla Clostridium botulinum (temp 120°C):

o

pH 7,0

0,51 min.

o

pH 5,0

0,26 min.

o

pH 4,0

0,12 min.

Wpływ ciśnienia osmotycznego

Ciśnienie osmotyczne to ciśnienie związków chemicznych rozpuszczonych w rozpuszczalniku
(wodzie)

Π = nRT (roztwór 1 mol – 22,4 at)

Ciśnienie osmotyczne w komórkach: 3-6 at

Drożdże osmofilne (np. Zygosaccharomyces rouxii) – do 70 at

Typy roztworów

Hipertoniczny - > 3 at – plazmoliza

Izotoniczny – ok. 3 at – równowaga osmotyczna (sól fizjologiczna, płyn Ringera)

Hipotoniczny - < 3 at – plazmoptyza

Plazmoliza

Proces tracenia wody w komórce w roztworze hipertonicznym

Następuje obkurczenie cytoplazmy i odstawanie od ściany komórkowej

Proces zachodzący wyłącznie w komórkach roślinnych

Sól i cukier jako konserwanty

1 m NaCl : 22,4 at

o

1% NaCl: 6,1 at

1 m sacharoza: 22,4 at

o

1% sacharoza: 0,6 at

Ciśnienie osmotyczne 1% NaCl jest prawie 10x wyższe niż 1% sacharozy, ponieważ sól ma niższą
masę cząsteczkową i ulega dysocjacji

Działanie soli:

o

Odciągnięcie wody zarówno z powierzchni żywności jak i komórek mikroorganizmów
(plazmoliza  zahamowanie rozwoju  śmierć)

Zastosowanie soli i cukru należy do osmoaktywnych metod utrwalania żywności:

o

Sacharoza ok. 60%

o

NaCl ok. 20%

Podział drobnoustrojów

Ze względu na stężenie cukru

o

Osmofilne – lubią i wymagają do wzrostu wysokich stężeń cukrów

o

Osmotolerancyjne – wytrzymują podwyższone stężenie cukru i rozmnażają się

o

Osmooporne – w wysokich stężeniach cukru nie rosną, nie ulegają plazmolizie, nie
rozmnażają się, ale i nie giną

Najmniej oporne są bakterie, najbardziej – pleśnie. Drożdże rozwijają się do 30%
(Zygosaccharomyces do 60%)

Ze względu na stężenie soli

o

Halofilne (słonolubne) – mikroflora wód morskich i solanek, wymagają do wzrostu
odpowiedniego stężenia soli:

Łagodne 2-5% NaCl

background image

Umiarkowane 5-20% NaCl

Skrajne 20-30% NaCl

o

Solooporne – w wysokich stężeniach soli nie rozwijają się, ale i nie giną

o

Solotolerancyjne – wytrzymują podwyższone stężenie soli >5% i rozwijają się

Staphylococcus aureus

Halofile względne i skrajne

Nie posiadają sztywnej, mureinowej ściany komórkowej

Ściana ma charakter trójwarstwowej błony białkowo-lipidowej (50-70% białka, fosfatydy)

Białka osłony mają silnie kwaśny charakter i wysokie stężenie NaCl neutralizuje ujemny ładunek
na powierzchni drobnoustrojów

Szereg ich enzymów wymaga aktywacji przez jony Na

+

Halobacterium salinarum

Skrajne halofile

Opt. Stężenie NaCl 20-30%

Ulega lizie przy stężeniu <10%

Rośnie na i wokół kryształów soli

Wpływ NaCl

0,5 % stymuluje wzrost Sacch. Cerevisae

1 – 2 % hamuje wzrost E.coli i Proteusz vulgaris

Do 3% mogą rozwijać się bakterie mlekowe

Do 19% niektóre szczepy drożdży

Do 22% niektóre pleśnie

Wpływ aktywności wody a

w

Bakterie G(-)

0,95

Formy wegetatywne bakterii przetrwal.

0,91

Drożdże

0,88

Gronkowce

0,85

Pleśnie

0,80

Bakterie halofilne

0,75

Pleśnie kserofilne

0,65

Drożdże osmofilne

0,60

aw = p / p

0

= N / n+N=55,5 / 55,5+1= 0,985

Wpływ ultradźwięków

Mechanizm działania ultradźwięków wiąże się ze zjawiskiem kawitacji

Kawitacja – mechaniczne rozrywanie komórek, w wyniku powstawania w ich wnętrzu
pęcherzyków gazu pod wpływem działania ultradźwięków

Fale dźwiękowe o częstotliwości > 20 tys. Hz/s

Najbardziej oporne: przetrwalniki bakterii

Wpływ promieniowania

Widmo promieniowania elektromagnetycznego obejmuje:

Promieniowanie kosmiczne: λ < 10

-3

nm

Promieniowanie gamma: λ < 10

-1

nm

Promieniowanie X: λ < 5 nm

Promieniowanie UV: λ < 400 nm

Zakres światła widzialnego: λ = 400 – 800 nm

Promieniowanie podczerwone: λ = 800 nm – 0,1 nm

Promieniowanie mikrofalowe: λ < 1m

Fale radiowe: λ do 10

4

nm

background image

Warunkiem bezpośredniego działania promieniowania na żywą komórkę jest jego pochłonięcie
(absorpcja)

Im krótsza długość fali tym większa porcja energii i tym silniejsze działanie bakteriobójcze (1
kwant niesie więcej energii)

Najsilniejsze działanie mutagenne, a przy odpowiednio dobranej dawce bakteriobójcze ma

promieniowanie X, gamma i katodowe

Mechanizm działania na drobnoustroje

o

Błędne podstawienia zasad w DNA

o

Pękanie wiązań i wypadanie całych odcinków DNA

o

Radioliza wody ( powstawanie wolnych rodników H* i *OH)

o

Powstawanie nadtlenków

H

2

O  H

2

O

+

+ e

o

Pękanie wiązań peptydowych w łańcuchach polipeptydów
H* + H*  H

2

HO* + HO*  H

2

O

2

Niszczenie drobnoustrojów pod wpływem promieniowania jonizującego należy do tzw.

Radiacyjnych metod utrwalania żywności

Cebula, czosnek, przyprawy ziołowe, suszone warzywa, pieczarki, sprzęt medyczny

jednorazowego użytku

Radiooporność drobnoustrojów
Zależy od:

Rodzaj drobnoustrojów:

o

Najbardziej oporne - przetrwalniki

o

Najbardziej wrażliwe – bakterie G(-)

Wielkość populacji

o

Liczba komórek w środowisku

Środowiska poddanego działaniu

o

Im bogatsze, tym bardziej ochronnie działa na drobnoustroje

Temperatury

Zawartość wody

o

Bardziej wrażliwe w środowisku płynnym

o

Najbardziej wrażliwe zawieszone w roztworze soli fizjologicznej

Dozwolona max dawka promieniowania jonizującego przy utrwalaniu radiacyjnym wynosi 10 KGy /

kg, co odpowiada zaabsorbowaniu energii 10 KJ/ kg

Względna radiooporność drobnoustrojów

D10 (względna radiooporność) – dawka promieniowania wyrażona w grejach (Gy), konieczna do

10 krotnego zmniejszenia populacji mikroorganizmów, tzn. o 1 cykl logarytmiczny

2 – 6 D10 – dawka pasteryzacyjna

12 D10 – dawka sterylizacyjna

Micrococcus radiodurans

Enterococcus faecium

Bacillus pumilus

Wpływ potencjału oksydoredukcyjnego Eh

Wartość Eh układu określa jego zdolność do oddawania elektronów (utleniania się z jednoczesną
redukcją innego układu) lub do ich przyjmowania (dany układ redukuje się utleniając inny)

Środowiska ze swobodnym dostępem tlenu charakteryzują się wysoki Eh, słabo przewietrzane –
niskim

Drobnoustroje zużywające tlen w procesach metabolicznych obniżają wartość potencjału redox i
powstają warunki beztlenowe

Wzrost drobnoustrojów na podłożach

Bulion płynny

o

Występowanie błonki, charakter błonki

o

Zmętnienie lub osad

o

Charakter zmętnienia, stopień zmętnienia

o

Charakter osadu, zapach

Płytka Petriego

background image

o

Wymiary kolonii, kształt kolonii, brzeg kolonii

o

Powierzchnia kolonii, konsystencja

o

Barwa kolonii u podłoża

o

Wyniosłość - profil

Skos

o

Intensywność wzrostu, charakter brzegu linii wzrostu

o

Konsystencja, barwa

Słupek

o

Powierzchniowy

o

Wzdłuż linii kłucia

o

W dolnej części słupka

o

Upłynnienie żelatyny

Typy wzrostu drobnoustrojów na podłożach płynnych

Bezwzględne tlenowce (aeroby) – większość bakterii

Bezwzględne beztlenowce (anaeroby) – Clostridium

Mikroaerofile (beztlenowce tolerancyjne) – Campylobacter, Lactobacillus, Listeria *,
Propionibacterium

Względne beztlenowce (anaeroby fakultatywne) – Saccharomyces (inny metabolizm w warunkach
tlenowych i beztlenowych)

Inne czynniki środowiska wpływające na wzrost drobnoustrojów

Elektrolity

o

Kationy

o

aniony

Środki dezynfekcyjne

Napięcie powierzchniowe

Antybiotyki

Elektrolity

Działają hamująco lub pobudzająco, zależnie od stężenia

Metale o niższym ciężarze cząsteczkowym są mniej toksyczne niż o wyższym

Kationy dwuwartościowe są bardziej toksyczne niż jednowartościowe

Toksyczność kationów (+)

o

Na, K, NH4, Mg, Ca, Zn, Fe, Al., Pb, Cu, Cd, Au, Hg, Ag

Toksyczność anionów (-)

o

SO4, Cl, Br, CLO4, fosforanowy, fluorkowy, nadjodanowy, tellurynowy

Zwykle działają bardziej toksycznie na G(+)

o

Wyjątek: azydek sodu, tellury potasu

Efekt działania zależy od ilości substancji odżywczych w podłożu

o

Najsilniej działają w wodzie destylowanej

o

Efekt jednych neutralizowany przez inne

Sole wapnia – neutralizują toksyczność sodu i litu

Sole magnezu – obniżają toksyczność baru

Toksyczność metali ciężkich wynika z ich wiązania z białkami, zmianie właściwości błony
cytoplazmatycznej oraz inaktywacji enzymów

Środki dezynfekcyjne

W odróżnieniu od sterylizacji nie zapewniają całkowitego wyjałowienia środowiska

Dezynfekcja to niszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych różnymi czynnikami chemicznymi

Działają one bakteriobójczo lub kateriostatycznie

Alkohole

– im większy ciężar cząsteczkowy lub kwaśnie środowisko tym skuteczniejsze

Fenol, krezole (1-3%

lizol

) – bardzo silne działanie

Formalina

(aldehyd mrówkowy) – denaturuje białko

Barwniki

(fiolet krystaliczny, zieleń brylantowa, malachitowa) – działanie wybiórcze na bakterie

G(+) lub G(-)

Detergenty

- sole kwasów żółciowych, czwartorzędowych zasad aminowych – obniżają napięcie

powierzchniowe

background image

Chemoterapeutyki

o

Salwarsan

o

Sulfoamidy

o

PAS

(Wykład 7 mikrobiologia 13.04.2011)

Napięcie powierzchniowe

Występujące na granicy pomiędzy powierzchnią komórek a środowiskiem płynnym

Ma wpływ na:

o

Podział komórek

o

Wzrost komórek

o

Tworzenie kolonii

o

Typ wzrostu na podłożu płynnym

Najczęściej stosowane:

o

Tween 80

o

SDS (sól sodowa siarczanu dodecylu)

Antybiotyki
Swoiste substancje wytwarzane przez drobnoustroje i działające hamująco, litycznie lub niszcząco na

inne mikroorganizmy

Promieniowce – 60%

Grzyby – 20%

Bakterie – 10%

Rośliny (fitoncydy)

Organizmy zwierzęce

Antybiotyki wytwarzane przez promieniowce

Streptomycyna

Streptomyces griceus

Chloromycetyna

(chloramfenikol) Streptomyces venezuelae

Tetracyklina

, oksytetracyklina – Streptomyces aureofaciens, Str. rimosus

Makrolity (np.

erytromycyna

) – Streptomyces

Antybiotyki wytwarzane przez grzyby

Fumigatyna – Aspergillus fumigatus

Penicylina – Penicilium (np. chrysogenum)

Penicylinaza – enzym rozkładający penicylinę, wytwarzany przez szczepy oporne, np. gronkowce

Antybiotyki wytwarzane przez bakterie

Piocjanina (Pseudomonas aeruginosa)

Nizyna ( Lactococcus lactis)

Polimyksyna, gramicydyna (Bacillus brevis, Bac. polymyxa)

Subtylina (Bacillus subtilis)

Bacytracyna (Bacillus licheniformis)

Antybiotyki wytwarzane przez rośliny I zwierzęta

Rośliny (fitoncydy)

o

Allicyna – czosnek

o

Lupulon, humulon – chmiel

Zwierzęta

o

Erytryna (izolowana z erytrocytów) – niszczy bakterie G(+)

Inne metabolity i enzymy

o

Lizozym

o

Kwasy organiczne ( mlekowy, octowy, propionowy, masłowy, cytrynowy, itp..)

Ekosystem

Zespół organizmów zamieszkujących środowisko oraz ich otoczenie (czynniki fizyczne i
chemiczne)

Biocenoza – zbiór organizmów żywych w ekosystemie

background image

Ekologia mikroorganizmów zajmuje się:

o

Wzajemnymi zależnościami pomiędzy drobnoustrojami a środowiskiem ich występowania
oraz

o

Zależnościami pomiędzy samymi mikroorganizmami

Zależności między środowiskiem a mikroorganizmami nie są jednokierunkowe:

o

Środowisko kształtuje skład biocenozy

o

Drobnoustroje zmieniają środowisko

Wzajemne relacje między drobnoustrojami

System Oduma

o

Neutralizm

o

Komensalizm

o

Protokooperacja

o

Symbioza

o

Antagonizm

Oddziaływania bezpośrednie

o

Symbioza

o

Pasożytnictwo

o

Drapieżnictwo

Oddziaływanie pośrednie (poprzez środowisko)

o

Neutralizm

o

Komensalizm

o

Protokooperacja

o

Konkurencja

o

Amensalizm

Neutralizm

Określa stosunki obojętne, współbytowanie populacji układa się harmonijnie, żadna z nich ani nie
szkodzi, ani nie pomaga drugiej (brakuje współdziałania).

Komensalizm (współbiesiadnictwo)

Dwie różne populacje żyją obok siebie, z tym że jedna czerpie z tego korzyści, natomiast drugiej jest
to zupełnie obojętne. (np. rozwój escherichii coli w przewodzie pokarmowym człowieka)

Protokooperacja

Dwa gatunki żyją obok siebie, wzajemnie się uzupełniają, mogą jednak rozwijać się niezależnie od
siebie.

(np. bakterie mlekowe w zakwasie)

Symbioza (mutualizm)
Obligatoryjny związek dwóch różnych populacji, mający istotny wpływ na ich funkcjonowanie w

określonym środowisku.

Ektosymbioza – jeden z partnerów jest poza komórkami drugiego

o

Ziarna kefirowe

o

Bakterie tlenowe i beztlenowe w glebie

o

Porosty

o

Rośliny motylkowe i bakterie G(-)

o

Bakterie w żwaczu

o

Mikroflora skóry człowieka

Endosymbioza – jeden z partnerów występuje w komórkach drugiego

o

Bakterie, grzyby niższe w ciele owadów

o

Chloroplast, mitochondria – prokariotyczne endosymbionty?

Antagonizm
Zależność pomiędzy populacji, kiedy aktywność jednej z nich jest szkodliwa dla drugiej

1. Konkurencja
2. Amensalizm

3. Pasożytnictwo
4. Drapieżnictwo

Konkurencja (współzawodnictwo) – dwaj partnerzy konkurują o deficytowy czynnik środowiska i
jeden z nich przegrywa w tej walce

background image

Amensalizm – rozwój jednej populacji jest hamowany przez toksyny drugiej. Jeden gatunek

(amensal) oddziałuje niekorzystnie na drugi gatunek, sam nie podlegając jego wpływowi.

Pasożytnictwo – jeden organizm żywi się płynami ustrojowymi lub komórkami innych

organizmów. Oddziałuje niekorzystnie, jednocześnie nie może bez nich przetrwać.

Pasożyty fakultatywne (względne)

Pasożyty obligatoryjne (bezwzględne)

Nadpasożytnictwo

Drapieżnictwo – jeden organizm żywi się komórkami drugiego. Występowanie drapieżcy i ofiary.

Metabioza
Następstwo organizmów po sobie. Jedne drobnoustroje przygotowują warunki do rozwoju innych.

Naturalne psucie się mleka (owoców, piwa, wina)

Wydzielanie ciepła

Termogeneza – wydzielanie ciepła przez rozwijające się bakterie mezofilne w odpowiednio

wilgotnym i izolowanym termicznie środowisku stwarza warunku do rozwoju bakterii termofilnych

Obniżanie potencjału redox

Bakterie tlenowe obniżają potencjał redox, doprowadzają do stworzenia warunków do rozwoju

bakterii beztlenowych

Zmiana pH środowiska

Alkalizacja środowiska

Zakwaszenie środowiska

Wpływ mikroorganizmów na środowisko

Rośliny (producenci)

o

Wykorzystują energię słoneczną do wytworzenia materii organicznej z CO

2

Zwierzęta (konsumenci)

o

Budują własne ciało z pierwotnej biomasy

Drobnoustroje ( czynniki degradacyjne ) – reducenci

Obieg węgla

Udział mikroorganizmów w obiegu węgla, to najważniejsza rola jaką odgrywają w podtrzymaniu

życia na Ziemi.

Dokonują one mineralizacji zw. Organicznych węgla wytworzonych w czasie fotosyntezy i tym

samym utrzymują równowagę tego pierwiastka w przyrodzie

*Schemat* Asymilacja CO

2

-> rośliny zielone -> świat zwierząt i ludzie -> drobnoustroje -> gleba->

rośliny zielone …

Obieg azotu

78% powietrza, dostępny tylko dla mikroorganizmów

Amoniak – główny związek obiegu azotu

4 procesy:

o

Amonifikacja

o

Nitryfikacja

o

Denitryfikacja

o

Wiązanie azotu wolnego

Amonifikacja - Hydrolityczny rozkład białka pod działaniem enzymów proteolitycznych z
następująca po nim dezaminacją aminokwasów do jonu NH

4

Nitryfikacja

o

W warunkach tlenowych, w glebie, jon NH4 jest substratem dla bakterii nitryfikacyjnych
Nitrosomona, Nitrobacter utleniających go do azotanów

NH

3

 NO

2

 NO

3

(utlenianie)

o

Amoniak i azotany mogą być źródłem azotu dla roślin

background image

o

Aminokwasy – Lactococcus, Lactobacillus

Denitryfikacja

o

W warunkach beztlenowych niektóre gatunki bakterii wykorzystują azotany jako akceptor wodoru
i redukują je do azotynów i wolnego azotu

NO

3

 NO

2

 NH

3

 N

2

(redukcja)

o

Proces ten prowadzi do strat azotu w glebie

o

Escherichia coli, Proteus vulgaris, Micrococcus denitrificans, Bacillus licheniformis

Wiązanie azotu

Niektóre bakterie wolno żyjące w glebie lub związane symbiotycznie z roślinami motylkowymi

o

Rhizobium (w ciągu roku 100 -200 kg azotu/ha)

o

Actinomyces (promieniowce) – niesymbiotyczne (ok. 10 kg/ha)

o

Bakterie beztlenowe (Clostridium, Methanobacteirium, Desulfovibirio)

o

Bakterie tlenowe (Azotobacter) i względnie beztlenowe (Pseudomonas, Bacillus, Klebsiella)

Każdy gatunek rośliny motylkowej ma swoisty dla siebie gatunek bakterii brodawkowych

Obieg siarki

Stanowi 1% s.m. komórek

W komórkach występuje w postaci grup sulfhydrylowych w aminokwasach siarkowych,
koenzymie A, biotynie, w biosferze w formie siarczanów

Warunki tlenowe:

o

Bakterie utleniają grupę –SH cysteiny do R-SO

3

H (kwas sulfonowy)  desulfonacja  H

2

S

utlenianie  SO

4

Thiobacillus, Beggiatoa, Thiothrix

Warunki beztlenowe lub mikroaerofilowe:

o

Rozkład cysteiny do H

2

S (gnilne beztlenowce) lub redukcja siarczanów (SO

4

 H

2

S), gdzie

SO

4

jest akceptorem wodoru

Chlorobium, Clostridium, Proteus, Salmonella – gnilne beztlenowce

Obieg fosforu

W biosferze w formie fosforanów

W organizmach żywych jako estry fosforanowe (w kwasach nukleinowych i związkach

makroergicznych oraz produktach pośrednich metabolizmu)

Po śmierci organizmu hydrolizowane przez fosfatazy i fosfodwuesterazy  jony fosforanowe
asymilowane z gleby przez rośliny i mikroorganizmy

GRZYBY ( Eumycotina)

Bezchlorofilowe, przeważnie niezabarwione organizmy, jedno lub wielokomórkowe

Niektóre o nitkowatych strzępkach

Zawierają wykształcone jądro komórkowe, oddzielone od reszty cytoplazmy błoną jądrową

Zdolne do rozmnażania wegetatywnego i generatywnego

Ze względów praktycznych dzielą się na:

o

Pleśnie

o

Drożdże

Podstawą podziału jest zdolność tworzenia puszystej grzybni

Budowa pleśni

Strzępki

– rurkowate komórki, rozgałęzione lub nie

Strzępki mogą być podzielone ścianami poprzecznymi, tzw.

septami

lub niepodzielone

(

komórczaki

)

Nitkowate strzępki nie rosną pojedynczo, ale tworzą sploty zwane

grzybnią

Grzybnie (

mycelium

) typowych pleśni są widoczne gołym okiem, w postaci luźnej, watowatej lub

bardzo zwartej

Dwa typy grzybni:

o

Powietrzna

o

Wgłębna

Ściana komórkowa

Syntetyzowana w pierwszym stadium rozwoju grzybni, odpowiada za kształt komórek

Zbudowana z polisacharydów: β - glukanów, celulozy, chityny, chitozanu, a także białek i lipidów

strukturalnie związanych z glukaniem i chityną, która odpowiada za sprężystość i trwałość ściany
komórkowej

background image

Zawiera enzymy, barwniki i antygeny (alergie układu oddechowego)

Nie jest niezbędna do funkcjonowania komórki

Skład s.m. ściany komórkowej:

o

Glukan: 60%

o

Chityna: 10 – 30 %

o

Białka: 20%

o

Lipidy 1 – 3%

Rozwój grzybni

Wegetatywna grzybnia tworzy się w wyniku przekształcenia kiełka rostowego spory w strzępkę,

jej wydłużania i rozgałęziania.

Wzrost strzępki jest apikalny (wierzchołkowy)

Szybkość wzrostu strzępki grzybni powietrznej:

o

5,5 μm/min (górne)

o

3,8 μm /min (boczne)

Odgałęzienia strzępki głównej - w odpowiednim miejscu powstaje uwypuklenie, które staje się

początkiem nowej strzępki

Czas tworzenia nowych uwypukleń – kilka do kilkunastu minut

Strzępki główne

o

Średnica 5-10 μm

Strzępki boczne

o

1-3 μm

W miarę oddalania się od wierzchołka strzępki ściana komórkowa jest pogrubiana bazypetalnie
(nowe warstwy są odkładane od strony wewnętrznej)

Długość strzępek jest nieograniczona, może wynosić nawet kilkanaście cm

Etapy rozwoju grzybni

Trofofaza

o

Młode, szybko rosnące i dzielące się komórki, które tworzą rozgałęzione układy

o

Równowaga między pobieraniem składników podłoża i ich przemianą

Idiofaza

o

Zakłócenie równowagi przez nagromadzenie metabolitów

o

Budowanie sept, ścian poprzecznych, powstawanie form przetrwanych (chlamydospor)

o

Morfologiczne i fizjologiczne różnicowanie się komórek koloni w wyniku zmieniających się

warunków środowiska

o

Sporulacja

o

Wyrastanie strzępek powietrznych indukowane brakiem składników azotowych pożywki

Pleśnie – rodzaje grzybni *rys*

Drożdże
o

Afryka Południowa: 3400 – 3800 mln lat

o

Smerowie (piwo): 7000 r p.n.e.

o

Asyria (wino): 3500 lat p.n.e.

o

Rzym (chleb): 100 r p.n.e.

o

Azja (kumys, kefir)

o

Pasteur:

o

1860 „odkrycie” obecności i roli drożdży w procesach fermentacji

o

1863 – Pasteur wyjaśnia fermentację moszczu (drożdże jako żywy czynnik odpowiedzialny
za przemianę cukru do etanolu i ditlenku węgla)

Budowa drożdży

o

Ściana komórkowa jest zbudowana

głównie z polisacharydów (80%)

o

mogą zawierać glukany, mangany, galaktany i chitynę

o

Ściana młodych komórek jest bardzo cienka, elastyczna i przepuszczalna

o

Starsze ściany mają zgrubiałe, sztywne, szorstkie i bardzo oporne na czynniki zewnętrzne

Morfologia drożdży

o

Organizmy jednokomórkowe

o

Obecność substancji zapasowych

o

Wolutyna

o

Glikogen

o

Lipidy

o

Wielkość komórek

background image

o

1-8 μm (długość)

o

1-6 μm (szerokość)

o

Kształt komórek

o

Kulisty

o

Elipsoidalny

o

Cylindryczny

o

Cytrynkowaty

o

Nitkowaty

o

Buławkowaty

Fizjologia drożdży

o

Mezofile, optymalna temp ok. 30°C

(

-34°C, 0, 47°C

)

o

pH 5,5 – 6,0

(

2,2 – 8,5

)

o

Względne beztlenowce

o

Heterotrofy

(

cukry proste lub dwucukry

)

o

Nie wykorzystują azotu

cząsteczkowego

(

azot organiczny i nieorganiczny

)

o

Wymagają witamin z grupy B i mogą je produkować

o

Symbioza w ziarnach kefirowych – witaminy dla bakterii mlekowych

o

Sac. Cerevisiae – witaminy grupy B (B1 – B12) + ergosterol

o

Rhodotorula glutinis – witaminy grupy B + ergosterol + B-karoten

o

Candida ryboflawina – witamina B2, ergosterol

Rozmnażanie grzybów

o

Rozmnażanie to stadium rozwojowe, w wyniku którego powstaje nowy osobnik o cechach
typowych dla określonego gatunku

o

Bezpłciowo (wegetatywne) – jeden organizm haploidalny (rodzicielski) bez zmiany fazy jądrowej

o

Pączkowanie

o

Rozszczepienie

o

Sporulacja

o

Fragmentacja strzępki

o

Płciowe ( generatywne) – połączenie zróżnicowanych płciowo komórek (gamet) lub strzępek i
połączenie ich jąder

o

Gamety jedno- lub różnoimienne, które tworzą się w gametangiach, tj. haploidalnych
elementach płciowych

Pączkowanie

o

Charakterystyczne dla

drożdży

o

Na komórce macierzystej tworzy się uwypuklenie zwane

pączkiem

, do którego przechodzi część

cytoplazmy i jądro po podziale jądra macierzystego

o

Pączek po osiągnięciu odpowiednich rozmiarów może się oderwać

o

Na powierzchni obu komórek powstają blizny – urodzeniowa (podstawowa) na nowo powstałej
komórce

o

Pierwszy pączek tworzony jest po stronie przeciwnej do blizny urodzeniowej

o

Liczba blizn świadczy o wieku komórki i jej zdolności do reprodukcji

o

Pojedyncza komórka może pączkować 24 – 43 razy, pączek nie może powstać na starej bliźnie

o

Do pączkowania zdolnych jest tylko 40 – 50 % komórek w populacji

Typy pączkowania
o

Rozróżniamy pączkowanie:

Wielostronne (wielobiegunowe)

o

Biegunowe

Jednobiegunowe

background image

Dwubiegunowe (na przeciwległych biegunach)

Rozszczepienie

o

Typowe dla drożdzy o kształcie cylindrycznym (Schizosaccharomyces, Endomyces)

o

Przed podziałem komórka rozrasta się na długość, w środku tworzy się przegroda dośrodkowo
zamykająca światło komórki

o

Po całkowitym utworzeniu przegrody następuje stopniowe oddzielanie się komórek

o

W ten sposób powstają dwie lub więcej komórek potomnych

Sporulacja

o

Rozwój i rozmnażanie grzybów, zwłaszcza strzępkowych odbywa się za pośrednictwem spor

o

Są one jednocześnie formą spoczynkową i służą do reprodukcji

o

Zwykle są to jednokomórkowe i pigmentowane twory, czasami ruchliwe

o

W zależności od sposobu i miejsca tworzenia spory zwane są:

o

Chlamydosporami

o

Oidiami (artrosporami) – Geotrichum

o

Blastosporami – cladosporium

o

Konidiami(egzospory) – Penicilium, Aspergillus

o

Sporangiospory (endospory) - Mucor, Rhizopus

o

Zygospory (komórki tworzone płciowo) - Zygomycetes

o

Askospory (zarodniki tworzone płciowo w workach ) – niektóre drożdże

Spory
o

Charakteryzują się spowolnieniem przemian metabolicznych

o

Mają małą zawartość wody (6-13%)

o

Do kiełkowania potrzebują środowiska o zwiększonej zawartości wilgoci

o

Wykazują dużą zdolność przetrwania w niekorzystnych warunkach, dzięki wielowarstwowej
osłonie zewnętrznej

Kiełkowanie spor
o

Jest przejściem od stanu spoczynku (anabiozy) do stanu aktywności metabolicznej

o

Pierwsza oznaka: 3-4 krotne zwiększenie objętości spory na skutek pobierania wody ze
składnikami odżywczymi

o

Woda aktywuje enzymy hydrolityczne oraz oddechowe, rozpoczynają się procesy energetyczne,
wykorzystywane SA endogenne zw. zapasowe (mannitol, trehaloza, fosfolipidy)

o

Ten wstępny etap rozwoju wegetatywnego jest odpowiednikiem lag-fazy w hodowli
jednokomórkowców

Rozmnażanie drożdży

o

Rozmnażanie wegetatywne (pączkowanie lub rozszczepienie) jest poprzedzone podziałem
mitotycznym jądra komórkowego, po którym następuje podział cytoplazmy

o

W wyniku tego procesu komórka potomna powinna być identyczna z komórką macierzystą, a
ploidalność populacji nie ulega zmianie, ale

o

Drożdże charakteryzują się też występowaniem rozmnażania generatywnego(płciowego), więc

o

W populacji drożdży może obok siebie lub kolejno po sobie występować pokolenie haploidalne (n

chromosomów) i diploidalne (2n)

Cykl komórkowy drożdży *rysunek-schemat*

(Wykład 8 mikrobiologia 04.05.2011)

↓↓-----------------------------------------!! MATERIAŁ POMINIĘTY NA WYKŁADZIE !!

------------------------------------------↓↓

Zarodniki drożdży:

Aktywność tworzenia spor zależy od:

o

Wieku kultury drożdży

o

Temperatury inkubacji

o

Kwasowości pożywki i jej składu jakościowego

o

Natlenienia i wilgotności

Prawidłowo powstają 4 spory, czasami mogą one przechodzić mitozę i wtedy powstaje ich 8

Właściwości zarodników drożdży

Oporniejsze od komórek wegetatywnych na czynniki środowiskowe

background image

Większa oporność na temperaturę od form wegetatywnych (5-10°C)

Zarodnikowanie jest formą rozmnażania (w przeciwieństwie do przetrwalnikowania)

Kiełkują przekształcając się w formy wegetatywne, wzrasta ich wrażliwość na czynniki środowiska

– kwasy, światło, uszkodzenia mechaniczne, stres osmotyczny

Fragmentacja strzępki

strzępka rozpada się na pojedyncze komórki, z których powstają kolejne strzępki

typowe dla Geotrichum

Znaczenie drożdży

Pozytywne (drożdże szlachetne)

o

Procesy fermentacyjne

o

Produkcja biomasy drożdżowej

Negatywne (drożdże dzikie)

o

Psucie napojów, mętnienie piwa

o

Fermentacja soków

Fizjologia pleśni

Chemoorganotrofy

Są wybitnymi tlenowcami

Dobrze rozwijają się w środowisku kwaśnym ( choć nie tylko )

Większość gatunków to mezofile

Dobrze przetrzymują niską temperaturę

Dzięki bogatemu układowi enzymatycznemu są mało wymagające pod względem substancji
odżywczych

Liczne gatunki są osmofilne

↑↑-----------------------------------------!! MATERIAŁ POMINIĘTY NA WYKŁADZIE !!

-----------------------------------------↑↑

Znaczenie pleśni

Zdecydowane szkodniki

Organizmy pożyteczne i wykorzystywane w technologii żywności

Negatywne znaczenie pleśni

Psują surowce i produkty spożywcze:

o

żywność zanieczyszczona pleśniami ma zmienioną barwę i przykry zapach (stęchły,
spleśniały)

Mogą być przyczyną zachorowań konsumentów

Zatrucia są wywołane przez grzyby toksynotwórcze

Mykotoksyny

wytwarzane przez rodzaje:

Aspergillus, Penicillium i Fusarium

Mikotoksyny

Bardzo oporne na temperaturę (ochratoksyna A wytrzymuje ogrzewanie w 250°C)

Oporne na pasteryzację i sterylizację

Nie są inaktywowane podczas gotowania

Ze względu na wszechobecność grzybów strzępkowych oraz na oporność mikotoksyn na
większość czynników fizykochemicznych skażenia tymi substancjami nie można wyeliminować, a

jedynie ograniczyć

Czynniki warunkujące tworzenie mikotoksyn

Obecność odpowiedniego szczepu – wytwarzanie toksyn jest cechą szczepową, genetyczną

Odpowiedni skład podłoża – obecność składników odżywczych, głównie węglowodanów

Oddziaływanie mikroflory towarzyszącej, sposób zbioru i magazynowania

Odpowiednia wilgotność – im większa, tym lepsze warunku do wzrostu

Odpowiednia temperatura (opt 24 - 28°C), w wyższych temperaturach występuje zwiększenie

produkcji

Optymalna zawartość tlenu i ditlenku węgla w podłożu

Pozytywne znaczenie pleśni

Mleczarstwo

: w produkcji i uszlachetnianiu serów: Penicillium roqueforti i P. camemberti,

Penicillium candidum

background image

Do produkcji

preparatów enzymatycznych

np. enzymy amylolityczne (Aspergillus niger)

Do produkcji

kwasów organicznych

np. kwas cytrynowy (A. niger)

Do produkcji

antybiotyków i witamin

Zapobieganie rozwojowi pleśni

Stosowanie warunków beztlenowych

Suszenie, liofilizacja

Pasteryzacja i sterylizacja

Przestrzeganie higieny procesu produkcyjnego

Stosowanie surowca o bardzo dobrej jakości

Grzyby

Obecnie 4
gromady:

Dawniej 5 klas:

Zygomycota
(Phycomycota

– sprzężniaki)

Ascomycota

(workowce)

Basidiomycota

(podstawczaki)

Deuteromycota

(Fungi
imperfecti)

Phycomycete
s

Ascomycetes

Basidiomycet

es

Deuteromyce

tes

Myxomycete

s

Odpowiadające sobie bezpłciowe i płciowe stadia grzybów

Stadium anamorficzne
(bezpłciowe)

Stadium teleomorficzne
(płciowe)

Asp. amstelodami
Asp. flavipes

Asp. nidulans
Asp. repens (Asp. glaucus)

Botrytis cinerea
Fusarium nivale

Fusarium sambucinum
Fusarium moniliforme

Penicillium alutaceum
Penicillium vermiculatum

Eurotium amstelodami
Fennelia flavipes

Emericella nidulans
Eurotium repens

Botryotina fuckeliana
Calonectria nivalis

Giberella pulicaris
Giberella fujikuroi

Eupenicillium alutaceum
Talaromyces flavus

Zygomycota (grzyby niższe)

Rząd:

Mucorales

Rodzina: Mucoraceae

Rodzaj:

Mucor
Rhizopus

Rodzina: Thamnidiaceae

Rodzaj:

Thamnidium

Rodzaj Mucor

Grzybnia luźna, wysoka, biała, później żółta, żółtobrunatna i brązowa

Sporangia (zarodnie) na końcach strzępek powietrznych

Kolumela o cylindrycznym kształcie

Haploidalne endospory

Znaczenie rodzaju Mucor

Negatywne

o

Zepsucia owoców i warzyw

o

Zanieczyszczenie powietrza w mleczarniach

Wady masła

Porosty na serach dojrzewających

Pozytywne

o

Wytwarzanie enzymów hydrolitycznych

Scukrzanie skrobi

Dojrzewanie serów

background image

o

Produkcja enzymów amylolitycznych i proteolitycznych

o

Produkcja związków lipidowych (nienasycony *...*)

Rodzaj Rhizopus

Jasnoszara grzybnia o strukturze podobnej do Mucor

Obecność chwytników i stolonów

Sporangium białe, później czarne

Okrągłe lub owalne endospory

Znaczenie rodzaju Rhizopus

Negatywne:

o

Psucie owoców, chleba, serów

o

Psucie mięsa i produktów przechowywanych w chłodniach

o

Wytwarzają mikotoksyny

Pozytywne:

Wytwarzanie kwasu mlekowego, fumarowego, jabłkowego

Produkcja enzymów lipolitycznych

Fermentacja alkoholowa

Produkcja leków steroidowych (hydrokortyzon)

Różnice w budowie (Mucor, Rhizopus)

*rysunek*

Rodzaj Thamnidium

Na produktach zawierających dużo skrobi

Zarodnie z kolumelą otoczoną po pęknięciu kołnierzykiem

Gałązki zakończone małymi sporangiolami bez kolumeli na bocznych odgałęzieniach strzępki

Cykl życiowy Zygomycota

*schemat*

Gromada: Ascomycota (grzyby wyższe) (ponad 32tys gatunków)

Rząd:

Eurotiales

Rodzina: Eurotiaceae (Aspergillaceae)

Rodzaje:

Eurotium (Aspergillus)
Talaromyces
Byssochlamys

Chaetomium
Eupenicillium

Emericella
Neurospora

17 rodzin

Rodzina: Endomycetaceae

Rodzaj:

Endomyces

Rodzina: Sclerotiniaceae

Rodzaj:

Monilia

Rodzina: Saccharomycetaceae

Rodzaj:

Saccharomyces
Dekkera

Torulaspora
Zygosaccharomyces

Klyveromyces
Pichia

Hansenula
Debaryomyces

+ 22 inne

Rodzina: Diposascaceae

background image

Rodzaj:

Dopodascus

*…*

Rodzaj Chaetomium

Nie wykazuje formy rozmnażania bezpłciowego

Tworzy worki z zarodnikami

Charakteryzują się wysoką aktywnością celulolityczną (rozkład błonnika w glebie)

Gromada Deuteromycota. Drożdże anamorficzne

Rodzaj:

Aureobasidium
Brettanomyces
Candida

Cryptococcus
Geotrichum

Monilia
Rhodotorula

Torula
Trichosporon

Rząd:

Moniliales

Rodzina 1: Moniliaceae

Rodzaj:

Acremonium
Geotrichum
Trichoderma

Botritis
Penicillium

Aspergillus

Rodzina 2: *...*

Rodzina 3: Tubereulariaceae

Rodzaj:

Fusarium
Tuberaularia

Rodzina 4: Stilbaceae

Rodzaj:

Doratomyces
Graphium

Kropidlak (Aspergillus)

Występuje często w produktach spożywczych tworząc nalot, który po pewnym czasie przybiera kolor
czarny. Aspergillus niger ma zastosowanie przy produkcji kwasu cytrynowego.

Pędzlaki (Penicillium)

Rodzaj grzybów występujących np. na owocach. Tworzą zwykle zielony nalot (pleśń). Konidia służą
do rozmnażania bezpłciowego. Z pewnych gatunków pędzlaka otrzymano pierwszy produkowany na

skalę przemysłową antybiotyk – penicylinę – stosowany przy zwalczaniu bakteryjnych chorób
zakaźnych.

Znaczenie Penicillium

Negatywne

o

Wszechobecne saprofity

o

Psują surowce roślinne podczas magazynowania

o

Zanieczyszczenia wtórne

o

Wytwarzają mikotoksyny

Pozytywne

o

*…*

Botritis

Grzybnia jasnoszara, oliwkowobrunatna

Rozkład celulozy i pektyn

Pleśń „chłodnicza”

Nadaje specyficzny smak i zapach winom (Botrytis cinerea)

background image

Alternaria

Grzybnia ciemnoszara, aksamitna

Pasożyty i saprofity roślin zbożowych

„czarna zgnilizna” pomidorów i owoców

Produkcja mikotoksyn

Cladosporium

Jest przyczyną psucia się mięsa przechowywanego w chłodni oraz masła

Ma silne właściwości lipolityczne

Powoduje alergie

Wytwarza mikotoksyny

Fusarium

Występuje na wielu produktach spożywczych, spożycie żywności zakażonej może wywołać zatrucia
[układ nerwowy]

Stachybotris

Stachybotris chartarum

Duża aktywność celulolityczna

Wytwarza trichoteceny

Odpowiedzialny za alergie

Geotrichum

Uciążliwy w przemyśle mleczarskim

Odkwasza kiszonki

Produkuje enzymy lipolityczne i proteolityczne

Obniża trwałość produktów mleczarskich

Może być patogenem

*KOLEJNY TEMAT*

Systematyka bakterii

Bakterie

– organizmy jednokomórkowe należące do Królestwa Procarya, domeny Archea i

Bacteria

5 x 10

30

komórek bakteryjnych, opisanych ok. 8 000 gatunków

Systematyka

bakterii

podana jest w

Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (2005).

Składa się z 5 działów

o

Domena Archea obejmuje 2 typy: AI (1 klasa) AII (8 klas)

o

Domena Bacteria obejmuje 25 typów: BI – BXXI (łącznie 34 klasy)

Podstawa podziału bakterii

Budowa ściany komórkowej, profile białek i kwasów tłuszczowych w jej składzie

Homologia DNA/DNA i DNA/RNA

Skład oligosacharydów

Skład podjednostek rybosomalnego RNA

Sekwencja aminokwasów enzymów metabolizmu podstawowego

Różnice w cechach morfologicznych, fizjologicznych i biochemicznych

Kryteria podziału wg Bergey’a

Morfologia (kształt)

Stosunek do tlenu

Barwienie metodą Grama

Zdolność do przetrwalnikowania

Domena Archea

Typ A I

background image

o

Klasa I. Thermoprotei

Rodzaj I: Sulfolubus

Typ A II

o

Klasa I. Methanobacteria

Rodzaj I: Methanobacterium

o

Klasa II. Methanococci

Rodzaj I: Methanococcus

o

Klasa IV. Halobacteria

Rodzaj I: Halobacterium

Rodzaj V: Halococcus

o

Klasa V. Thermoplasmata

Rodzaj I: Thermoplasma

o

Klasa VI. Thermococci

Rodzaj III: Pyrococcus

Domena Bacteria

Obejmuje 25 typów i łącznie 1227 rodzajów bakterii

Typ B XII – Proteobacteria

o

Klasa 1 – Alphaproteobacteria

o

Klasa 2 – Betaproteobacteria

o

Klasa 3 – Gammaproteobacteria

o

Klasa 4 – Deltaproteobacteria

o

Klasa 5 – Epsilonproteobacteria

Typ B XII: Proteobacteria

o

Klasa I.

Alphaproteobacteria

Rząd I

, rodzina II: Acetobacteraceae

Rodzaj I: Acetobacter

Rodzaj IX: Gluconobacter

Rząd IV

, rodzina I: Sphingomonadaceae

Rodzaj XII: Zymomonas

Rząd VI

, rodzina I: Rhizobiaceae

Rodzaj I: Rhizobium

rodzina IV: Brucellaceae

Rodzaj I: Brucella

rodzina VIII: Bradyrhizobiaceae

Rodzaj VI: Nitrobacter

o

Klasa II.

Betaproteobacteria

o

Rząd I

, rodzina III: Alcaligenaceae

Rodzaj I: Alcaligenes

Rodzaj II: Achromobacter

o

Rząd II

, rodzina I: Hydrogenophilaceae

Rodzaj II: Thiobacillus

o

Rząd IV

, rodzina I: Neisseriaceae

Rodzaj I: Nitrosomonas

o

Rząd V

, rodzina II: Spirillaceae

Rodzaj I: Spirillum

o

Klasa III.

Gammaproteobacteria

o

Rząd III,

rodzina I: Xantomonadaceae

Rodzaj I: Xantomonas

o

Rząd IV

, rodzina I: Legionellace

Rodzaj: Legionella

rodzina II: Coxiellaceae

Rodzaj: Coxiella

background image

o

Rząd IX

, rodzina I: Pseudomonadaceae

Rodzaj I: Pseudomonas

Rodzaj II: Azomonas

Rodzaj III: Azotobacter

Rodzaj IV: Cellvibrio

rodzina II: Moraxellaceae

Rodzaj I: Moraxella

Rodzaj II: Acinetobacter

o

Rząd XI

, rodzina I: Vibrionaceae

Rodzaj I: Vibrio

o

Rząd XII

, rodzina I: Aeromonadaceae

Rodzaj: Aeromonas

o

Rząd XIII

, rodzina I: Enterobacteriaceae

Rodzaj I: Escherichia

Rodzaj X: Citrobacter

Rodzaj XI: Edwardsiella

Rodzaj XII: Enterobacter

Rodzaj XIII: Erwinia

Rodzaj XV: Hafna

Rodzaj XVI: Klebsiella

Rodzaj XXVII: Plesiomonas

Rodzaj XXIX: Proteus

Rodzaj XXXIV: Salmonella

Rodzaj XXXVI: Serratia

Rodzaj XXXVII: Shigella

Rodzaj XLIII: Yersinia

o

Klasa IV.

Deltaproteobacteria

o

Rząd II

, rodzina I: Desulfovibrionaceae

Rodzaj I: Desulfovibrio

rodzina III: Desulfohalobiaceae

Rodzaj II: Desulfomonas

o

Rząd III

, rodzina I: Desulfobacteraceae

Rodzaj VII: Desulfococcus

Rodzaj XIII: Desulfosarcina

o

Klasa V. Epsilonproteobacteria

o

Rząd I,

rodzina I: Campylobacteraceae

Rodzaj I: Campylobacter

rodzina II: Helicobacteraceae

Rodzaj I: Helicobacter

Typ B XIII

Klasa I.

Clostridia

Rząd I

, rodzina I: Clostridiaceae

Rodzaj I: Clostridium

Rodzaj XVIII: Sarcina

o

rodzina IV: Eubacteriaceae

Rodzaj I: Eubacterium

Rodzaj II: Acetobacterium

o

rodzina V: Peptococcaceae

Rodzaj: Peptococcus

Klasa III.

Bacilli

Rząd I

, rodzina I: Bacillaceae

Rodzaj I: Bacillus

background image

o

rodzina II: Alicyclobacillaceae

Rodzaj I: Alicyclobacillus

o

rodzina IV: Listeriaceae

Rodzaj I: Listeria

o

rodzina VI: Planococcaceae

Rodzaj V: Sporosarcina

o

rodzina VII: Sporolactobacillaceae

Rodzaj V: Sporolactobacillus

o

rodzina VIII: Staphylococcaceae

Rodzaj: Staphylococcus

Rząd II

, rodzina I: Lactobacillaceae

Rodzaj I: Lactobacillus

Rodzaj III: Pediococcus

o

rodzina IV: Enterococcaceae

Rodzaj I: Enterococcus

o

rodzina V: Leuconostocaceae

Rodzaj I: Leuconostoc

Rodzaj II: Oenococcus

o

rodzina V: Streptococcaceae

Rodzaj I: Streptococcus

Rodzaj II: Lactococcus

Typ B XIV

Klasa I.

Actinobacteria

Rząd I

, rodzina I: Actinomycetaceae

Rodzaj I: Actinomyces

o

rodzina I: Micrococcaceae

Rodzaj I: Micrococcus

Rodzaj II: Arthrobacter

o

rodzina V: Brevibacteriaceae

Rodzaj: Breviabacterium

o

rodzina VI: Cellulomonadaceae

Rodzaj: Cellulomonas

o

rodzina I: Corynebacteriaceae

Rodzaj I: Corynebacterium

o

rodzina V: Nocardiaceae

Rodzaj: Nocardia

Klasa I.

Actinomycetales

Rząd I

, rodzina I: Propionibacteriaceae

Rodzaj I: Propionibacterium

o

rodzina I: Streptomycetaceae

Rodzaj I: Streptomyces

o

rodzina I: Streptosporangiaceae

Rodzaj IV: Microbiospora

Rząd II

, rodzina I: Bifidobacteriaceae

Rodzaj I: Bifidobacterium

Typ B XVII

Klasa I.

Spirochaetes

Rząd I

, rodzina I: Spirochataceae

Rodzaj I: Spirochaeta

Rodzaj II: Borrelia

o

rodzina III: Leptospiraceae

Rodzaj I: Leptospira

background image

Typ B XX

o

Klasa I.

Bacteroidetes

o

Rząd I

, rodzina I: Bacteriodaceae

Rodzaj I: Bacteroides

o

Klasa II.

Flavobacteria

o

Rząd I

, rodzina I: Flavobacteriaceae

Rodzaj: Cellulophaga

Podział bakterii

o

G(-)

o

Bakterie tlenowe Rhizobium

o

Ziarniaki, np.. Neisseria gonorrhaceae

o

Pałeczka Haemophillus influenze

o

Rodzina Enterobacteriaceae

o

Krętki, sinice, riketsje, chlamydia, bakterie śłuzowe

o

G(+)

o

Bakterie mlekowe, propionowe, enterokoki, ziarniaki, paciorkowce, gronkowce, klostridia,

promieniowce

Promieniowce

Nitkowate organizmy tworzące mycelium – podobieństwo do grzybów

Budowa ściany komórkowej, nukleoid, brak obłonionych organelli komórkowych, dodatni wynik

barwienia Grama – podobieństwo do bakterii.

Morfologia

Formy proste – nie tworzą grzybni

Formy złożone – tworzą grzybnię i spory

Większość promieniowców ginie w temp. 65 - 70°C w ciągu kilku minut, niektóre spory są
ciepłooporne

Występuje kwas DPA

Thermoactinomyces vulgaris - 100°C, 45min.

Kolonie promieniowców są płaskie, szorstkie, matowe, silnie wrastają w podłoże

Często są zabarwione – pigmentacja jest ważną cechą identyfikacyjną

Rosną wolno (5-10 dni)

Powszechnie występują w przyrodzie, szczególnie w glebie

Produkcja antybiotyków

o

Streptomycyna (Streptomyces griceus)

o

Chloromycetyna (Str. Venezuelae)

o

Auromycyna, tetracyklina (Str. aureofaciens, Str. viridifaciens)

o

Erytromycyna ( Str. erthtreus)

o

Oksytetracyklina (Str. romosus)

o

Neomycyna (Str. fradiae)

v
(Wykład 9 mikrobiologia 11.05.2011)

Wirusy

Zakaźne nukleoproteiny o bezwzględnie pasożytniczym trybie życia

Niezdolne do życia poza komórką gospodarza

Zdolne do przechodzenia przez filtry bakteriologiczne

Podział

o

Wirusy eukariotyczne (roślinne lub zwierzęce)

o

Bakteriofagi

1 fag = 1 szczep bakteryjny

Dwoistość natury wirusów

o

Forma zewnątrzkomórkowa (wirion) – brak metabolizmu

background image

o

Forma wewnątrzkomórkowa (replikacja wirusa) – powielanie genomu

Bakteriofag T 4 (rys)

o

Dwuniciowy DNA otoczony kapsydem

Wirus grypy (rys)

o

7 lub 8 niezależnych segmentów jednoniciowego RNA

Wirusy, podział:

o

Ze względu na gospodarza:

o

Wirusy roślinne

o

Wirusy zwierzęce

o

Wirusy bakteryjne (bakteriofagi)

o

Ze względu na typ kwasu nukleinowego:

o

RNA wirusy (w tym retrowirusy)

o

DNA wirusy

o

Jednoniciowe lub dwuniciowe

o

Koliste lub liniowe

[Wirusy roślinne

Wirus mozaiki tytoniowej (TMV – tobacco mosaic virus), zarazy ziemniaczanej

Wnikają do rośliny przez mikrozadrapania, otarcia lub przenoszone są przez owady (namnażają

się w przewodzie pokarmowym owada)

Nośnikiem informacji genetycznej jest jednoniciowy RNA (ssRNA – single strand RNA)

Wirusy zwierzęce

Wywołują liczne choroby: ospa prawdziwa, ospa wietrzna, odra, wścieklizna, paraliż dziecięcy,
świnka, grypa

Przenoszone przez kontakt bezpośredni lub owady

Materiałem genetycznym jest dwuniciowy DNA lub jedno- lub dwuniciowy RNA

Bakteriofagi

Prawie każdy gatunek bakterii ma swojego faga

Obecność fagów objawia się powstawaniem „łysinek” na tle jednolitego wzrostu na podłożu

stałym (płytce)

W hodowli płynnej namnożenie bakteriofagów może doprowadzić w krótkim czasie do

sklarowania hodowli (całkowitej lizy komórek)

Materiałem genetycznym jest jedno- lub dwuniciowy RNA lub DNA]

Podział fagów

o

Zjadliwe (

lityczne

) – niszczą komórkę bakteryjną podczas cyklu

o

Łagodne (

lizogenne

) – nie niszczą komórki gospodarza podczas cyklu

o

Czasami fagi łagodne mogą rewertować (uzjadliwiać się) do cyklu litycznego i wtedy niszczą
komórki bakterii

Cykl lityczny

o

Adsorpcja faga

o

Wnikanie

o

Translokacja

o

Endocytoza

o

Fuzja osłonki z błoną cytoplazmatyczną

o

Okres utajenia

o

Faza eklipsy

o

Transkrypcja i replikacja wirusa

o

Składanie i dojrzewanie wirusów

o

Liza komórki i uwolnienie gotowych bakteriofagów

Faza 1 – Adsorpcja faga
o

Do receptora na powierzchni komórki za pomocą płytki i włókienek

o

Zależy od ilości fagów, ruchliwości bakterii, pH, temperatury, obecności jonów K i Ca (ułatwiają
adsorpcję)

o

Infekcja

o

jednego rodzaju komórek

wirus polio – rdzeń kręgowy

o

różnego rodzaju komórek

wirus odry – układ nerwowy, oddechowy, moczowy

Faza 2 – wnikanie

background image

o

3 mechanizmy:

o

Translokacja

o

Endocytoza

o

Fuzja osłonki wirusowej z błoną cytoplazmatyczną

[wnikanie cd.

o

Translokacja – wstrzyknięcie materiału genetycznego wirusa do komórki gospodarza, pusty
kapsyd pozostaje na zewnątrz (tzw. cień)

o

Endocytoza – (wirusy zwierzęce) – wirus zostaje otoczony błoną białkowo – lipidową i
przeniesiony do cytoplazmy komórki

o

Po adsorbcji faga jego ogonek ulega skurczeniu, wypycha otwór w ścianie komórkowej, kwas

nukleinowy zostaje wstrzyknięty do cytoplazmy

o

Wprowadzony DNA faga może być degradowany przez endonukleazy bakteryjne, stanowiące
system obronny bakterii (tzw. enzymy restrykcyjne)]

Faza 3 – Okres utajenia (latencji)

o

Jest to czas między zakażeniem a pojawieniem się dojrzałych, zdolnych do infekcji potomnych
cząstek wirusowych

o

Faza eklipsy: 15-20 min. od wniknięcia – początkowa faza, w której nie da się stwierdzić infekcji,
bez wyraźnych zmian morfologicznych w komórkach gospodarza

Faza 4 – Transkrypcja i replikacja

o

Transkrypcja genów fagowych i replikacja (powielanie) materiału genetycznego faga zachodzą
równolegle

o

Kwas nukleinowy ulega replikacji, następuje synteza białek wirusowych:

o

białka wczesne – kierują syntezą nowych genomów fagowych

o

białka późne – potrzebne do lizy komórki gospodarza i uwolnienia cząstek fagowych

o

Synteza DNA RNA i białek gospodarza ulega zahamowaniu

Faza 5 – Składanie i dojrzewanie wirusów

o

Białkowe podjednostki strukturalne zostają złożone w kapsyd

o

Do kapsydów zostają „upakowane” cząsteczki kwasu nukleinowego – powstają dojrzałe wiriony

Faza 6 – Lizas komórki i uwolnienie

o

Całkowity cykl lityczny trwa 15 – 50 min. (średnio 30 min.)

o

Cząsteczki wirusowe przedostają się z komórki do środowiska:

o

w wyniku lizy komórki

zniszczenie ściany i błony komórkowej (wirusy roślinne i bakteriofagi)

lub tylko błony komórkowej (wirusy zwierzęce)

o

przechodzą przez błonę cytoplazmatyczną komórki (proces pączkowania) i zazwyczaj nie

powodują śmierci komórek gospodarza

blokują proces syntezy ściany komórkowej, co powoduje osłabienie wzrostu

gospodarza, ale pozwala mu na przeżycie

Infekcja lizogenna
o

Wirusy łagodne nie zawsze prowadzą do śmierci gospodarza (w przeciwieństwie do zjadliwych)

o

Mogą włączać swoje DNA do DNA gospodarza, wirus może przebywać w komórce gospodarza w

formie utajonej często przez wiele generacji

o

Niektóre czynniki mogą spowodować przejście faga w stan lityczny, wówczas fagi mogą zawierać
trochę bakteryjnego DNA i po zainfekowaniu nowej komórki bakteryjnej spowodować

rekombinację wewnątrz niej

o

źródło zmienności genetycznej

o

wirusy używane jako wektory do przenoszenia materiału genetycznego

Oddziaływanie wirusów
o

Zmieniają przepuszczalność błony komórkowej

o

Hamują syntezę kwasów nukleinowych i białek

o

Niszczą komórki gospodarza z powodu bardzo dużej ilości

o

Wirus polio w 1 komórce gospodarza może wytworzyć 100.000 cząstek potomnych

Hipotezy na temat wirusów i ich pochodzenia

Tak jak riketsje są formą przejściową pomiędzy bakteriami a wirusami, tak wirusy są w pewnym
sensie pomostem pomiędzy światem ożywionym i nieożywionym

background image

Z powodu swej prostej budowy są najbardziej prymitywną, niekomórkową formą życia

Powstały w toku ewolucji z komórkowych przodków, stając się wyspecjalizowanymi pasożytami
bezwzględnymi

W trakcie ewolucji utraciły wszystkie składniki komórkowe z wyjątkiem materiału genetycznego
oraz kilku elementów potrzebnych do infekcji i replikacji

Są fragmentami kwasu nukleinowego, które „uciekły” z organizmów komórkowych i być może
infekują tylko te organizmy, od których pochodzą (większe prawdopodobieństwo między wirusem

i komórką gospodarza, niż między dwoma różnymi wirusami)

Priony

Białko zbudowane z ok. 250 aminokwasów, kodowane przez 20 chromosom człowieka

Występuje w zdrowych komórkach P

r

P

c

(prionowa proteina komórkowa) i jest powiązane z

błonami komórkowymi, prawdopodobnie uczestniczy w transporcie jonów Ca

2+

Mutacja genów powoduje powstanie białka o zmienionej konformacji (P

r

P

c

występującego w

mózgu kręgowców na białko propionowe patogenne P

r

P

sc

) i priony stają się zakaźnymi cząstkami

białkowymi

PrPsc – białko prionowe patogenne

Kumuluje się w komórce prowadząc do jej degeneracji i śmierci

Odporne na wysoką temperaturę (inaktywacja 300°C), promieniowanie nadfioletowe i Roentgena,
enzymy proteolityczne

Wrażliwe na stężone roztwory (10 – 15%) NaOH i NaClO

Spożyte z pokarmem przedostają się do śledziony, migdałków i grudek chłonnych, gdzie ulegają

replikacji, a następnie przenoszone są przez komórki limfoidalne do tkanki glejowej i nerwowej.

Choroby prionowe

Creuzfeldta – Jacoba

Kuru

Scrapie

BSE

FFI

Rozwój mikrobiologii przemysłowej

II połowa XIX w. – Pasteur – odkrycie roli i znaczenia drobnoustrojów w procesach
fermentacyjnych ( drożdże, bakterie mlekowe, masłowe)

Wykorzystanie działalności drobnoustrojów w gospodarce człowieka

Zasługi Polaków:

o

Cieńkowski, Matuszewski, Chrząszcz, Syniewski, Dąbrowski, Pijanowski

Zagadnienia w mikrobiologii żywności

Przygotowanie i selekcja nowych szczepów drobnoustrojów stosowanych do wytworzenia

gotowego produktu spożywczego:

o

Przemysł fermentacyjny: wyrób piwa, wina octu, spirytusu, kwasów organicznych

o

Przemysł mleczarski: sery, kefir, jogurt, śmietana, preparaty probiotyczne

o

Przemysł mięsny: kultury starterowe w produkcji kiełbas, peklowanie mięsa

Badanie tych drobnoustrojów, które mają niekorzystny wpływ na surowce i produkty spożywcze

o

Zadaniem mikrobiologów żywności jest zmniejszenie lub zahamowanie ich wzrostu i

aktywności

o

W tym celu wykorzystuje się czynniki wewnątrz – i zewnątrzśrodowiskowe

Liczba drobnoustrojów w żywności

Jest zmienna, bo żywność pod względem mikrobiologicznym jest środowiskiem dynamicznym

o

dynamizm ujemny liczby drobnoustrojów – np. w mrożonkach – w czasie składowania

liczba komórek zmniejsza się

o

dynamizm dodatki liczby drobnoustrojów – np. owoce, świeże mięso – podczas

składowania liczba komórek rośnie

Początki mikrobiologii żywności

Lata 50 XX wieku

o

rozwój przemysłu spożywczego

o

wielkoprzemysłowe przetwarzanie żywności

Duże strat powstające w czasie produkcji i obrotu

Wzrost liczby zatruć pokarmowych

background image

1946 – prof. Pijanowski organizuje Zakład Technologii Żywności SGGW – rozwój nauki o żywności

Mikrobiologiczne aspekty higieny w produkcji żywności

Zakażenie

– wniknięcie i rozwój mikroorganizmów w organizmie człowieka

Źródło zakażenia

– ośrodek, z którego pochodzi mikroorganizm, czyli osoba, zwierzę lub woda

oraz żywność

Droga zakażenia

– sposób przeniesienia drobnoustroju ze źródła, np. droga pokarmowa

Wrota zakażenia

– miejsce wniknięcia mikroorganizmu, najczęściej układ pokarmowy,

oddechowy, skóra, krew

Nosicielstwo

– (np. gronkowców, salmonelli) – drobnoustroje znajdujące się we wrotach ulegają

rozmnożeniu bez widocznych objawów chorobowych i utrzymują się w ten sposób w organizmie
przez dłuższy czas

Choroba zakaźna

– stan, w którym wtargnięcie do organizmu drobnoustrojów chorobotwórczych

doprowadziło do ich rozwoju z wywołaniem objawów miejscowych i ogólnych

Ogólne zasady zapobiegania zakażeniom i zatruciom pokarmowym

o

Przeszkolenie personelu

o

Kontrola procesu technologicznego

o

Zdrowie personelu

o

Utrzymanie czystości urządzeń i pomieszczeń

o

Kontrola sanitarno-epidemiologiczna i badanie mikrobiologiczne żywności

o

Akcje sanitarno-oświatowe i znakowanie produktów

„Od pola do stołu” – idea zachowania bezpieczeństwa żywności

Zatrucia pokarmowe

Zatrucie pokarmowe

jest to schorzenie wywołane spożyciem produktu żywnościowego, jednak

jego przyczyna, droga przenoszenia i przebieg może być różny

Najczęściej zatrucia pokarmowe wywołują bakterie (75%), chociaż mogą one być spowodowane

także przez inne drobnoustroje, jak wirusy i grzyby, a także pierwotniaki i pasożyty.

Ryzyko zatrucia pokarmowego

Początkowy stopień zakażenia produktu:

o

im bardziej zakażony surowiec, tym trudniej ograniczyć zagrożenie

Sposób przerabiania surowca, przechowywania żywności i forma podania do spożycia:

o

łatwość dostania się i namnożenia drobnoustrojów

Relacja: wielkość dawki mikroorganizmów do reakcji chorobowej organizmu

o

wiek, stan odporności, ogólna kondycja

o

grupy dużego ryzyka: dzieci, ludzie starzy, kobiety ciężarne, chorzy z obniżoną barierą

odporności

Zatrucia pokarmowe

Przez wiele lat jako przyczynę zatruć pokarmowych wymieniano przede wszystkim: Clostridium
botulinum
, Staphylococcus aureus, pałeczki Salmonella i Shigella

Obecnie znanych jest ok. 20 drobnoustrojów wywołujących zatrucia, chociaż udział wielu z nich

nie został do końca wyjaśniony

Egzotoksyny

– uwalnianie do podłoża substancje o charakterze białkowym, silne jady, zwykle

ciepłolabilne

(wyjątek toksyna gronkowca!!!)

Endotoksyny

– gromadzone wewnątrz komórki substancje kompleksowe, słabsze jady, w

większości

ciepłostabilne

(80 – 120°C)

Większość drobnoustrojów wywołujących zatrucia pokarmowe rozwijając się w produktach

żywnościowych nie zmienia ich wyglądu, smaku czy zapachu, co mogłoby ostrzec konsumenta
przed ich spożyciem

Zatrucie pokarmowe może wystąpić w wyniku:

o

Intoksykacji

o

Infekcji

o

Toksyko - infekcji

Zatrucia pokarmowe – nowe patogeny

background image

Listeria

Campylobacter

E. coli

Plesiomonas

Yersinia

Vibrio

Typy zakażeń patogenami

Intoksykacja

– konsumpcja żywności zawierającej toksyny bakteryjne i pleśniowe:

o

Staphylococcus aureus, Clostridium botulinum, Aspergillus flavus

Infekcja

– konsumpcja żywności zawierającej odpowiednią liczbę żywych komórek bakterii

patogennych:

o

Listeria monocytogenes, Salmonella sp., Campylobacter jejuni, Escherichia coli,
Yersinia enterolitica, Vibrio parahaemolyticus, Aeromonas hydrophila, wirusy

Toksyko – infekcja

– konsumpcja żywności zawierającej żywe komórki bakterii patogennych, które

ulegają namnożeniu w przewodzie pokarmowym i uwalniają enterotoksyny:

o

Clostridium perfringens, Bacillus cereus, Vibrio cholerae, Escherichia coli
(enterotoksyczna)

Zapobieganie zatruciom

o

Zapobieganie zanieczyszczeniom surowców ze źródeł pierwotnych

o

Kontrola i nadzór sanitarny

o

Zapobieganie namnażaniu się drobnoustrojów w żywności

o

Prawidłowa obróbka termiczna, przechowywanie i dystrybucja

Patogeny przenoszone przez żywność i wodę

o

Aeromonas hydrophila

o

Bacillus anthracis i B. cereus

o

Campylobacter jejuni

o

Clostridium botulinum

i C. perfringens

o

Enterobacter sakazakii

o

Enterococcus faecalis

o

Escherichia coli

o

Legionella pneumophila

o

Listeria monocytogenes

o

Plesiomonas shigelloides

o

Pseudomonas aeruginosa

o

Salmonella Enteritdis, Typhi, Paratyphi

o

Shigella

o

Staphylococcus aureus

o

Vibrio cholerae i parahaemolyticus

o

Yersinia enterocolitica

o

Wirusy

Bakteryjne zatrucia pokarmowe typu intoksykacji

o

Clostridium botulinum

o

Gram (+) laseczka beztlenowa

o

Wytwarza przetrwalniki

o

Temp. wzrostu 3,3 - 48°C

o

pH 4,6 – 9,0

o

Wytwarza toksynę botulinową

o

Ryby i przetwory rybne

o

Przetwory mięsne domowej produkcji

o

Konserwy o pH > 4,5

o

Czas inkubacji 18 – 96 h

o

MID: 5ng

background image

o

Staphylococcus aureus

o

Gram (+) ziarniaki względnie beztlenowe

o

Temp. wzrostu 5 – 48°C

o

pH 4 – 10

o

Wytwarza ciepłooporną toksynę

o

Mleko i produkty, Sałatki

o

Czas inkubacji 2 – 6h

o

MID: ok. 51 μg

o

Listeria monocytogenes

o

G (+) pałeczka tlenowa

o

Temp. wzrostu 0-45°C

o

pH 5,5 – 9,6

o

Czas inkubacji 3-90 dni

o

„wszędobylska”

o

Żywność typu ready – to – eat przechowywana chłodniczo

o

MID: > 10

3

jtk/g

o

Salmonella sp.

o

Gram (-) tlenowiec

o

Temp wzrostu 5,2-48°C

o

pH 4,5 - 9,0

o

Czas inkubacji 3-90 dni

o

Zakażenia wtórne przez środowisko naturalne

o

Salmonellozy – choroby brudnych rąk

o

MID: 10

5

jtk/g

o

Yersinia enterocolitica

o

G(-) względny beztlenowiec

o

temp. wzrostu -2 – 44°C

o

pH 4-10

o

czas inkubacji 1-3 dni

o

środowisko naturalne, woda, mleko, mięso, warzywa

o

MID: duża liczba komórek

o

Aeromonas hydrophila

o

G(-) pałeczka, względnie beztlenowa

o

Temp wzrostu 5-42°C

o

pH 4-10

o

Czas inkubacji - nieznany

o

Odchody zwierzęce, woda, gleba, ryby, drób

o

MID: 10

10

woda

o

MID: 10

6

– 10

7

żywność

o

Plesiomonas shigelloides

o

G(-) pałeczka względnie beztlenowa

o

Gatunek wyodrębniony z Aeromonas

o

Wrażliwa na temperaturę

o

Woda, ryby, ostrygi, kraby

o

Enterococcus faecalis

o

G(+) paciorkowce kałowe, względnie tlenowe

o

temp wzrostu: 7-45°C

o

pH do 9,6

o

Obecność NaCl do 6,5%

o

Oporne na zamrażanie

o

Woda, przetwory mięsne i mleczarskie

o

MID: 10

6

– 10

7

jtk/g

background image

o

Enterobacter cloacae, Enterobacter sakazakii

o

G(-) tlenowe pałeczki

o

Bakteria wskaźnikowa z grupy coli

o

Woda skażona fekaliami, gleba, mleko, warzywa

o

MID: ok. 10

3

jtk/g

o

Campylobacter jejuni

o

G(-) pałeczka, mikroaerofil

o

temp. wzrostu 25-47°C

o

pH 4,9-9,5

o

czas inkubacji 48h – 7 dni

o

woda, drób, mleko, żywność pochodzenia zwierzęcego

o

MID: -500 jtk/g

o

Shigella sp

o

G(-) pałeczka tlenowa, względnie beztlenowa

o

temp. wzrostu 10 - 45°C

o

pH 4-9

o

„choroba brudnych rąk”

o

czas inkubacji 1-7dni

o

zakażenia wtórne przez fekalia, sałatę, mleko

o

MID – 10

4

jtk/g

o

Vibrio cholerae

o

G(-) zakrzywione pałeczki

o

pH (8,5 – 9,5)

o

woda, ryby, owoce morza

o

Okres rozwoju choroby 2-5 dni

o

MID 10

8

jtk/cm

3

o

Vibrio parahaemolyticus

o

G(-) pałeczka względnie beztlenowa

o

temp. wzrostu 5 - 43°C

o

pH 5-11

o

czas inkubacji 4 - 96h

o

Przybrzeżne wody morskie, żywność pochodzenia morskiego

o

MID: > 10

4

jtk/g

o

Legionella pneumophila

o

1976 (choroba legionistów)

o

Mezofile (37- 42°C)

o

Zarażenie przez kontakt z aerozolem

o

MID: 10 jtk/cm

3

o

Pseudomonas aeruginosa

o

G(-) pałeczki tlenowe

o

temp. wzrostu 4 - 43°C, optimum 37°C

o

Woda, surowe produkty mleczne i mięsne

o

MID: 10

8

-10

9

jtk/g

Pseudomonas aeruginosa
o

Ma zdolność produkcji barwników, jest to cecha gatunkowa:

o

Piocyjanina: niebiesko – zielony barwnik, widoczny w wydzielinach

o

Fluoreosceina: powoduje zieloną fluorescencję pod wpływem promieniowania UV,

wydzielany do podłoża przy braku żelaza

o

Piorubina : czerwony barwnik

o

Melanina: barwnik brązowy

Bakteryjne zatrucia pokarmowe typu toksyko - infekcji

background image

o

Escherichia coli O157:H7

o

G(-) pałeczka względnie beztlenowa

o

temp. wzrostu 8 – 44°C

o

pH 4,4 – 9,5

o

fekalia, surowce roślinne, mięso, mleko

o

czas inkubacji 4 dni

o

MID: 10

2

o

Clostridium perfringens

o

G(+) laseczka beztlenowa, przetrwalnikująca

o

temp. wzrostu 10-50°C

o

pH 5-9

o

gleba, drób, mięso, warzywa, sosy

o

czas inkubacji 8 - 24h

o

MID: 7x10

5

o

Bacillus cereus

o

G(+) tlenowa laseczka przetrwalnikująca

o

temp wzrostu 4 - 50°C

o

pH 4,4 – 9,3

o

gleba, surowce roślinne i zwierzęce

o

czas inkubacji 0,5 – 1,5 h

o

MID: 10

3

komórek

o

Bacillus anthracis

(laseczka wąglika)

o

G(+) laseczka tlenowa

o

Patogen najwyższego ryzyka

o

3 formy zakażenia

o

skórna

o

płucna

o

jelitowa

o

MID: 1-3 spor

o

Gleba, mięso, skóra i wełna zwierząt

Zapobieganie salmonellozom
o

mycie rąk

o

utrzymywanie w czystości naczyń, sprzętów kuchennych

o

przechowywanie żywności w niskiej temp – w lodówce,

o

zapobieganie rozmrażaniu i ponownemu zamrażaniu żywności

o

wydzielenie miejsca w lodówce na surowy drób, mięso i jajka

o

całkowite rozmrażanie drobiu, mięsa, ryb i ich przetworów przed przystąpieniem do smażenia,
pieczenia, gotowania

o

poddawanie żywności działaniu wysokiej temp

o

mycie jaj przed rozbiciem skorupki

o

parzenie we wrzątku jaj używanych do wyrobu potraw i deserów, nie poddawanych działaniu
wysokiej temperatury

o

unikanie lodów i ciastek pochodzących od nieznanych wytwórców i przygodnych sprzedawców

(wykład 10 mikrobiologia 18.05.2011)
Wirusowe zatrucia pokarmowe

Wirusy mogące stanowić potencjalne zagrożenia jako skażenie żywności i wody:

o

picornawirusy (wirus zapalenia wątroby, wirus polio, enterowirus, wirus ECHO)

o

rotawirusy

o

parvowirusy

o

adenowirusy

o

wirus EB (Epstein-Barr)

Epidemie wirusowe

Wirus żółtaczki (Hepatitis A

)

woda, skorupiaki, warzywa skażone wodą zanieczyszczoną ściekami

Czas inkubacji choroby: 15-45 dni

Inaktywacja w temp. 90°C przez 90s.

Wirus SRSV

(Small Round Structured Viruses) np. wirus Norwalk

background image

odpowiedzialny za 1/3 wirusowych zatruć pokarmowych

czas inkubacji choroby 18-48h

źródło zatruć – owoce morza, głównie ostrygi

eliminacja – obróbka cieplna

Rotawirusy

szczególnie dzieci do 1 roku życia

czas inkubacji 1-3 dni

Zakażenia wirusowe

Woda i skorupiaki – główne źródło wirusów powodujących zatrucia pokarmowe

Zapobieganie rozprzestrzenianiu się wirusów:

o

hodowla ostryg w czystej wodzie

o

dogotowywanie potraw

o

przechowywanie w niskiej temperaturze

o

przestrzeganie zasad higieny

Pleśnie i ich metabolity

Mikotoksyny pleśniowe

Produkowane przez grzyby strzępkowe

Rzadko powodują zatrucia pokarmowe

Kumulują się w narządach wewnętrznych

Mikotoksyny
Schorzenia spowodowane mikotoksynami:

marskość wątroby - sterigmatocystyna

uszkodzenie narządów płciowych - zearalenon

uszkodzenie nerek - ochratoksyna

krwotoczność (płuc, mózgu, wątroby ) – patulina

działanie rakotwórcze – aflatoksyna

Aflatoksyna

Produkowana przez Aspergillus flavus – odkryta w 1960 r.

Pozostałości aflatoksyny M1 (mikotoksyna o najsilniejszych właściwościach mutagennych,
toksycznych i rakotwórczych dla człowieka) wykrywano nawet w mleku w proszku i odżywkach

dla dzieci

Również w świeżej wołowinie, szynce, piwie, kakao, rodzynkach, serze, soku jabłkowym

Efekt karmienia krów paszami zakażonymi pleśniami toksynotwórczymi

Trichoteceny

Trichoteceny A (>140) produkowane przez Fusarium sp., Trichoderma

Zearalenon

Wytwarzany przez Fusarium graminearum

Kukurydza i jej przetwory, chipsy, prażona kukurydza

Wykazuje działanie estrogenne i toksyczne dla komórek wątroby

Wpływa na zwiększenie produkcji estrogenu

Patulina

Produkowana przez Penicillium patulum, P. expansum, Aspergillus clavatus

może wtórnie wystąpić w soku jabłkowym, winie, zapleśniałym chlebie

Ochratoksyna

Produkowana przez Aspergillus alutaceus (ochraceus), Penicillium verrucosum

Obecność w około 30% badanych zbóż i 10-21% badanej mąki i pieczywa

Najważniejsza w warunkach klimatycznych Polski

background image

Znaczenie wody

Podstawowe środowisko decydujące o istnieniu życia na Ziemi

o

stanowi 75% powierzchni Ziemi, z czego tylko 6% to wody słodkie

Główny składnik organizmu człowieka, komórek roślinnych i zwierzęcych

Naturalne środowisko bytowania i rozmnażania się różnych grup mikroorganizmów

Mikroflora wody

Podział ze względu na pochodzenie:

o

mikroflora autochtoniczna

o

mikroflora allochtoniczna

Biorą udział w procesie samooczyszczania wód (rozkład i mineralizacja związków organicznych)

Podział drobnoustrojów występujących w wodzie

autochtoniczne – tubylcze: woda jest naturalnym środowiskiem rozwoju i bytowania

allochtoniczne – naniesione do wody z:

gleby

powietrza

roślin

zwierząt

ze ściekami przemysłowymi i miejskimi

odchodami ludzi i zwierząt

Drobnoustroje autochtoniczne

Psychrofilne autotrofy i heterotrofy o małych wymaganiach pokarmowych, zdolne do wzrostu
nawet przy śladowych ilościach substancji odżywczych

Najbardziej typowe:

o

Vibrio

o

Pseudomonas

o

Aeromonas

o

Micrococcus, Sarcina

o

Nitrosomonas, Nitrobacter

o

Beggiatoa, Thiotrix

o

Leptothrix, Galionella

o

Mucor

Drobnoustroje allochtoniczne – pochodzenia ściekowego

Właściwe bakterie ściekowe

, żyjące na rozkładających się szczątkach pochodzenia roślinnego i

zwierzęcego

o

Proteus vulgaris, Pseudomonas fluorescens, Clostridium sporogenes

Mikroflora jelitowa człowieka i zwierząt

o

E. coli i inne bakterie z grupy coli, paciorkowce kałowe, Clostridium perfringens

Drobnoustroje chorobotwórcze

o

Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae, Campylobacter, Yersinia enterocolitica, wirusy
jelitowe

Drobnoustroje chorobotwórcze w wodzie

Nie namnażają się w wodzie

Ich ilość ulega stopniowej redukcji

Największa redukcja liczebności (ok. 90%) występuje po 2-3 dobach od chwili zanieczyszczenia

wody

Przyczyny epidemii:

o

Picie wody zanieczyszczonej drobnoustrojami chorobotwórczymi

o

Kąpiel w wodzie nie spełniającej wymagań higieniczno – sanitarnych

o

Wdychanie zanieczyszczonego wodnego aerozolu

Ilość i rodzaj drobnoustrojów w środowisku wodnym zależy od:

czystości wody

temperatury wody

zawartości tlenu i związków organicznych

obecności skupisk ludzkich (miast, zakładów przemysłowych)

pory roku

background image

głębokości

Wody źródlane – do 10

3

jtk /cm

3

Potoki górskie – do 10

5

jtk / cm

3

Dopływy ścieków – do 10

8

jtk/ cm

3

Najliczniejszy rozwój w zbiornikach powierzchniowych

W strefie przybrzeżnej więcej niż w środku zbiornika

Znaczny rozwój w wodach bogatych w substancje organiczne

Znaczna różnica pomiędzy mikroflorą wód stojących i płynących

Mniejsza liczba drobnoustrojów w zbiornikach podziemnych niż otwartych

2 lub 3 maksima rozwoju (wiosenne i letnie, czasem jesienne)

Sezonowy rozwój drobnoustrojów

Wiosną temperatura wody podnosi się, po zimie jest dużo składników odżywczych, dlatego

obserwuje się intensywny rozwój bakterii

W miarę wyczerpywania się składników pokarmowych ilość bakterii heterotroficznych ulega

zmniejszeniu, zaczynają dominować glony i sinice (kwitnięcie wody)

Ich obumierania dostarcza znowu składników odżywczych dla bakterii

o

Sezonowość rozwoju drobnoustrojów nie dotyczy zbiorników do których wpływają

ścieki

Metody wskaźnikowe oceny sanitarnej wody

Metody pośrednie

, wskazujące na obecność

łatwiej wykrywalnych drobnoustrojów

, dostających

się z wydalinami ludzkimi zwierzęcymi.

Drobnoustroje te

występują w wodzie

w dużej ilości

, bo pochodzą od całej populacji ludzi i

zwierząt, a nie tylko od nosicieli

Obecność

drobnoustrojów wskaźnikowych

w wodzie świadczy o jej

fekalnym zanieczyszczeniu

,

a

tym samym

o możliwości występowania w niej jelitowych drobnoustrojów chorobotwórczych

Kryteria doboru bakterii wskaźnikowych

Stale występują w kale ludzi i zwierząt w liczbie znacznie przewyższającej liczbę drobnoustrojów

chorobotwórczych

ich liczba powinna być proporcjonalna do stopnia zanieczyszczenia wody

nie występują w wodzie nie zanieczyszczonej

nie mogą namnażać się w wodzie

w wodzie powinny przeżywać dłużej niż drobnoustroje chorobotwórcze

metody ich wykrywania muszą być proste i tanie

Wskaźniki kału ludzkiego w wodzie

Escherichia coli

– pałeczki okrężnicy

Enterococcus faecalis

– paciorkowce kałowe

Clostridium perfringens

– beztlenowce przetrwalnikujące

Pseudomonas aeruginosa

– pałeczka ropy błękitnej – nowa bakteria wskaźnikowa dla wody w

opakowaniach jednostkowych

Escherichia coli

Znaczenie w organizmie człowieka

:

życie w symbiozie (juz w kilka godzin po urodzeniu)

syntetyzuje związki egzogenne – witaminy: K, B

1

, B

2

, B

6

, B

12

, kwas foliowy, biotynę

uczestniczy w procesie trawienia substancji pokarmowych

konkuruje z bakteriami patogennymi

Bakterie grupy coli

G(-) pałeczki, nieprzetrwalnikujące

o

zdolne do wzrostu w warunkach tlenowych i beztlenowych w obecności soli żółci lub

innych związków powierzchniowo-czynnych o podobnych właściwościach

o

zdolne do fermentacji laktozy z wytworzeniem kwasu, gazu i aldehydu w temp. od 35-

37°C w czasie 48h

Escherichia coli

Citrobacter

background image

Enterobacter

Klebsiella

Bakterie grupy coli typu fekalnego (termotolerancyjne)

Wykazują te same właściwości biochemiczne i fermentacyjne podczas inkubacji w temp. 44°C

Nie należy tu rodzaj Citrobacter, inne stwierdza się przypadkowo i okresowo

Zawsze przy świeżym zanieczyszczeniu wody wykrywa się obecność E.coli

Escherichia coli jest jedynym typem fekalnym pałeczek grupy coli

Miano coli

Najmniejsza ilość wyrażona w cm

3

(lub gramach), w której stwierdza się obecność pałeczek z

grupy coli

Miano coli

= 10 oznacza, że w 10 cm

3

wody stwierdza się obecność co najmniej 1 pałeczki z grupy

coli

Im

woda jest bardziej zanieczyszczona, tym miano coli jest mniejsze

Inne bakterie wskaźnikowe – paciorkowce kałowe (enterokoki)

Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium:

o

są naturalną mikroflorą przewodu pokarmowego ludzi i zwierząt

o

stają się chorobotwórcze, gdy lokalizują się w innych częściach ciała (poza układem
pokarmowym)

o

w wodzie giną szybciej niż E.coli, a później niż Salmonella

o

obecność paciorkowców kałowych w wodzie świadczy

o bardzo świeżym zanieczyszczeniu

fekalnym wody.

Miano enterokoków

Najmniejsza ilość wody, w której stwierdza się obecność paciorkowców kałowych

do wykrywania ich wykorzystuje się

zdolność wzrostu w temp. 45°C w obecności soli żółci oraz

azydku sodu

Cechą diagnostyczną odróżniającą paciorkowce kałowe od innych ziarniaków jest

brak zdolności

wytwarzania katalazy.

Inne bakterie wskaźnikowe – Clostridium perfringens

Mogą przebywać w wodzie nawet przez bardzo długi okres czasu nie tracąc zdolności kiełkowania

obecność ich

świadczy o starym, odległym w czasie zanieczyszczeniu kałowym

wykazują dużą oporność na środki stosowane do dezynfekcji wody

brak ich w wodzie daje również duże prawdopodobieństwo braku pierwotniaków i nicieni

Inne bakterie wskaźnikowe – Pseudomonas aeruginosa

Typowa

bakteria wodna

, stanowi około 90% mikroflory ścieków

nosicielstwo

w przewodzie pokarmowym ludzi wynosi około

15%

populacji

wywołuje schorzenia oczu, uszu, przewodu pokarmowego i zakażeń przyrannych

Ma zdolność wzrostu w wodzie destylowanej, wytwarza charakterystyczne barwniki

Wymagania dla wody jako czynnika produkcyjnego w przemyśle spożywczym

Pod względem użytkowym wodę można podzielić na:

o

wodę produkcyjną (technologiczną)

o

wodę do mycia

o

wodę do użytku technicznego

Woda technologiczna musi odpowiadać warunkom wody do picia i celów gospodarczych.

Wymagania mikrobiologiczne dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29.03.2007 r. „W sprawie wymagań dotyczących jakości

wody przeznaczonej do picia przez ludzi”

Wodna pitna i do celów sanitarnych

o

Escherichia coli, Enterokoki – nb. w 100 cm

3

Woda w opakowaniach jednostkowych

o

Escherichia coli, Enterokoki, Pseudomonas aeruginosa – nb. w 250cm

3

Woda w cysternach i zbiornikach

background image

o

Escherichia coli, Enterokoki, Pseudomonas aeruginosa – nb. w 250cm

3

Woda ciepła

o

Legionella < 100

Wymagania dodatkowe

o

Termotolerancyjne bakterie grupy coli, Clostridium perfringens – nb. w 100cm

3

Mikroflora gleby

Ze względu na skład chemiczny i właściwości fizyczne gleba stanowi dogodne środowisko do

rozwoju różnorodnej mikroflory, której ilość zależy od:

o

Struktury gleby

o

Wilgotności

o

Składu fazy gazowej

o

Zawartości składników odżywczych

o

Kwasowości

o

Temperatury

o

Strefy geograficznej

Podział drobnoustrojów glebowych

2 grupy:

Mikroorganizmy autochtoniczne – występują zawsze, nawet w glebach nieuprawianych

Mikroorganizmy zymogenne – bytują w glebie okresowo, rozwijają się po wprowadzeniu do gleby
substancji organicznych

Mikroorganizmy autochtoniczne

Bakterie G(+), nieprzetrwalnikujące, pałeczki, promieniowce i maczugowce Arthrobacter,
Corynebacterium

Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Flavobacterium, Micrococcus, Leuconostoc, Legionella

Bakterie wiążące azot, np. Azotobacter, Nitrobacter, Nitrosomonas, Rhizobium

Bakterie siarkowe, np. Thiobacillus, Desulfovibrio

Bakterie odpowiedzialne za transformację fosforu: Serratia, Pseudomonas

Beztlenowce Clostridium

Mikroorganizmy zymogenne

Źródła mikroorganizmów zymogennych

o

Odchody zwierząt i ludzi

o

Ścieki bytowo-gospodarcze z gospodarstw rolnych

o

Nawozy naturalne w postaci obornika, gnojówki, kompostów roślinnych

o

Opady atmosferyczne

o

Gryzonie i owady

Rodzaje organizmów zymogennych

Bacillus, Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Corynebacterium

gatunki termofilne

mikroorganizmy chorobotwórcze: Bacillus anthracis, Clostridium tetani, Clostridium botulinum,
Salmonella, Shigella, Escherichia coli

Grzyby strzępkowe

wirusy

Rola drobnoustrojów glebowych

Rozkład i mineralizacja związków organicznych

Tworzenie biomasy komórkowej

Gromadzenie substratów do uzupełnienia substancji próchniczych

Poprawa struktury gleby

Mikroflora powietrza

Powietrze

nie jest środowiskiem

odpowiednim dla rozwoju mikroflory

jest ośrodkiem

, za pośrednictwem którego, drobnoustroje rozprzestrzeniają się

Drobnoustroje do powietrza przedostają się z:

o

gleby

o

wody

background image

o

otwartych jam ciała organizmów żywych

o

ich wydalin

o

powierzchni produkcyjnych

Biaerozole

Bioaerozol

– układy dwu lub trójfazowe składające się z

fazy rozpraszającej

(powietrza) i

fazy

rozproszonej

(stałej lub ciekłej) zawierającej drobnoustroje.

Średnica cząstek 0,01μm – 100 μm, średnio 1 – 40μm

Faza rozproszona

zwiera:

o

cząsteczki wody

o

pyłki roślin

o

zarodniki grzybów

o

komórki bakterii, drożdży, wirusy

o

endotoksyny i mikotoksyny

Rozprzestrzenianie się bioaerozoli

droga inhalacyjna

– w momencie kaszlu, kichania, mówienia – głównie mikroflora patogenna

poprzez system wentylacyjno – klimatyzacyjny

pomieszczeń – kanały klimatyzacyjne, nawiewne,

szyby, windy - Legionella

za pomocą prądów konwekcyjnych powietrza

– na bardzo duże odległości – powietrze

atmosferyczne oraz w pomieszczeniach

Ilość i skład mikroflory powietrza zależy od

strefy klimatycznej

pory roku

okrywy roślinnej, gleby

opadów i nasłonecznienia

Więcej w pomieszczeniach zamkniętych niż w przestrzeniach otwartych

W pomieszczeniach zamkniętych zanieczyszczenie powietrza zależne jest od:

o

gęstości ich zasiedlenia przez ludzi i zwierzęta

o

nasłonecznienia

o

wilgotności

o

utrzymania czystości

o

wietrzenia

Powietrze pomieszczeń użytkowych

Mogą występować liczne drobnoustroje chorobotwórcze wydzielane ze śliną przy kichaniu i kaszlu

Źródłem mikroflory jest także:

o

głowa

o

ubranie

o

buty

Dopuszczalny stopień zanieczyszczenia powietrza [jtk / cm

3

]

Powietrze atmosferyczne – 3000 (grzyby 1000)

Sala operacyjna – 100 (0)

10 – 4000

Sala opatrunkowa – 150

Sala chorych – 1000

Mieszkanie: jadalnia – 1 000, pokój dzienny – 1 500, kuchnia – 2 000 (200-300)

1000 – 5000

Sale wykładowe – 1 500 (200) 500 – 7000

Sale ćwiczeń – 2000 (200)

Sale gimnastyczne – 3 000

Pomieszczenia produkcyjne 100 – 50 000

o

Przemysł spożywczy – 600 (0)

o

Przemysł mięsny – 500 (50)

o

Przemysł fermentacyjny – 600 (0)

o

Budynki inwentarskie – 50 000 – 200 000 (2 000 – 10 000)

50 000 – 200 000

Powietrze aglomeracji miejskich

Więcej mikroflory jest w powietrzu miast, osiedli, terenów przemysłowych niż pól i lasów

Kilka tysięcy komórek w 1 dm

3

background image

Są to głównie organizmy saprofityczne:

o

zarodniki grzybów – 70% ogółu

o

bakterie – 19-26%, w tym:

gronkowce – 10%

pozostałe: ziarniaki – ok. 50%

Przeżywanie drobnoustrojów w powietrzu

Najszybciej giną formy najwrażliwsze, wegetatywne (

wrażliwe na wysuszenie i UV

)

najdłużej pozostają żywe formy przetrwalne:

o

przetrwalniki bakteryjne

o

zarodniki pleśni

Z bakterii nie przetrwalnikujących najdłużej przeżywają te, które wytwarzają barwniki
karoteinowe koloru

żółtego

i

czerwonego

.

o

Barwniki te chronią bakterie przed szkodliwym działaniem promieniowania UV.

Bakterie saprofityczne występujące w powietrzu

Ziarniaki

o

Micrococcus, Sarcina, Staphylococcus

Pałeczki

o

Alcaligenes

Laseczki przetrwalnikujące:

o

Bacillus

Grzyby saprofityczne występujące w powietrzu

Pleśnie

:

o

Cladosporium, Penicillium, Aspergillus, Alternaria, Rhizopus, Mucor

Drożdże

:

o

Rhodotorula, Torulopsis, Candida

Bakterie chorobotwórcze

ZAKŁADY PRODUKCYJNE, ZBIOROWEGO ŻYWIENIA

:

Salmonella

Shigella

Clostridium

Wskaźniki mikrobiologiczne zanieczyszczenia powietrza

z przewodu oddechowego ludzi i zwierząt

o

Staphylococcus albus

o

Streptococcus salivarius

cząstkami gleby

o

Pseudomonas fluorescens

(Wykład 11 mikrobiologia 01.06.2011)
*dostaliśmy wydruki slajdów*

Surowce spożywcze

o

Większość surowców spożywczych to mieszanina związków organicznych, które nadają żywności
odpowiednią wartość żywieniową, smak, zapach oraz barwę

o

Zaliczamy do nich:

Białka

Tłuszcze

Sacharydy

Witaminy

Kwasy organiczne

Alkohole, estry

Aldehydy, ketony

background image

Związki cykliczne

Surowce roślinne
o

Mikroflora pochodzi głównie z:

gleby

powietrza

wody

owadów

gryzoni

o

Im bliżej gleby, tym większe zanieczyszczenie

Warzywa korzeniowe 10

5

– 10

8

jtk/g

Owoce na drzewach 10

3

jtk/g

Źródła zanieczyszczenia surowców

Drobnoustroje bytujące na surowcach roślinnych
o

Drobnoustroje glebowe

Bacillus

Clostridium

Promieniowce

Drożdże i pleśnie

o

Saprofity

o

Bakterie chorobotwórcze

Listeria monocytogenes

Clostridium botulinum

Yersinia enterocolitica

enteropatogenne szczepy Escherichia coli

Rośliny zbożowe
o

Podstawa wyżywienia ludzi i zwierząt hodowlanych

o

Zboża uprawne

Trawy

Żyto

Pszenica

Jęczmień

Owies

background image

Kukurydza

Proso

Sorgo

Ryż

Rdestowate

Gryka

o

Surowiec:

do produkcji mąki, kasz, płatków zbożowych, koncentratów spożywczych

dla przemysłu fermentacyjnego

Skład chemiczny ziarna

o

Zależy od:

Gatunku i odmiany

Warunków glebowych

Nawożenia

Ilość opadów, nasłonecznienia

Stopnia dojrzałości ziarna i jego wysuszenia

Warunków przechowywania

Składniki ziarna
o

Monosacharydy

glukoza

fruktoza

o

Di- i polisacharydy

maltoza, skrobia, celuloza

o

Białka

o

Lipidy

o

Woda i sole mineralne

o

Witaminy

Skrobia jest głównym sacharydem zbóż. Jej zawartość w ziarnach wynosi 55(owies) – 75(ryż) % s.m.

Zawartość wody w ziarnie
o

Jeden z czynników decydujących o trwałości zboża w czasie przechowywania

Warunkuje prawidłowe przetwarzanie

Wpływa na wydajność i jakość przetworów zbożowych

o

Wilgotność ziarna

13-14% w dobrych warunkach atmosferycznych

>20% w warunkach niekorzystnych

Wpływ wilgotności
o

Zbyt duża

Aktywacja endogennych enzymów proteolitycznych, celulolitycznych i amylolitycznych

Utrudniony przemiał

Produkty gorszej jakości, nie nadające się do dłuższego składowania

o

Zbyt mała

Mniejsza przydatność przerobowa

Większa podatność na uszkodzenia mechaniczne

Mikroflora zbóż

o

Epifityczna (pierwotna)

bakterie fermentacji mlekowej

pałeczki Pseudomonas

pleśnie Alternaria, Cladosporium, Trichoderma, Fusarium, Geotrichum, Rhizopus

drożdże Candida

o

Wtórna

bakterie przetrwalnikujące Bacillus

bakterie grupy coli

background image

ziarniaki Staphylococcus, Streptococcus, Sarcina

pleśnie Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternaria

Mikroflora ta może wnikać do wnętrza ziarna i tworzyć tzw. mikroflorę wgłębną, która jest

głównym źródłem zanieczyszczenia przetworów zbożowych

Wpływ drobnoustrojów na ziarno

Samozagrzewanie ziarna

Obniżenie zdolności kiełkowania

Wzrost aktywności proteolitycznej

Obce zapachy i toksyny

o

kwaśny – drożdże i bakterie fermentacji mlekowej

o

stęchły – pleśnie

o

mikotoksyny

Mikroflora produktów zbożowych, mąka

Pszenna i żytnia – podstawowy surowiec dla przemysłu piekarniczego

Produkt mniej trwały i trudniejszy do przechowywania niż ziarno

Wilgoć, tlen atmosferyczny i drobnoustroje wpływają na:

o

Niekorzystne zmiany

o

Pogorszenie właściwości organoleptycznych i wartości wypiekowej mąki

Typowa mikroflora zbóż:

o

10

6

jtk/g – pieczywo mieszane

o

10

2

– pieczywo pszenne

o

Zanieczyszczenie ziarna

o

Warunki otrzymywania i składowania

Sposoby obniżenia ilości drobnoustrojów:

o

Ogrzanie w 130°C przez 45s

o

Parowanie, wstępne obgotowanie

Mikroflora produktów zbożowych, pieczywo

Zanieczyszczenie mąki i innych surowców

Niewłaściwy stan higieniczno-sanitarny piekarni

Nieodpowiednie warunki:

o

przygotowania ciasta i jego wypieku

o

transportu

o

składowania

o

przechowywania

Wady pieczywa:

o

pleśnienie

o

„choroba ziemniaczana” – bakterie z rodzaju Bacillus

zmiany zapachu, wyglądu i konsystencji

ciemnienie barwy i upłynnienie miękiszu

Mikroflora przetworów zbożowych, makarony

Największe zagrożenie:

o

Gronkowce

o

Salmonella

o

Pleśnie

Źródło zanieczyszczenia:

o

Produkty jajczarskie

o

Mąka

o

Sposób produkcji

o

Złe warunki sanitarno-higieniczne

Mikroflora przetworów zbożowych, płatki śniadaniowe i musli

Jakość mikrobiologiczna zależy od:

o

Higieny produkcji

o

Stanu surowca

Wymagania:

background image

o

Ogólna liczba bakterii < 10

5

jtk/g

o

Pleśni < 10

3

jtk/g

o

Salmonella - nieobecna w 25g

o

Gronkowce – nieobecne w 0,1g

o

Miano coli – max 0,1

Mikroflora produktów zbożowych, słód browarniczy

Surowce browarnicze:

o

Jęczmień jary dwurzędowy

o

Ryż, kukurydza, pszenica

Infekcje ziarna jęczmienia:

o

Grzyby polowe

Fusarium, Aureobasidium, Cladosporium, Rhizopus, Alternaria

o

Grzyby silosowe (> 13% wilgotności)

pleśnie Aspergillus, Eurotium Penicillium

drożdże Cryptococcus, Rhodotorula, Trichosporon, Candida

o

Bakterie fermentacji mlekowej i octowej

o

Pałeczki grupy coli

o

Pseudomonas, Alcaligenes, Acinetobacter

Wymagania mikrobiologiczne dla słodu

W 1g ziarna jęczmienia, nie więcej niż:

o

2 x 10

3

zarodników pleśni

o

8 x 10

4

bakterii i drożdży

Podczas moczenia i słodowania:

o

8 x 10

4

zarodników pleśni

o

7 x 10

6

drożdży

o

4 x 10

8

bakterii

Po wysuszeniu:

o

2 x 10

4

zarodników pleśni

o

1 x 10

5

drożdży

o

3 x 10

5

bakterii

Wady jęczmienia i słodu

Ziarno skażone grzybami polowymi i/lub silosowymi:

o

Rozmiękczenie ziarna

o

Gwałtowny ubytek suchej masy

o

Osłabiony proces kiełkowania

o

Obniżenie wydajności słodu

Użycie zainfekowanego słodu:

o

Niekorzystny wpływ na stabilność i właściwości organoleptyczne piwa

o

Wypienianie się piwa

o

Obecność mikotoksyn

Warzywa i owoce

Skład chemiczny świeżych owoców i warzyw jest różnorodny i zależy głównie od:

o

Odmiany

o

Stopnia dojrzałości

o

Warunków klimatycznych w czasie wegetacji

o

Warunków transportu i przechowywania

pH

o

Owoce 3,0 – 5,0

o

Warzywa 4,7 – 7,0

Wytwarzają fitoncydy

o

czosnek

o

chrzan

o

cebula

Ubogie w lipidy

o

wyjątek – orzechy

background image

Skład chemiczny owoców [%]

Owoce

Wod
a

Sachar
ydy

Biał
ko

Jabłka

85,0

11,3

0,3

Gruszki

82,5

11,5

0,4

Śliwki

82,5

9,9

0,7

Wiśnie

83,1

10,0

1,0

Porzeczk
i

83,8

9,8

0,5

Agrest

85,5

8,8

0,5

Truskaw

ki

88,5

8,4

0,7

Maliny

84,0

10,4

1,4

Skład chemiczny warzyw [%]

Warzywa

Wod

a

Sachar

ydy

Biał

ko

Kapusta

91,5

5,0

1,6

Cebula

87,5

4,4

1,2

Marchew

88,5

7,5

1,1

Buraki
ćwikłowe

88,1

8,9

1,3

Ogórki

96,2

1,8

0,7

Pomidory

95,0

3,3

0,8

Groch

77,7

6,1

0,8

Ziemniaki

75,0

20,4

2,0

Owoce

Zawierają więcej cukrów

Mają niższe pH

Mikroflora to głównie:

o

Bakterie oporne na zakwaszenie środowiska

o

Acidotolerancyjne drożdże i pleśnie

Mikroflora owoców, bakterie

Bakterie oporne na zakwaszenie środowiska

o

ziarniaki i laseczki tlenowe z powietrza Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas

o

Bakterie grupy coli

o

Laseczki tlenowe Alicyclobacillus

o

Laseczki beztlenowe Clostridium

o

Bakterie mlekowe Lactobacillus plantarum, Lb. brevis, Leuconostoc sp.

o

Bakterie octowe Acetobacter, Gluconobacter

o

przetrwalnikujące laseczki Alicyclobacillus sp.

Mikroflora owoców, grzyby

Acidotolerancyjne drożdże i pleśnie

o

Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus

o

Drożdże dzikie Pichia, Hansenula, Hanseniaspora

o

Candida, Rhodotorula Cryptococcus, Debaryomyces, Kloeckera

o

Alternaria, Aureobasidium, Cladosporium

o

Penicillium, Aspergillus, Byssochlamys, Botritis

Przetwory owocowe

Zaliczamy do nich:

o

Dżemy

o

Galaretki

background image

o

Syropy owocowe

Zepsucia powodują najczęściej

o

Drożdże i pleśnie osmofilne fermentujące cukry

Saccharomyces rouxii, Sacch. florentinus, Penicillium

Mikroflora warzyw

Zawierają więcej białka niż owoce

Warzywa zielone (kapusta, sałata, szpinak)

o

Bakterie fermentacji mlekowej

o

Drożdże i pleśnie

Warzywa bulwiaste i korzeniowe

o

Bakterie glebowe

o

Saprofity pochodzenia jelitowego

o

Bakterie chorobotwórcze

Buraki cukrowe

Ogólna liczba drobnoustrojów: 10

5

– 10

8

jtk/g

Typowa mikroflora

o

Bakterie

Clostridium, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium

o

Saprofity pochodzenia jelitowego

o

Bakterie chorobotwórcze

Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, patogenne szczepy Escherichia
coli

Cukier

Mała liczba drobnoustrojów, zależna od norm w danym kraju i przeznaczenia cukru:

o

konserwy – mało przetrwalników bakterii termofilnych i beztlenowych odpowiedzialnych za
zepsucia płasko-kwaśne bez bombażu

o

napoje gazowane – mało drożdży i pleśni oraz bakterii powodujących śluzowacenie

o

syropy – mało drożdży i pleśni osmofilnych

Mikroflora cukru

Zanieczyszczenia pochodzą z:

o

niedokładnego oczyszczania

o

nieskutecznego mycia buraków

Mikroflora:

o

Pochodzenia glebowego

przetrwalnikujące mezofile i termofile

pleśnie

o

Wtórne zanieczyszczenie

użycie nieprawidłowej wody podczas wybielania

zanieczyszczone opakowania

Melasa

Produkt uboczny przemysłu cukrowniczego (80% cukrów, w tym 50% sacharozy)

Wykorzystywana do produkcji etanolu, drożdży piekarskich, witamin, kwasów organicznych

Ogólna liczba drobnoustrojów (z buraków i wtórnych zanieczyszczeń)

o

10

3

– 10

5

jtk/g

o

Efektem działalności drobnoustrojów jest zubożenie melasy w azot i cukier, powstanie

niekorzystnych dla przerobu melasy metabolitów

Mikroflora:

o

Bacillus subtilis, B. megaterium, B. coagulans

o

Leuconostoc

o

Proteus sp., Pseudomonas sp.

o

Candida, Pichia

Ziemniaki

Ogólna liczba drobnoustrojów

o

10

5

– 10

8

jtk/g

o

90% bakterii, 10% drożdży i pleśni

o

Gatunki wytwarzające amylazę

background image

o

Psuciu ziemniaków sprzyja przechowywanie w zbyt wysokiej temperaturze i obniżonej

zawartości tlenu

Typowa mikroflora:

o

Bakterie

Clostridium, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium

o

Saprofity pochodzenia jelitowego

o

Bakterie chorobotwórcze

Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, patogenne szczepy Escherichia
coli

Soki i napoje owocowe i warzywne

Środowisko dla rozwoju drobnoustrojów osmotolerancyjnych i acydofilnych

o

88% węglowodanów

o

7% tłuszczu

o

5% białka

o

pH 2,4 – 5,2

Wymagania mikrobiologiczne

Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 13 stycznia 2003

o

Bezalkoholowe napoje orzeźwiające

< 0,2 komórki drożdżowej / cm

3

o

Napoje typu cola lub wyprodukowane na bazie soków owocowych

< 0,1 komórki / cm

3

Drożdże jako zanieczyszczenie soków i napojów

90% wszystkich zepsuć

Zmętnienie, osad, rozerwanie opakowań na skutek fermentacji

Soki na bazie esencji:

o

Torulopsis, Candida, Pichia, Hansenula, Saccharomyces, Haseniaspora, Dekkera

Soki warzywne:

o

Zygosaccharomyces rouxii, Z. bisporus, Z. balii, Z. lentu, Candida pelliculosa, Kloeckera

apis

Pleśnie odpowiedzialne za zepsucia soków i napojów

Zagrożenie dla napojów nisko wysycanych CO

2

i niegazowanych

o

odbarwienie

o

zmiany smaku

o

produkcja mikotoksyn

Byssochlamys fulva, B. nivea, Talaromyces sp., Eupenicillium sp.

o

Wytwarzają enzymy pektynolityczne i lipolityczne

Soki pasteryzowane:

o

Aureobasidium, Cladosporium, Penicillium

Napoje niegazowane:

o

Penicillium, Aspergillus, Mucor, Fusarium, Geotrichum

Soki zagęszczone:

o

Eurotium rubrum

Bakterie odpowiedzialne za zepsucia soków i napojów

Bakterie octowe

o

Acetobacter, Gluconobacter

o

Przetwarzają alkohol w kwas octowy

Bakterie mlekowe

o

Fermentują cukry z wytworzeniem mleczanów, etanolu, octanów, CO

2

, diacetylu,

wytwarzają śluzy

o

Lactobacillus plantarum, L. fermentum, L. paracasei, Leuconostoc mesenteroides, L.
dextranicum

Bakterie przetrwalnikujące

o

Zwiększenie kwasowości z wytworzeniem zapachu maślanego oraz gazu lub zepsucia

płasko-kwaśne bez gazu

o

Bacillus, Clostridium

Psychrofile:

o

Xantomonas, Flavobacterium, Pseudomonas

background image

o

Ich obecność świadczy o złym stanie sanitarnym wody użytej do produkcji

Alicyclobacillus acidoterrestis

Acydotermofilna przetrwalnikująca, ciepłooporna laseczka

W ilości 10

5

– 10

6

jtk/cm

3

powoduje zmętnienie, osad, zapach fenolowy

Występuje w glebie, na liściach drzew, owocach

Rośnie w pH 2,2 – 6,0, temp. 23 - 70°C

Wytwarza gwajakol i 2,6-dibromofenol (zapach dezynfekcyjny)

Szczególne zagrożenie w:

o

Surowych owocach

o

Świeżych, nie pasteryzowanych sokach

o

Przetworach pasteryzowanych:

Sokach

Przecierach

Zepsucia soków i napojów cd.

Mikroflora patogenna stanowi problem tylko w świeżych, niepasteryzowanych sokach i napojach

Zakażenia pochodzą głównie z kontaktu roślin z odchodami zwierząt

Escherichia coli, Salmonella ssp., Bacillus cereus

Produkty roślinne minimalnie przetworzone

Otrzymanie produktu o świeżym wyglądzie, wygodnego, bez dodatków chemicznych, o

podwyższonej zawartości żywieniowej, przydatnego do spożycia nie krócej niż 4-7 dni

o

rozdrobnione owoce do deserów, ciast, sałatek owocowych i warzywnych

o

obrane i pokrojone warzywa jako przekąski

o

zestawy warzyw do obróbki cieplnej lub podgrzania

Etapy produkcji

Sortowanie surowców

Czyszczenie, mycie połączone z dezynfekcją

Osuszanie

Obieranie

Cięcie, nadawanie kształtu, rozdrabnianie

Mieszanie składników, tworzenie zestawów

Utrwalanie, pakowanie, przechowywanie

Zapobieganie zepsuciu

Technologia „płotków”

o

Sumaryczne działanie wielu czynników, z których każdy oddzielnie nie jest w pełni
skuteczny

Powłoki i filmy jadalne

o

Utworzone na bazie polisacharydów, białek i tłuszczów, chronią przed dostępem tlenu

Biologiczna metoda utrwalania żywności

o

Zastosowanie kultur bakteryjnych o działaniu bakteriobójczym lub bakteriostatycznym

Mikroflora żywności minimalnie przetworzonej

Saprofity

o

G(-) bakterie, pochodzące z wody i środowiska

Patogeny

o

Escherichia coli, Salmonella Typhimurium, Salmonella Enteriditis, Clostridium botulinum,

Listeria monocytogenes, Aeromonas ssp., Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus
aureus

Wpływ warunków przechowywania

Warzywa i owoce

o

zimnolubne (0–4°C)

Szparagi, buraki, marchew

o

ciepłolubne (>7°C)

Pomidory, papryka, owoce cytrusowe

Wpływ temperatur przechowywania na rozwój mikroflory owoców i warzyw

background image

Temperat

ura [°C]

Drobnoustroje

5

Salmonella, Staphylococcus aureus, Micrococcus

3

Clostridium botulinum, Listeria monocytogenes

2

Lactobacillus sake, Leuconostoc

0

Proteus, Escherichia, Enterobacter, Serratia

-2

Yersinia enterocolitica, Aeromonas hydrophila, Listeria

monocytogenes

-4

Pseudomonas fluorescens

-5

Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Bacillus

-8

Mucor, Rhizopus

-12

Cladosporium, Cryptococcus

-18

Fusarium, Penicillium

Mrożonki owocowe i warzywne

Zamrażanie – oziębianie produktu do -30°C, a następnie przechowywanie go w komorach
chłodniczych, w temp. -20°C

Temperatura wewnątrz produktu –min. -15°C

Blanszowanie hamuje działanie enzymów zapobiegając niekorzystnym zmianom barwy, a także

powoduje zniszczenie drobnoustrojów

Tzw. żywność wygodna

Stosowanie niskich temperatur nie gwarantuje pełnego bezpieczeństwa produktu, a jedynie
wydłużenie trwałości mikrobiologicznej

Mikroflora mrożonek

Drobnoustroje chorobotwórcze i saprofityczne

o

odpowiadające za jakość zdrowotną żywności

o

rozkładające podstawowe składniki żywności

o

odpowiedzialne za jakość organoleptyczną oraz powstawanie toksycznych produktów

przemiany materii

Penicillium expansium, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella, Staphylococcus
auerus,
pleśnie, drożdże, bakterie kwasu mlekowego, octowego, enterokoki, bakterie grupy coli,
beztlenowce przetrwalnikujące

Żywność przetworzona

Konserwy owocowe i warzywne

Technologia typu:

o

Cook – chill

o

Cook – freeze

o

Sous vide

Technologia cook – chill

System produkcji i dystrybucji potraw, w którym następuje rozdzielenie między produkcją
żywności i/lub jej dystrybucją oraz przygotowaniem do spożycia

o

Przygotowanie potrawy w sposób konwencjonalny

o

Utrwalenie potrawy bezpośrednio po obróbce cieplnej przez krótkotrwałe, ale bardzo

intensywne schładzanie do temp. < 3°C

o

Składowanie do 5 dni w temp. < 3°C

Technologia cook – freeze

Polega na obróbce kulinarnej potraw lub ich składników, które następnie zamyka się w
opakowania jednostkowe, szybko zamraża do min. -18°C i przechowuje w stanie zamrożenia

Technologia sous vide

System pakowania i utrwalania stosowany przy produkcji gotowych potraw

o

Gotową potrawę zamyka się w hermetycznych opakowaniach próżniowych

o

Utrwala przez sterylizację lub pasteryzację w systemie HTST (high temperature, short
time
)

o

Do pakowania stosuje się tworzywa odporne na temperaturę (np. PET)

Konserwy

Zepsucie konserw może być skutkiem:

o

niewystarczającego zniszczenia mikroflory

background image

o

zakażenia w czasie chłodzenia (woda lub powietrze)

o

nieszczelności opakowania

o

niewłaściwych warunków przechowywania

Podział konserw opiera się na

możliwości wytwarzania toksyny

przez Clostridium botulinum

o

pH > 4,5

o

pH < 4,5

Konserwy o pH > 4,5

Utrwalane przez sterylizację (wymagane zniszczenie form przetrwalnikujących, które dobrze się

rozwijają przy tej wartości pH)

Groszek zielony, fasola szparagowa, kukurydza, szpinak, szparagi, buraki

Utrwalane przez sterylizację

Posiadają tzw. trwałość handlową

Zepsucia wywołane przez 3 grupy bakterii termofilnych

Grupa 1

Bakterie względnie beztlenowe rozkładające węglowodany (skrobię) z wydzieleniem kwasów:

mlekowego, octowego, mrówkowego

o

Powodują zepsucia płasko-kwaśne

o

Bacillus stearothemophilus, B. thermoacidurans, B. subtilis, B. megaterium, B. coagulans,
B. pumilus

Grupa 2

Bezwzględne beztlenowce sacharolityczne nie rozkładające białek

Wytwarzają duże ilości CO

2

i H

2

, powodując silny bombaż

Nie mają znaczenia w naszym klimacie

Clostridium thermosaccharolyticum

o

W temp. 55°C powoduje silny bombaż w wyniku tworzenie dużych ilości kwasów i gazów

Grupa 3

Beztlenowce przetrwalnikujące rozkładające białka z wydzieleniem H

2

S, który może reagować z

żelazem opakowań

Nie zawsze obserwuje się bombaż

Clostridium nigrificans, Cl. butyricum, Cl. sporogenes, Cl. pasteurianum,

Clostridium botulinum

Konserwy o pH < 4,5

Podział:

o

Koncentraty pomidorowe

o

Kompoty

o

Soki owocowe

o

Marynaty

Zepsucia powodują:

o

Drożdże Pichia, Kloeckera, Hanseniaspora, Candida, Saccharomyces

o

Pleśnie Penicillium, Aspergillus, Geotrichum

o

Bakterie fermentacji mlekowej Lb. plantarum, Lb. brevis, Lb. fermentum, Leuconostoc

o

Bakterie fermentacji octowej Acetobacter

o

Bacillus thermoacidurans

(Wykład 12 mikrobiologia 08.06.2011)

Surowce pochodzenia zwierzęcego

mięso zwierząt rzeźnych

mięso drobiu

ryby

mleko

jaja

Definicja mięsa

Mięso – to przeznaczone do spożycia części umięśnienia zwierząt rzeźnych

Poziom zanieczyszczenia mięsa

background image

Zależy od:

Sposobu żywienia zwierząt

Warunków hodowli

Czynników hodowlanych: wiek, płeć, genotyp

Warunki przedubojowe

Higiena uboju

Czynniki technologiczne

Transport i magazynowanie mięsa

Źródła mikroflory na mięsie

Mikroflora występująca na mięsie jest powiązana ze środowiskiem, w którym zwierze bytuje.

Mikroflora zwierząt rzeźnych:

z powierzchni skóry

z przewodu pokarmowego

Najczęściej jest to mikroflora saprofityczna, ale nierzadko także i chorobotwórcza

Nieprawidłowo przeprowadzony ubój oraz dalsze zabiegi technologiczne mogą stać się przyczyną
silnego zanieczyszczenia powierzchni mięsa

Przyczyny rozwoju drobnoustrojów w mięsie

Znaczna zawartość substancji białkowych

Prawie obojętne środowisko – pH > 6,0

Poziom higieny

Kondycja zwierząt

Mikroflora zwierząt rzeźnych

Brak drobnoustrojów w mięśniach i krwi ubitych, zdrowych zwierząt

Obecność mikroorganizmów w wątrobie, śledzionie i gruczołach limfatycznych

W przypadku zwierząt zdrowych i wypoczętych drobnoustroje są niszczone przez mechanizmy
obronne organizmu lub lokalizowane w wątrobie i śledzionie

Gdy zwierzę jest zmęczone, wtedy odporność organizmu jest mniejsza i drobnoustroje mogą
zakazić cały organizm

Przyczyny zanieczyszczenia mięsa

woda

użyta do przetwórstwa

ludzie

, nosiciele różnego rodzaju bakterii chorobotwórczych

owady i gryzonie

przebywające w nie chłodzonych pomieszczeniach ubojni

Stopień zanieczyszczenia powierzchni tuszy a trwałość mięsa

Liczba bakterii /

cm

2

Ocena higieny

mięsa

Trwałość w temp.

2°C

< 5 x 10

2

Bardzo dobra

18-20 dni

5 x 10

2

– 9,9 x

10

2

Dobra

15-17 dni

10

3

– 9,9 x 10

3

Zadowalająca

12-14 dni

10

4

- 10

5

Wystarczająca

9-11 dni

> 10

5

Zła

mniej niż 9 dni

Odporność mięsa

Mięso świeże

, po uboju, posiada naturalną odporność ograniczającą rozwój drobnoustrojów

Jest to odporność krótkotrwała, przemijająca

przez pewien czas białka zachowują przeżyciową kompleksową strukturę niewrażliwą na działanie

enzymów bakteryjnych

Czynniki wpływające na rozwój mikroflory mięsa i jego przetworów

Skład chemiczny i skład surowcowy gotowego produktu

Potencjał oksydoredukcyjny E

h

mięsa

Aktywność wody a

w

pH

Temperatura przechowywania

Rodzaj i ilość środków konserwujących

background image

Skład chemiczny i wartość energetyczna mięsa

Rodzaj mięsa

Woda

[%]

Białk

o

[%]

Tłusz

cz

[%]

Wartość

energetyczna

[kJ/100g]

Wołowina

74

15,6

7,0

520

Cielęcina

75

15,2

6,2

490

Wieprzowina

59

13,6

26,1

1 200

Kurczak

80

14,2

2,0

310

Gęś

67

10,7

19,8

840

Kaczka

71

11,4

15,0

760

Potencjał oksydoredukcyjny E

h

Zdolność układu do przyjmowania i oddawania elektronów

Wpływa na wzrost drobnoustrojów

o

Mikroflora beztlenowa rozwija się przy ujemnym E

h

, a tlenowa przy dodatnim

o

Podczas życia zwierzęcia E

h

jest bliskie 0

o

Bezpośrednio po uboju następuje duży wzrost E

h

co ogranicza rozwój bakterii,

następnie spadek w warstwach wewnętrznych (-60 do -150mV), a wzrost w
zewnętrznych ze względu na kontakt z tlenem atmosferycznym (do +200mV)

Wpływ aktywności wody

Mięso świeże a

w

: 0,98 – 0,99

o

Warunki korzystne do rozwoju wszystkich drobnoustrojów

Dodatek soli, konserwantów czy suszenie pozwala na obniżenie a

w

do wartości 0,85

o

jest to tzw. żywność o pośredniej a

w

(IMF), która jest trwała i nie wymaga dodatkowej

obróbki termicznej

Żywność typu SSP – aktywność wody 0,95

o

produkty o tzw. trwałości półkowej, które należy poddać łagodnej obróbce termicznej

Produkty o a

w

0,95 – 0,85

o

Bakterie chorobotwórcze i gronkowce enterotoksyczne, ale ograniczona produkcja

enterotoksyn

Wpływ pH

Mięso świeże: 7 – 5,5

o

Odpowiednie dla rozwoju licznej mikroflory

o

Związane z warunkami przedubojowymi

Po uboju: spadek pH na skutek powstawania kwasu mlekowego z glikogenu

o

Zahamowanie rozwoju mikroflory gnilnej

Im niższe pH tym większa trwałość mięsa

Wydłużenie lag fazy oraz czasu generacji drobnoustrojów

Wpływ temperatur przechowywania

Temperatura chłodnicza <10°C i niska wilgotność:

o

Rozwój pleśni Aspergillus, Cladosporium, Penicillium, Thamnidium, Mucor,
Sporotrichum

o

Rozwój drożdży Torula, Candida

Temperatura chłodnicza i duża wilgotność względna

o

Rozwój bakterii psychrofilnych Flavobacterium, Pseudomonas, Acinetobacter,
Alcaligenes

o

Proces gnicia powierzchniowego, 90% stanowi Pseudomonas

Wpływ warunków zewnętrznych na rozwój drobnoustrojów

Wilgotność powietrza

o

> 90%: wyraźne nasilenie szybkości wzrostu drobnoustrojów

o

> 95%: niezwykle gwałtowny rozwój mikroflory

temperatura otoczenia

o

20 - 40°C – intensywny rozwój drobnoustrojów mezofilnych, które prowadzą procesy

gnilne

background image

Szybkość penetracji

Odbywa się wzdłuż kości

o

Bakterie paratyfusu: 2-3 dni, do 14cm

o

Saprofity: 4 – 5cm

o

Pleśnie: 1 – 2cm

Zależy od temperatury otoczenia

Pseudomonas fluorescens

o

W temp. 5°C dociera w głąb mięsa na głębokość 20 mm po 5 dniach

o

W temp. 30°C taką samą głębokość osiąga po 24h

Dla zapewnienia dobrych cech organoleptycznych i wymaganej jakości mikrobiologicznej

korzystne jest przetrzymywanie mięsa do czasu osiągnięcia pH < 6,3 w temp. wyższej niż 11°C

Dalsze dojrzewanie przeprowadzane jest w temperaturze 3,5°C

Mrożenie mięsa

Powoduje śmierć części bakterii, pozostałe ulegają uszkodzeniu i przechodzą w stan anabiozy,
inne przeżywają ten proces

Im szybciej prowadzony jest proces mrożenia tym mniej bakterii ginie

Mrożenie w -29°C – nieznaczna redukcja liczby mikroflory mezofilnej i psychrotrofowej

Podczas przechowywania w -30°C dominują pałeczki Pseudomonas, Aeromonas, Vibrio

Rozmrażanie w temp. 40°C – rozwój pałeczek z rodziny Enterobacteriaceae i gronkowców

Bakterie występujące na mięsie

Pseudomonas

Alcaligenes

Escherichia

Micrococcus

Streptococcus

Proteus

Clostridium

Pleśnie występujące w mięsie świeżym

Mucor

Rhizopus

Penicillium

Aspergillus

Cladosporium

Drożdże występujące w mięsie świeżym

Candida

Rhodotorula

Saccharomyces

Torulopsis

Bakterie chorobotwórcze występujące w mięsie świeżym

Salmonella – do 55% tusz

Yersinia enterocolitica

E coli O157:H7

Clostridium perfringens

Listeria monocytogenes

Liczba tych bakterii w mięsie jest zwykle mała, ale przy przechowywaniu w temp. chłodniczych

bakterie mogą się namnażać

Mogą pochodzić z zanieczyszczonych pasz

Mięso pakowane

Rodzaje opakowań:

o

Folia gazoszczelna

o

Próżnia

background image

o

Atmosfera modyfikowana

Grupy drobnoustrojów:

o

Beztlenowce

o

Psychrofile – przy 1,5% tlenu

o

Mikrokoki

o

Bakterie fermentacji mlekowej Lb. plantarum - w opakowaniach hermetycznych (<1%
tlenu, 10-20% CO

2

)

o

E. coli, Salmonella spp., Clostridium sporogenes, Staphylococcus aureus, Clostridium
botulinum, Campylobacter

Najkorzystniejsze efekty przedłużania trwałości mięsa uzyskuje się przy zastosowaniu mieszaniny
gazów CO

2

, N

2

, H

2

Mikroflora kiełbas

Proces produkcyjny ogranicza rozwój mikroflory

o

Mięso peklowane lub solone poddane pieczeniu, suszeniu lub parzeniu

Produkt gotowy może być źródłem:

o

Staph. aureus, Listeria monocytogenes, E.coli, Salmonella

Zakażenie może nastąpić podczas:

o

peklowania: ziarniaki, G(-) pałeczki, G(+) laseczki przetrwalnikujące

o

rozdrabniania: bakterie psychrofilne i chorobotwórcze

o

dodatku przypraw: mikroflora ciepłooporna

Wędliny

Produkty gotowane, nie powinny zawierać mikroflory wegetatywnej

Źródła zakażeń:

o

Silnie zanieczyszczony surowiec

o

Przyprawy

o

Osłonki naturalne: ziarniaki, G(-) pałeczki, laseczki gnilne tlenowe i beztlenowe

o

Krojenie, porcjowanie, pakowanie: mikroflora tlenowa

o

Przechowywanie: psychrofile (0°C), Enterobacteriaceae (temp. wyższe)

Psucie się mięsa

Podczas przechowywania mięsa i jego przetworów, w wyniku rozwoju niepożądanej mikroflory
następują nienaturalne zmiany:

o

Barwy

o

Zapachu

o

Konsystencji

Bakterie wykorzystują kolejno:

o

ATP

o

Wolne aminokwasy

o

Cukry

o

Białka i nukleotydy

Pierwsze ulegają rozkładowi sacharydy łatwo przyswajane przez:

o

bakterie tlenowe

: Pseudomonas, Micrococcus

o

pleśnie i drożdże

Drobnoustroje wydzielają wodę i CO

2

Przy braku lub ograniczeniu tlenu gromadzą się

kwasy organiczne

wytwarzane przez bakterie –

tzw. gnicie kwaśne, powstaje zapach kwaśny

Gnicie mięsa

Gnicie

to rozkład białek pod wpływem drobnoustrojów

o

gnicie powierzchniowe: Bacillus, E. coli, Klebsiella, Pseudomonas

o

gnicie głębokie: Clostridium

Efekt rozkładu- zapach gnilny, amoniakalno – stęchły (NH

3

, H

2

S, indol, merkaptany)

Etapy gnicia

Pierwsze atakują bakterie tlenowe, szybko zużywają tlen i stwarzają warunki do rozwoju
beztlenowców

o

ziarniaki i pałeczki

Po nagromadzeniu zasadowych produktów rozpadu białek wzrasta pH mięsa do wartości 7,6 – 8,0

background image

o

pałeczki

Następuje dalszy wzrost pH do około 8,6, a następnie spadek do 7,5 spowodowany
wytwarzaniem siarkowodoru

o

laseczki Clostridium

Rozkład tłuszczów

Stopniowa hydroliza tłuszczów, pod wpływem

lipaz

, do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu.

Uczestniczą

:

o

Pseudomonas

o

Micrococcus, Sarcina

o

Bacillus

o

Flavobacterium, Alcaligenes, Serratia, Proteus, Escherichia, Enterobacter

o

Drożdże – Candida, Torula, Rhodotorula

o

Pleśnie – Geotrichum lactis, Cladosporium butyricum

Organoleptyczne psucie się mięsa

Oznaki zepsucia to zmiany barwy i zapachu

Wyczuwalne zmiany zapachowe

o

2 x 10

6

komórek / cm

2

Bardzo silny zapach psującego się mięsa:

o

1 x 10

7

komórek / cm

2

Typowy zapach gnilny powodują obecne związki organiczne, np:

o

amoniak, siarkowodór, merkaptan

Zmiany barwy i zapachu

Zmiany barwy i zapachu

o

Zielona: Lb. viridescens, paciorkowce zieleniejące

o

Żółta: Flavobacterium, Micrococcus

o

Brunatna: Chlorobacterium lividum

o

Czerwona: Serratia marcescens

o

Niebieska: Pseudomonas syncyanea, Bacterium cyanogenum

o

Czarna: Cladosporium, Thamnidium, Sporotrichum

o

„Świecenie mięsa”: Pseudomonas fluorescens, Ps. phosphorescens, Acinetobacter
luminescens

Zmiany konsystencji

Wady występujące w produktach mięsnych:

o

Ciągliwość farszu kiełbas: Bacillus subtilis

o

„Zdrożdżenie” kiełbas: nadmierny rozwój drożdży Candida, Torulopsis, Debaryomyces

Rozmiękanie tkanki

Mazistość konsystencji

Ciągliwość w zalewach konserw i marynat

Mikroflora ryb i owoców morza

Ogólna liczba bakterii na powierzchni i wewnątrz:

o

10

2

– 10

7

jtk / cm

3

śluzu

o

Pseudomonas

o

Vibrio

Najwięcej bakterii znajduje się w przewodzie pokarmowym ryb 10

3

– 10

8

/ g

Skorupiaki i owoce morza – taka sama mikroflora jak ryb

o

Odżywianie poprzez filtrację sprzyja gromadzeniu się bakterii Vibrio cholerae, Staph.
aureus, E. coli, Str. putrefaciens, Pseudomonas
ssp., przetrwalników Cl. botulinum,
patogennych szczepów Candida i Cryptococcus

Ryby – mikroflora patogenna

Ryby morskie i słodkowodne

:

o

Clostridium botulinum typ E i A, C, F

toksyna wytwarzana po śmierci zwierzęcia

o

Staphylococcus aureus

background image

o

Shigella flexnerii

o

Salmonella Enteritidis – zanieczyszcza ryby morskie i przybrzeżne (ujścia kanalizacji)

Surowe i niedogotowane ryby:

o

Pseudomonas aeruginosa

o

Aeromonas

o

Vibrio (cholerae, parahaemolyticus)

Mikroflora patogenna ryb

Do 70% ziarniaków w zależności od środowiska

o

Gronkowce chorobotwórcze jako zanieczyszczenia po połowie

o

Micrococcus, Campylobacter

Dominują bakterie gnilne Pseudomonas, Aeromonas, Vibrio

Ryby hodowlane – zanieczyszczone pasze

Wtórne zakażenie psychrofilnymi pałeczkami, ziarniakami, laseczkami tlenowymi i pałeczkami

grupy coli:

o

lód do chłodzenia, skrzynki, ładowanie, pokład

Drób

Charakteryzuje się nosicielstwem różnej mikroflory patogennej:

o

Salmonella

o

Campylobacter jejuni

o

Staphylococcus

o

Escherichia coli

o

Clostridium perfringens

Przenoszone przez: pióra, skórę, układ pokarmowy w czasie przemysłowego uboju

Zakażenia pochodzą najczęściej z jaj wylęgowych i środowiska po wylęgu piskląt

Zanieczyszczenia drobiu

oparzanie - 60°C zabija Enterobacteriaceae, ale uszkadza naskórek

mechaniczne usuwanie pierza

patroszenie – uszkodzenie jelit i wydostanie treści

mycie i chłodzenie tuszek

Drób – wymagania

ogólna liczba drobnoustrojów

do 10

5

jtk / cm

2

bakterie z grupy coli

do 10

2

jtk / cm

2

lub miano coli poniżej 0,01

pałeczki Salmonella

– nb / cm

2

bakterie proteolityczne

– mniej niż 10

3

jtk / cm

2

Drób

Przy przechowywaniu w temp. chłodniczej bardzo szybko wzrasta liczba bakterii psychrofilnych
(Pseudomonas)

Zakażenie tuszek drobiowych pałeczkami

Salmonella dochodzi do 90%

Często zakażone są gronkowcami koagulazododatnimi

Jaja konsumpcyjne – jaja kurze

Na powierzchni skorupy jaja drobnoustroje osadzają się w czasie przechodzenia przez kloakę lub
w czasie składania

Niektóre drobnoustroje chorobotwórcze mogą lokalizować się w żółtku.

Liczba drobnoustrojów

na całej skorupie jaja po złożeniu waha się

10

4

- 10

6

Trwałość

jaj świeżych (30°C) wynosi co najmniej 14 dni.

Zatrucia Salmonella

Bakterie chorobotwórcze:

o

Salmonella

o

Staphylococcus

o

Shigella

Potrawy z dodatkiem jaj będące przyczyną zatruć Salmonella

o

Kremy cukiernicze

o

Lody

background image

o

Ciasta

o

Majonezy

Produkty te nie są poddawane obróbce termicznej, co powoduje, że Salmonella zawarta w jajach
dobrze się namnaża w produkcie

Zakażenie jaj Salmonella

Obecność Salmonella stwierdza się na:

3,0 – 0,21% jaj kurzych

Jaja kacze

zawierają bardzo często Salmonella i dlatego w większości krajów świata obowiązują

przepisy zabraniające wprowadzenie tych jaj do obrotu w stanie świeżym

Mleko surowe

Poziom pH świeżego mleka wynosi 6,5

o

ogólna liczba drobnoustrojów > 10

4

/ cm

3

Dominujące grupy drobnoustrojów

o

50 – 70% to Micrococcus

o

saprofityczne gronkowce

o

bakterie z grupy coli

o

Pseudomonas

o

bakterie przetrwalnikujące


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
mikro wd 1 12
mikro wd 1 12
Mikro wyk.12, EKONOMIA, MIKROEKONOMIA, mikroekonomia
Dietetyka wd 12,13 Miażdzyca
mikro lek 12
wd 1-12 13 14, Semestr V, Projektowanie technologiczne
ćw mikro 10 12 2012
Dietetyka wd 12,13 Miażdzyca
EGZAMIN PRAKTYCZNY 12 2013 Mikro
MIKRO egz testowe 12 warto! moje
mikro 12
mikro 2P1 cw10 11 12
mikro-2P1-cw10-11-12
mikro 2P1 cw10 11 12 zadania
Zadania na cwiczenia 17.12.2014, Mikroekonomia I, Garbicz, mikro I Garbicz Dzierzek
ćw mikro 3 12
12 MIKRO WYK R CZ WYTW
mikro, 12, 1

więcej podobnych podstron