BAKTERIE
DROŻDŻE
GRZYBY STRZĘPKOWE
BAKTERIE
Należą do królestwa Procaryota i są organizmami jednokomórkowymi. Ze względu na wyniki barwienia metodą Grama dzieli się bakterie na Gram dodatnie i Gram ujemne.
Kształt i wielkość komórek zależy od rodzaju bakterii, wieku, warunków hodowli, rodzaju i składu chemicznego podłoża, temperatury inkubacji, czasu trwania hodowli, mutacji jakim podlegają wszystkie organizmy żywe….Jednak w określonych, stałych warunkach i na podłożach standardowych komórki danego gatunku mają zawsze określony kształt.
Komórka bakterii składa się ze ściany komórkowej, błony cytoplazmatycznej, cytoplazmy i pełniącego rolę jądra - nukleoidu. W cytoplazmie mogą znajdować się wakuole oraz złożony ze związków organicznych lub nieorganicznych materiał zapasowy.
Nukleoid bakterii zbudowany jest z kolistej cząsteczki dwuniciowego DNA, jednak niektóre właściwości kodowane są nie przez nukleoid, a przez plazmidy. Są to samoreplikujące się koliście zamknięte cząsteczki DNA, które determinują np. oporność bakterii na antybiotyki.
Cytoplazma jest środowiskiem ,w którym umiejscowione są struktury biologicznie czynne (nukleoid, plazmidy, rybosomy, mezosomy, materiał zapasowy). Ma ona charakter koloidu i jest wodnym roztworem związków wielkocząsteczkowych, soli mineralnych, cukrów prostych, aminokwasów, kwasów tłuszczowych, związków wysokoenergetycznych jak ATP, ADP…
Rybosomy składają się w 60% z RNA i 40% białek złożonych, głównie zasadowych. Stanowią centra syntezy białek w komórce.
Błona cytoplazmatyczna jest trójwarstwową strukturą zbudowaną z białek (50 - 75%) i lipidów ( 20 - 35%). Stosunek białek do lipidów zależy od gatunku i od fazy wzrostu hodowli bakterii. Jest obszarem tworzenia energii i centrum replikacji DNA, w wyniku ,której powstają dwie nicie - macierzysta i nowa. Przez półprzepuszczalną błonę regulowany jest pobór składników pokarmowych i usuwanie produktów przemiany materii.
Ściana komórkowa określa kształt komórki i stanowi barierę ochronną przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi. Jest przepuszczalna dla substancji niskocząsteczkowych jak np. sole mineralne, ale nie jest półprzepuszczalna. Ściana komórkowa jest zbudowana głównie z mureiny ( peptydoglikan ). Niektóre bakterie (głównie pasożyty i wodne) wytwarzają na zewnętrznej powierzchni ściany komórkowej przepuszczalne osłonki o różnym składzie chemicznym (otoczki lub śluzy).
Część bakterii charakteryzuje się posiadaniem narządów ruchu - są to rzęski (zbudowane z białka, lekko skręcone spirale o równej grubości, ale niekiedy wielokrotnie dłuższe od komórki bakteryjnej. Z tej przyczyny wyróżniamy bakterie - jednorzęse, czuborzęse i okołorzęse.) lub nitkowate wyrostki fimbrie (pile) - sztywne, nie skręcone i krótsze od rzęsek (Komórki bakteryjne mogą posiadać jedną fimbrię lub tysiące rozmieszczonych dookoła komórki).
Bakterie dzielimy ze względu na:
a) kształt
- ziarniaki występują w formie pojedynczej, dwoinek, formie czterokomórkowej, jako pakietowce, paciorkowce lub gronkowce.
-formy cylindryczne:
pałeczki, krótkie twory nieco dłuższe niż szersze
laseczki, walcowate i mogące mieć długość przekraczającą 20 - sto krotnie szerokość komórki
maczugowce
wrzecionowce
prątki
b) metodę barwienia Grama
Różnice w budowie ściany komórkowej, głównie w zawartości mureiny decydują o tym czy dane bakterie są Gramdodatnie, czy Gramujemne.
W wyniku reakcji barwnik przenika przez osłony komórkowe, atom jodu zastępuje chlor w cząsteczce barwnika tworząc duże fioletowe agregaty wewnątrzkomórkowe. W przypadku komórek z dużą warstwą mureiny i w skutek częściowego odwodnienia ściany komórkowej barwne kompleksy zostają zatrzymane wewnątrz komórki (bakterie Gramdodatnie). Z bakterii Gramujemnych następuje wypłukanie fioletowego kompleksu, a zastosowanie następnie fuksyny pozwala zabarwić te drobnoustroje na kolor czerwony.
c) zdolność ruchu
Tutaj czynnikiem różnicującym jest posiadanie lub nie, narządu ruchu.
d) ze względu na warunki bytowania
tlenowce -bezwzględne i względne
beztlenowce -bezwzględne i względne
Bakterie rozmnażają się zarówno bezpłciowo jak i w sposób płciowy. Ten pierwszy to rozszczepianie - prosty podział komórki, tzn. z jednej komórki macierzystej powstają dwie komórki potomne. Namnażanie się bakterii przebiega zgodnie z postępem geometrycznym.
Ten drugi występuje w określonych szczepach jednego gatunku bakterii, które łączą się w pary zróżnicowane płciowo. Wystąpić tu mogą następujące mechanizmy:
1) Koniugacja to przeniesienie dziedzicznych cech szczepu dawcy na szczep biorcy przez bezpośredni kontakt w parach.
2) Transformacja - przekazanie cech genetycznych biorcy poprzez uwolniony do środowiska DNA dawcy bez łączenia się komórek w pary.
3) Transdukcja - gdzie DNA przenoszone jest przez tzw. fagi łagodne ze szczepu dawcy na szczep biorcy.
Niewielki procent bakterii ma możliwość wytwarzania przetrwalników (endospor) w niesprzyjającym środowisku. Cechę tę wykazują np. bezwzględne lub względne tlenowce z rodzaju Bacillus, bezwzględne beztlenowce z rodzaju Clostridium. Jest to cecha genetycznie uwarunkowana. Ułożenie przetrwalnika w komórce może być biegunowe, podbiegunowe lub centralne.
Przetrwalniki (spory) bakterii wykazują znacznie większą oporność na niesprzyjające warunki środowiskowe niż komórka wegetatywna, a wytworzona endospora zachowuje zdolność do wykiełkowania przez czas nieokreślony.
Nieliczne bakterie wytwarzają innego rodzaju formy przetrwane: cysty i egzospory. Egzospory powstają w wyniku pączkowania komórki wegetatywnej bakterii wykorzystujących metan. Cysta to przekształcona cała komórka wegetatywna po wyczerpaniu składników odżywczych.
Bakterie w żywności mogą być podstawą w procesach technologicznych, ale także i przyczyną bardzo poważnych chorób. Znajdują się tutaj zarówno gatunki saprofityczne jak i chorobotwórcze lub względnie chorobotwórcze.
Mikroorganizmy mogą być przyczyną powstawania wielu wad technologicznych żywności rozpoczynając od procesów gnilnych aż do powstawania zapleśnień. Zmiany mikrobiologiczne zachodzące w produktach mogą przyczyniać się do powstania zatruć pokarmowych i inwazji bakteryjnej, jako zakażenie pierwotne powstające ze skażonych surowców i zakażenie wtórne wywołane wadliwym procesem technologicznym lub niewłaściwymi warunkami dystrybucji i magazynowania.
Natomiast bakterie fermentacji mlekowej spełniają inną rolę. Należą tu organizmy bakteryjne, których wspólną cechą jest zdolność do wykorzystywania różnych cukrów w beztlenowym procesie fermentacji mlekowej i przy współudziale enzymów wytwarzany jest kwas mlekowy (w ilości 0,8 - 3% zależnie od szczepu). Powstający kwas mlekowy oraz malejące pH hamuje rozwój bakterii gnilnych i masłowych. Kwas mlekowy jest przyswajalny przez organizm człowieka i zwierząt i odgrywa korzystną rolę w przyswajaniu jonów Ca2+ i Fe2
DROŻDŻE
Są grzybami mikroskopowymi i nie zawierają chlorofilu. Wyróżnia się tutaj zarówno pasożyty jak i saprofity.
Posiadają wykształcone jądro komórkowe otoczone od reszty cytoplazmy otoczką jądrową, należą więc do Królestwa Eucaryota.
Pod względem systematycznym należą do grzybów. Dzieli się je na dwie podgrupy: tworzące i nie tworzące zarodniki. Są to organizmy jednokomórkowe, które czerpią swoją energię:
●w obecności tlenu przez oddychanie - warunki aerobowe
●przy braku tlenu przez fermentację -warunki anaerobowe. W tym przypadku za pomocą kompleksu enzymów ( zymazy) rozkładają one glukozę, fruktozę, galaktozę i mannozę na alkohol etylowy i dwutlenek węgla, tworząc również energię niezbędną do prowadzenia procesów życiowych.
W skład komórki drożdżowej wchodzi:
ściana komórkowa
błona cytoplazmatyczna
cytoplazma
jądro
jąderko
wodniczki
rybosomy
mitochondria
reticulum endoplazmatyczne
substancje zapasowe
Komórki mogą mieć kształt kulisty, elipsoidalny, cytrynkowaty, cylindryczny, nitkowaty.
W zależności od rasy drożdże rozmnażają się przez:
●pączkowanie - na powierzchni komórki wytwarza się pączek, który po osiągnięciu odpowiedniego rozmiaru może się od niej oderwać
●podział poprzeczny komórki (rozszczepianie)
●zarodnikowanie
●płciowo - mechanizm koniugacji. Komórki biorące udział w procesie płciowym wytwarzają biologicznie czynne związki przypominające hormony, są to feromony i pod względem chemicznym są to oligopeptydy tworzące kompleksy z polisacharydami w różnych proporcjach. Wydzielanie feromonów powoduje silną aglutynację płciową populacji komórek o przeciwnych typach koniugacyjnych z równoczesnym zahamowaniem fazy rozwoju komórek, a następnie uruchomienie procesu koniugacji.
Drożdże są organizmami mało wymagającymi. Posiadają zdolność wykorzystywania podłóż o ubogim składzie. Po odpowiedniej obróbce są dobrze przyswajalne przez zwierzęta, stanowią cenne źródło białka i witamin, szczególnie z grupy B. Głównie są jednak wykorzystywane w przemyśle piekarniczym, browarniczym, gorzelniczym i winiarskim. I z tego też względu dzieli się je odpowiednio na gorzelnicze, browarnicze, piekarskie, winiarskie i paszowe.
Drożdże biorą również udział w produkcji kumysu i kefiru - mlecznych napojów fermentowanych. Wykorzystywane w tych reakcjach gatunki żyją w układzie symbiotycznym z bakteriami fermentacji mlekowej, dostarczając aminokwasów i witamin z grupy B oraz biorąc udział w kształtowaniu niektórych własności organoleptycznych kefiru.
Jednakże drożdże mogą również stanowić zanieczyszczenia mikrobiologiczne we wszystkich gałęziach przemysłu spożywczego. Mogą zostać wprowadzone wraz z surowcem jako zanieczyszczenie pierwotne lub wtórne, jeśli pochodzą z powietrza lub personelu.
GRZYBY STRZĘPKOWE
Potocznie nazywa się je pleśniami, są to organizmy wielokomórkowe, cudzożywne (niektóre gatunki żyją w symbiozie z żywicielem inne są pasożytami). Zalicza się je do plechowców, tzn. że ich ciało nie jest zróżnicowane na korzeń, łodygę i liście. Komórka ma wyraźnie ukształtowane jądro komórkowe. Ściana komórkowa zbudowana z chityny (aminocukier}, glukanu, lipidów i białek jest gruba stosunkowo sztywna. Plecha grzybów zbudowana jest z rozgałęzionych tworów zwanych strzępkami. Strzępki grzybów niższych nie są podzielone i stanowią wielojądrową komórkę, a strzępki grzybów wyższych poprzedzielane są ścianami poprzecznymi tworząc jedno - ,dwu -, lub wielojądrowe komórki.
Grzyby strzępkowe mają małe wymagania pokarmowe przy równoczesnej duże zdolności przystosowania się do środowiska. Wykazują wzrost w obecności tlenu. Przemiana materii przez grzyby jest bardzo intensywna ( w ciągu 24 godzin masa grzybni może się zwiększyć ok. dziewięć razy w stosunku do masy wyjściowej). Wytwarzają bardzo zróżnicowane produkty przemiany materii, od substancji antybiotycznych po związki toksyczne dla roślin, zwierząt i człowieka.
Mogą się rozwijać w dużym zakresie temperatur, od (- 10)ºC do (+55)ºC.
Rozmnażają się przez zarodniki lub płciowo. Zarodnik jest formą morfologiczną pleśni, w której zostały zwolnione wszystkie przemiany metaboliczne materii oraz charakteryzuje się niską zawartością wody. Natomiast w rozmnażaniu płciowym biorą udział w zależności od gatunku gamety jedno lub różnoimienne.
W wysokich temperaturach i przy wysokiej wilgotności rozwijają się m.in. pleśnie. Uszkodzenia mechaniczne płodów rolnych sprzyjają infekcji. Zakażenie może powstać przed i podczas zbioru, a także w trakcie składowania w magazynach. Mikotoksyny są produktami wtórnego metabolizmu niektórych grzybów strzępkowych (pleśni). Zalicza się je do naturalnych zanieczyszczeń żywności lub surowców, które są wykorzystywane do jej produkcji. Spośród ponad 300 mikotoksyn najbardziej poznane zostały aflatoksyny, ochratotsyna A, trichoteceny. Mikotoksyny przyjmowane są do organizmu zwierząt i człowieka drogą pokarmową. Skutki ich występowania w żywności i w paszach to - zatrucia ostre o zróżnicowanym przebiegu oraz zatrucia przewlekłe. Te ostatnie są efektem bardzo małych dawek mikotoksyn przyjmowanych z pożywieniem przez długi okres czasu. Uważa się również, że choroby nowotworowe są spowodowane tymi czynnikami.
Aflatoksyny
Głównym producentem aflatoksyn jest Aspergillus flavus. Wyróżniamy kilkanaście aflatoksyn m.in. B1, B2, G1, G2. Występują one w żywności pochodzenia roślinnego, zwłaszcza narażone są tutaj - orzeszki arachidowe, zboże, ryż, kukurydza, ziarno kakaowe. Skażone bywają: masło arachidowe, pieprz, papryka, suszone owoce np. figi. W warunkach klimatu tropikalnego produkty roślinne mogą ulec porażeniu grzybami, a w konsekwencji skażeniu aflatoksynami. W klimacie umiarkowanym zdarza się to rzadko, ale mikotoksyny mogą znajdować się w produktach pochodzących z importu.
Pasze skażone aflatoksynami stanowią zagrożenie dla człowieka. Odmiany B1 i B2 oraz M1 i M2 przechodzą do mleka w postaci metabolitów. Aflatoksyna B1 może kumulować się w jajach i mięsie.
Aflatosyna B1 jest przyczyną:
●ostrego zapalenia i raka wątroby,
●niektórych postaci raka przełyku,
●zespołu Rey'a (Encefalopatia połączona ze zwyrodnieniem tłuszczowym trzewi. Choroba z ciężkim przebiegiem atakująca dzieci. Towarzyszy jej gorączka, drgawki, zaburzenia świadomości. Śmiertelność rzędu 81%).
●kwashiorkor (choroba małych dzieci przebiegająca z obrzękami, zmianami skórnymi, stłuszczeniem wątroby i depigmentacją włosów).
Doświadczalnie stwierdzona została wysoka hepatotoksyczność aflatoksyn. Doustnie stosowana aflatoksyna B-1 powodowała raka wątroby u wszystkich przebadanych doświadczalnie gatunków zwierząt.
Badania przeprowadzone na zwierzętach doświadczalnych udowodniły wysokie właściwości kancerogenne aflatoksyn. Wraz ze wzrostem stężenia aflatoksyny B-1 wzrasta częstotliwość występowania raka wątroby i w coraz krótszych odcinkach czasu obserwujemy pojawienie się pierwszych nowotworów u zwierząt doświadczalnych.
Ochratoksyny
Ochratoksyna A wytwarzana jest przez szczepy grzybów Aspergillus ochraceus i niektóre Penicillia. Grzyby te często występują w zbożach i żywności z nich produkowanej (pieczywo, produkty zbożowe) w klimacie umiarkowanym i chłodnym. Obecność tej ochratoksyny w surowicy krwi ludzi w Polsce jest dowodem jej obecności w diecie.
Ochratoksyna A i aflatoksyny wykrywane są w surowcach źle wysuszonych i składowanych w nieodpowiednich warunkach temperatury i wilgotności. Zboża gorszej jakości przeznaczane są na cele paszowe. Pasze zatem są częstym źródłem tych zanieczyszczeń. Po podaniu zwierzęciu skażonej paszy dochodzi do kumulacji mikotoksyn w mięsie, narządach i krwi, najczęściej trzody chlewnej. Może to stanowić jej źródło w przetworach mięsnych wyprodukowanych z udziałem podrobów. Ochratoksyna A została wykryta również w winach, piwie, soku winogronowym oraz kawie naturalnej i palonej, ale także w sosie sojowym.
Działanie toksyczne tej mikotoksyny to przede wszystkim uszkodzenia nerek i choroby z tym związane.
Trichoteceny
Są wytwarzane przez grzyby należące do rodzaju Fusarium. Fusaria atakują zbiory na polach najczęściej we wczesnym stadium wegetacji roślin głównie zbóż. Znajdują się, więc w paszach dla zwierząt w klimacie chłodnym i umiarkowanym. W efekcie ich kumulacji w organizmie człowieka obserwuje się bóle brzucha, głowy, wymioty, biegunki. Mogą również powodować raka przełyku.
Spożycie żywności i karmienie paszą zwierząt zawierającą trichoteceny powoduje zanik apetytu, nudności, a w skutek silnego zatrucia - śmierć z głodu.
Patulina
Ma silne właściwości przeciwbakteryjne. Występuje głównie w jabłkach porażonych mokrą lub brunatną zgnilizną. Przetwory wyprodukowane na bazie owoców porażonych zawierają w sobie wykrywalne ilości patuliny. Patulina charakteryzuje się wysoką toksycznością: zwiększa przepuszczalność naczyń krwionośnych, hamuje diurezę i uszkadza wątrobę.
Patulina łatwo reaguje z białkami i kwasami nukleinowymi, jest też podatna na działanie enzymów trawiennych, co z kolei wpływa na zmniejszenie niebezpieczeństwa zatrucia pokarmowego.
Mikotoksyny uważane są za substancje potencjalnie rakotwórcze dla człowieka, których nie można jednak całkowicie wyeliminować. Zatem należy ich występowanie ograniczyć do możliwie najniższego poziomu.
Biorąc pod uwagę wyżej przedstawione statystyki ważne wydaje się zwracanie szczególnej uwagi na to by nie spożywać produktów spleśniałych, również w przechowalnictwie i dystrybucji żywności nie należy dopuszczać się zaniedbań, które mogłyby stwarzać warunki dogodne dla rozwoju niechcianych i szkodliwych dla człowieka gatunków pleśni.
6