Перечислите факторы влияющие на развитие микробов: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена

Физические факторы внешней среды, оказывающие влияние на микроорганизмы

Среди факторов внешней среды наибольшее значение для микроорганизмов имеют физические факторы, к которым относятся температура, свет и другие виды лучистой энергии, влажность, механические воздействия и т. д. Эти факторы могут благоприятствовать или же препятствовать развитию микробов.

При воздействии каждого физического фактора различают три кардинальные точки: минимум, оптимум и максимум. Минимум означает наименьшее значение любого фактора, ниже которого развитие микроба невозможно, оптимум — наиболее благоприятные условия и максимум — наиболее высокое значение фактора. Развитие микроорганизма возможно между максимальными и минимальными пределами (границами), вне которых жизнь данного организма невозможна. При наилучших (оптимальных) условиях все процессы жизнедеятельности этого организма протекают наиболее интенсивно.

Если же хотя бы один фактор будет находиться ниже минимума, организм не сможет развиваться даже при оптимальном значении всех остальных факторов среды.

Температура.

Важнейшим физическим фактором внешней среды является температура. Она определяет скорость размножения микроорганизмов, а также интенсивность протекания химических реакций процессов обмена веществ в клетках. При переходе к крайним температурам жизненные процессы сначала замедляются, а затем или совсем приостанавливаются и жизнь переходит в скрытую форму, или вообще прекращаются.

О влиянии температуры чаще всего судят по росту и размножению микробов. Для каждого микроорганизма можно определить кардинальные температурные точки. Оказалось, что границы жизни в мире микробов гораздо шире, чем у животных и растений. Они лежат в области от нескольких градусов ниже нуля до 70-90 °С.

Широкие температурные пределы жизни имеют огромное значение для микроорганизмов. Они позволяют развиваться микрофлоре на поверхности земного шара в районах, резко различающихся своими климатическими условиями. Температурные пределы довольно широки и для отдельных видов микроорганизмов (табл. 1).

Таблица 1. Температурные пределы роста некоторых микроорганизмов.

Микроорганизмы

Температура, °С

минимум

оптимум

максимум

Светящиеся бактерии северных морей

0

20

38

Пневдомонас

0-5

10-20

25-35

Бациллус субтилис (сенная палочка)

6

30

57

Бациллус антрацис (палочка сибирской язвы)

12

37

45

Туберкулезная палочка

30

37,5

42

Термофильные бактерии

40

60

72

По отношению к температурным условиям микроорганизмы делят на три группы: психрофилы, мезофилы и термофилы.

Психрофилы — холодостойкие микроорганизмы, способные размножаться и проявлять химическую активность при низких температурах. При этом степень холодостойкости разных микроорганизмов различна. Психрофильные микробы представляют опасность для продуктов, находящихся в холодильниках. Среди психрофильных микроорганизмов известны палочковидные бактерии, микрококки, плесневые грибы. Порча охлажденных продуктов связана главным образом с размножением психрофильных бактерий семейства Псевдомонас и Ахромобактер. Некоторые психрофилы способны к размножению даже при температуре от -5 до -9 °С, образуя на продуктах сначала отдельные колонии, а затем слизистые пленки.

Мезофилы — широко распространенные формы микроорганизмов, имеющие оптимум около 30 °С, минимум около 0 °С и максимум 42 °С. Среди них известны многие вредные для пищевой промышленности микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов, а также полезные.

Термофилы — теплолюбивые микроорганизмы с оптимумом 50-60 °С, минимумом 30 °С и максимумом около 70-85 °С.

Они могут развиваться в местах с повышенной температурой: в горячих источниках, в верхних слоях почвы жарких стран, в самосогревающихся скоплениях навоза, влажного сена, зерна и др. Среди термофилов известно много возбудителей порчи пищевых продуктов, например в сахарном, консервном и рыбном производствах.

При таком делении микроорганизмов остается еще несколько дополнительных групп. Примером могут служить патогенные микробы, которые приспособились к жизни в теле теплокровных животных и человека. Их оптимум точно совпадает с температурой тела хозяина — у человека 37 °С, млекопитающих 38-39 °С, птиц 40-43 °С. Так, туберкулезная палочка имеет оптимальные условия для развития при 37 °С, очень близко к нему расположен максимум и очень высокий минимум (выше 30 °С).

В широком температурном диапазоне могут расти некоторые бактерии, например рода Бациллус (сенная палочка).

Не всегда происходит отмирание клеток при температуре ниже минимума развития. Стойкость к низкой температуре велика у микроорганизмов, а в некоторых случаях они сохраняют жизнеспособность даже вблизи абсолютного нуля. Так, споры некоторых бактерий прорастали после пребывания в жидком водороде при температуре -252 °С в течение 10 ч. Такую же стойкость имеют многие дрожжи и плесневые грибы. Однако механизм этой устойчивости изучен недостаточно.

Более изучен механизм действия на микробные клетки высоких температур. Так, уже небольшое превышение температурного максимума останавливает процесс жизнедеятельности микроорганизмов.

Дальнейшее незначительное повышение температуры вызывает быстрое отмирание клеток. Причина этого в необратимых изменениях свойств белков цитоплазмы, при которых золи (растворы) переходят в гели (твердое вещество).

Стойкость к повышенным температурам неодинакова у разных микробов. Вегетативные клетки бактерий, споры дрожжей, конидии плесневых грибов быстро погибают при температуре 60-80 °С. Устойчивы к воздействию высоких температур споры бактерий — самые стойкие в этом отношении живые образования на Земле. Среди бактерий известны многие с чрезвычайно высокой термостойкостью спор — они выдерживают длительное кипячение и погибают лишь при нагревании до температуры 120-130 °С.

При этом нагревание в сухом состоянии оказывается менее эффективным, чем во влажном. По-видимому, в термоустойчивости спор играет значительную роль химический состав оболочки.

Термоустойчивость спор микроорганизмов представляет большую опасность при производстве различных пищевых продуктов.

Свет и другие формы лучистой энергии.

На поверхности земли все микроорганизмы подвергаются действию различных видов лучистой энергии, которые представляют собой электромагнитные колебания с различной длиной волн. Солнечная радиация приносит на поверхность Земли ультрафиолетовые, тепловые и видимые световые лучи. Часть их, поглощаемая атмосферой, теряется, остальные достигают поверхности суши и океана.

Солнечные лучи подавляют развитие всех микроорганизмов. Подобное воздействие обусловлено ультрафиолетовой частью солнечного спектра — электромагнитными колебаниями с длиной волны 250-260 нм. Ультрафиолетовые лучи обладают сильным бактерицидным действием, поэтому УФ-лампы используют как средство, стерилизующее воздух и предметы.

Многие патогенные микробы, в частности тифозные и туберкулезные бактерии, очень чувствительны к действию УФ-лучей. Палочки сибирской язвы под действием солнечного света погибают за 10 мин. Однако бактерицидное действие света распространяется на очень тонкий слой почвы — всего 2-3 мм. Эффективность действия солнечных лучей в воде уменьшается по мере увеличения ее мутности, и в мутных (загрязненных) водах содержится наибольшее количество микробов.

В основе действия лучистой энергии лежат химические и физические изменения, которые происходят в организмах или в окружающей среде, вследствие чего она становится непригодной для развития микробов. УФ-лучи адсорбируются белками и нуклеиновыми кислотами клеток. Это вызывает повреждение клеточных структур и химические изменения.

Тепловые (инфракрасные) лучи спектра слабо действуют на микроорганизмы и только нагревают среду.

Рентгеновские лучи (коротковолновые электромагнитные колебания) обладают высокой проникающей способностью.

Короткие и длинные радиоволны не оказывают действия на микроорганизмы, но ультракороткие радиоволны очень активны из-за нагревания среды. Ультразвуковые колебания оказывают определенное биологическое действие и полностью подавляют жизнь микроорганизмов.

Влажность.

Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от воды, так как в ней растворяются питательные вещества. При отсутствии свободной воды становится невозможным питание микроорганизмов и останавливается их развитие.

По потребности в воде микроорганизмы делят на три группы: гидрофиты — влаголюбивые, мезофиты — средневлаголюбивые и ксерофиты — устойчивые к высушиванию. Гидрофитами являются большинство бактерий и дрожжей и некоторые грибы. Плесневые грибы — гидрофиты требуют относительной влажности воздуха 80-98 %, а при влажности 70-75 % развитие замедляется. Среди плесневых грибов многие являются мезофитами, но есть и ксерофиты. Они способны расти при меньшем содержании влаги по сравнению с бактериями и дрожжами. Предельная для размножения дрожжей влажность воздуха 65%. Для большинства бактерий и дрожжей требуется влажность не менее 85-90 %, некоторым достаточно содержания влаги 80-85 %. Влажность воздуха зависит от его температуры, так как с понижением температуры влагоудерживающая способность воздуха снижается.

Вследствие разной потребности во влаге микробы неодинаково переносят высушивание. Хорошо сохраняют жизнеспособность при высушивании споры бактерий и грибов, и в сухом виде они длительное время не теряют способности к прорастанию. Например, споры палочки сибирской язвы сохраняются в высушенном виде более 20 лет. Такая стойкость представляет очень большую эпидемиологическую опасность.

Споры и конидии грибов сохраняют способность к прорастанию в течение 2-3 лет.

Вегетативные клетки неспорообразующих бактерий переносят высушивание по-разному. Например, уксуснокислые бактерии при высушивании погибают через несколько часов. Высушенные молочнокислые бактерии длительно сохраняют жизнеспособность и применяются в некоторых производствах в качестве сухих заквасок. Сухие хлебопекарные дрожжи остаются жизнеспособными в течение года. Довольно устойчивы к высушиванию и патогенные микробы. Так, холерный вибрион переносит высушивание в течение 24 ч, палочка чумы — до 8 сут, брюшнотифозные бактерии — до 70 сут, туберкулезная палочка и стафилококк — до 90 сут.

Давление.

Большинство микроорганизмов развивается обычно в условиях невысокого (100-200 кПа) давления. Глубоководные микроорганизмы в морях и океанах испытывают гораздо большее давление. Вегетативные клетки бактерий, вирусы и другие микроорганизмы погибают при увеличении давления до 600-700 МПа. Споры бактерий переносят давление 2000 МПа. Поэтому для уничтожения микробов применять повышенное давление неэффективно.

  • Вперед

Влияние условий внешней среды на микроорганизмы

Развитие и жизнедеятельность микроорганизмов зависят от среды их обитания. Чем благоприятнее условия жизни, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы, и наоборот, чем условия менее благоприятны, тем медленнее происходит их развитие.

Знание основных условий взаимодействия между средой и микроорганизмами позволяет разработать мероприятия по успешной борьбе с ним или по эффективному использованию микроорганизмов в производственных процессах. Регулируя условия внешней среды, можно не только управлять жизнедеятельностью микроорганизмов, но и вызвать у них желаемые изменения, получить новые, более полезные формы микроорганизмов.

На развитие микроорганизмов влияют физические, химические и биологические факторы.

Физические факторы

К физическим факторам относятся температура, влажность среды, концентрация в ней растворенных веществ, осмотическое давление, свет.

Температура. Это один из главных факторов, определяющих жизнедеятельность микроорганизмов. Каждый из видов микроорганизмов может развиваться лишь при определенных пределах температуры. Для одних видов микроорганизмов эти пределы сравнительно узки, для других — относительно широки (десятки градусов).

Наименьшая температура, при которой еще могут развиваться микроорганизмы, называется минимальной. Температура, при которой развитие микроорганизмов идет наиболее интенсивно, называется оптимальной. Наивысшая температура, при которой еще происходит развитие микроорганизмов, называется максимальной. При переходе температурных условий за границы минимальной и максимальной температур развитие микроорганизмов прекращается. При понижении температуры вплоть до глубокого замораживания происходит замедление и прекращение их жизнедеятельности. Однако после размораживания при повышении температуры до оптимальной микробы вновь начинают размножаться. Поэтому в замороженных и оттаявших или охлажденных и вновь нагревшихся молочных продуктах может происходить интенсивное размножение микроорганизмов, приводящее к быстрой порче продуктов. При повышении температуры выше максимальной микроорганизмы погибают. Температура, при которой происходит гибель микроорганизма, называется смертельной.

Для временного прекращения или замедления микробиологических процессов при транспортировании и хранении молочные продукты охлаждают и замораживают, для уничтожения нежелательной микрофлоры — нагревают до высоких температур.

Основными методами термической обработки молока являются пастеризация и стерилизация. В процессе пастеризации погибает значительная часть живых клеток микроорганизмов, но остаются споры и термостойкие бактерии. При стерилизации уничтожаются все микроорганизмы, в том числе и споры.

По отношению к температуре микроорганизмы обычно разделяют на следующие группы: психотрофные, мезофильные и термофильные.

Психотрофные микроорганизмы хорошо растут при низких температурах. Для них характерен температурный минимум в пределах от —10 до 0°С, оптимум — от 10 до 20 °С и максимум — около 30 °С. Эти микроорганизмы развиваются обычно в молоке и молочных продуктах в процессе хранения при низких температурах и вызывают их порчу. К ним относятся флюоресцирующие бактерии, некоторые плесневые грибы.

Мезофильные микроорганизмы развиваются при средних температурах. Температурный минимум для них 0—10 °С, оптимум 25—35 °С, максимум 40—50 °С. Эта группа микроорганизмов наиболее широко распространена в природе. В нее входит большинство микроорганизмов, встречающихся в молоке и молочных продуктах, — мезофильные молочнокислые стрептококки и палочки, бактерии группы кишечной палочки, уксуснокислые, маслянокислые и пропионовокислые бактерии, дрожжи и др.

Термофильные микроорганизмы развиваются при повышенной температуре. Температурный минимум их развития 25—30 °С, оптимум 50—60 °С, максимум 70—80 °С. Отдельные виды этих бактерий не размножаются при температуре ниже 45 °С, хотя некоторые из них могут развиваться и при 25 °С. Из этой группы в молоке наиболее часто встречаются термофильные молочнокислые стрептококки и палочки, а также споровые бактерии.

Указанные температурные границы развития для разных групп микроорганизмов установлены в условиях, когда микроорганизм размножался в чистой культуре. В природе и в производственных условиях одни микроорганизмы обычно развиваются вместе с другими. В этих случаях температурные границы развития для отдельных микроорганизмов могут заметно изменяться. Так, термофильные молочнокислые палочки, которые в чистой культуре при 30 °С развиваются очень медленно, при совместном развитии с мезофильными молочнокислыми стрептококками размножаются достаточно интенсивно, что часто приводит к возникновению в молочных продуктах порока — излишняя кислотность.

Влажность среды. В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75—85 % воды. Питательные вещества поступают в клетку с водой, с ней же удаляются из клетки продукты ее жизнедеятельности. Вода поддерживает необходимое натяжение клеточной оболочки. Поэтому развитие микробов возможно только при наличии в субстрате определенного количества доступной для них воды. С уменьшением влажности субстрата интенсивность размножения микробов понижается, а при удалении влаги из него (ниже определенного уровня) совсем прекращается. Развитие бактерий приостанавливается обычно при влажности среды около 25 %, плесеней — около 15 %.

В высушенном состоянии жизнедеятельность микроорганизмов обычно заметно не проявляется, но она сохраняется в течение длительного времени. Особенно устойчивы споры, которые сохраняются в высушенном состоянии многие годы. Увлажнение высушенных продуктов при хранении и транспортировании ведет к их порче в результате возобновления развития оставшихся микроорганизмов.

В молочной промышленности влагу из молока и молочных продуктов удаляют отжиманием (масло, творог), сепарированием (творог), выпариванием (сгущенное молоко), высушиванием (сухое молоко). Удаление влаги отжиманием микроорганизмы переносят лучше, чем выпариванием или сушкой. Это объясняется тем, что в первом случае концентрация оставшейся влаги не изменяется и в ней микроорганизмы могут попрежнему развиваться. При выпаривании и высушивании повышается концентрация веществ в оставшейся влаге и соответственно повышается осмотическое давление, что неблагоприятно сказывается на развитии микроорганизмов.

Концентрация растворенных в среде веществ. Большинство микроорганизмов может существовать в средах со сравнительно невысокой концентрацией растворенных веществ и обладает значительной чувствительностью к ее колебаниям. Повышение концентрации веществ в среде приводит к нарушению обмена веществ между нею и средой и затем к прекращению жизнедеятельности клетки или ее гибели. Некоторые микроорганизмы способны сохранять жизнедеятельность в условиях повышенной концентрации растворенных веществ длительное время. Плесени переносят повышение концентрации веществ, как и другие неблагоприятные воздействия среды, лучше, чем бактерии.

Губительное воздействие на микроорганизмы среды с высокой концентрацией веществ используется в молочной промышленности при консервировании молочных продуктов солью и сахаром. При содержании в среде поваренной соли до 3 % замедляется развитие некоторых микроорганизмов. При концентрации в продукте около 5 % соли полностью подавляется жизнедеятельность молочнокислых, а при 10 % — гнилостных бактерий. Малоустойчивы к воздействию поваренной соли многие возбудители пищевых заболеваний, например сальмонеллы и бациллы ботулизма. Зато коагулазоположительные стафилококки более устойчивы по отношению к соли, чем молочнокислые бактерии.

Концентрация соли в молочных продуктах редко достигает величин, способствующих полному подавлению развития микроорганизмов, однако в какойто мере она, безусловно, играет роль консерванта (соленое масло, творожные изделия, сыры).

Жизнедеятельность микроорганизмов замедляется также при концентрации в среде сахара (60—70 %). Этот способ консервирования применяют при производстве сгущенного молока с сахаром, в котором концентрация сахара достигает 63,5—64 %. Однако консервирующее действие сахара и при этих концентрациях не всегда оказывается полным, поэтому его сочетают с одновременным нагреванием продукта в процессе производства.

Свет. Прямой солнечный свет губителен для большинства микроорганизмов, рассеянный свет лишь подавляет их развитие. Особенно чувствительны к воздействию света болезнетворные микроорганизмы. Внутрь молока и молочных продуктов свет не проникает.

Наиболее активной частью солнечного света являются ультрафиолетовые лучи. Специальные бактерицидные лампы, излучающие ультрафиолетовые лучи, используют для стерилизации воздуха производственных помещений (заквасочные отделения, микробиологические боксы и т. д. Если лампы включены, люди не должны находиться в помещении. При обработке ультрафиолетовыми лучами молока (в тонком слое) отмечается ухудшение его вкусовых и снижение питательных свойств.

Химические факторы

К химическим факторам относятся реакция и окислительно-восстановительные условия среды, наличие в ней необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов веществ, а также веществ, подавляющих их развитие, присутствие кислорода воздуха.

Реакция среды. Степень кислотности или щелочности среды оказывает большое влияние на жизнедеятельность микроорганизмов. Большинство бактерий лучше развивается при нейтральной, дрожжи и плесени — при кислой реакции среды. В молоке и молочных продуктах чаще всего протекают процессы, в результате которых реакция среды становится кислой. Это происходит в результате развития молочнокислых бактерий, вырабатывающих молочную кислоту.

Окислительно-восстановительные условия среды. Эти условия характеризуются способностью среды восстанавливать или окислять находящиеся в ней вещества, в результате чего может изменяться направление брожения и образование конечных его продуктов. Так, в закваске для масла аромат образуется только в том случае, если закваска обладает слабыми восстанавливающими свойствами.

При активном размножении микроорганизмов в молоке накапливаются восстановительные ферменты (так называемые редуктазы) и оно приобретает способность к восстановлению веществ. Если к такому молоку добавить вещество, цвет которого при восстановлении меняется, то по скорости обесцвечивания можно косвенно определить примерное количество микроорганизмов. Это свойство используют в молочной промышленности для определения обсемененности сырого молока микробами. В качестве веществ, подвергающихся восстановлению, при проведении редуктазной пробы применяют метиленовый голубой и резазурин.

Вещества, необходимые для развития микроорганизмов. Молоко является прекрасной средой для развития многих микроорганизмов. В нем имеются необходимые для питания азотистые соединения (белки, пептоны, пептиды, аминокислоты), витамины, лактоза (молочный сахар) как основной энергетический материал, молочный жир, который некоторые микроорганизмы также способны использовать в качестве энергетического материала.

Из всей микрофлоры молока и молочных продуктов наибольшие требования к наличию питательных веществ в молоке предъявляют молочнокислые бактерии. Многие из них нуждаются в наличии свободных аминокислот и витаминов. Содержание этих веществ может меняться под влиянием ряда факторов — периода года, лактации, кормления животных.

Потребности в источниках питания у молочнокислых бактерий могут меняться в зависимости от стадии их развития. Так, молочнокислые палочки в начале своего размножения в среде нуждаются в наличии дополнительных питательных веществ (аминокислот, витаминов). В дальнейшем они способны разлагать белок молока на составные части и получать необходимые аминокислоты и полипептиды самостоятельно. Молочнокислые стрептококки обладают меньшей способностью к протеолизу белков молока, но в начале своего развития требуют меньшего содержания аминокислот и витаминов. В целом протеолитическая активность молочнокислых бактерий в молоке сравнительно невелика, однако для самих микроорганизмов она имеет очень большое значение.

Способность молочнокислых бактерий к разложению казеина, т. е. к добыванию питательных веществ, определяет возможность их активного развития в молоке и энергичного кислотообразования. Установлено, что культуры молочнокислых палочек и стрептококков, обладающие более высокой протеолитической активностью (способностью к разложению казеина), накапливают в молоке больше кислоты. При совместном развитии молочнокислых бактерий с другими микроорганизмами, например дрожжами, уксуснокислыми бактериями, способными к протеолизу белка и синтезу витаминов, происходит активизация жизнедеятельности молочнокислых бактерий.

Белки молока служат для молочнокислых бактерий не только источником необходимых питательных веществ, но оказывают на них и определенное защитное воздействие, связывая образующуюся молочную кислоту. Этим объясняется тот факт, что по мере обогащения продуктов белком повышается способность молочнокислых бактерий сбраживать лактозу. Так, если в молоке молочнокислые стрептококки могут перерабатывать лишь около 1 % молочного сахара, то при производстве творога его сбраживается уже до 2 %. При развитии молочнокислых стрептококков предельная кислотность сыворотки достигает 70-80 °С, молока 120, творога около 200 °С и выше.

Вещества, подавляющие развитие микроорганизмов. Среди химических веществ в среде могут оказаться и ядовитые вещества. Проникнув в клетку, они соединяются с элементами цитоплазмы, нарушают обмен веществ, клетка гибнет. На микроорганизмы оказывают ядовитое воздействие соли тяжелых металлов (ртути, серебра и пр.), хлор, йод, перекись водорода, марганцовокислый калий, сернистая кислота и сернистый газ, углекислота, спирты, органические кислоты, антибиотики и другие соединения.

В молочной промышленности часть этих веществ используют для борьбы с микроорганизмами. Этиловый спирт применяют для обработки микробиологических инструментов и материалов при культивировании кефирных грибков, кислоты и щелочи — для мойки оборудования молочной промышленности. Хлорсодержащие (хлорная известь, гипохлориты) и йодсодержащие (йодофор) соединения оказывают сильное бактерицидное (убивающее воздействие на микроорганизмы. Четырехзамещенные аммонийные соединения относятся к поверхностно-активным веществам, некоторые из которых обладают, активным бактерицидным действием.

Перекись водорода уничтожает значительную часть (до 85 %) микрофлоры молока, разлагаясь при этом. Остатки перекиси водорода разрушаются в молоке при добавлении к нему фермента каталазы. Однако введение любых посторонних химических веществ в молоко нежелательно, поэтому перекись водорода не находит широкого применения в молочной промышленности.

Кислоты, образующиеся в молоке, или добавленные в него, оказывают сильное угнетающее воздействие на многие микроорганизмы. Молочная кислота, накапливающаяся в результате молочнокислого брожения, подавляет развитие многих микроорганизмов, вызывающих порчу молока и молочных продуктов, в первую очередь гнилостных. Добавление сорбиновой кислоты к молочным продуктам — плавленым сырам, молочным консервам, творогу — задерживает развитие плесени.

Диоксид углерода оказывает заметное подавляющее воздействие на развитие плесеней.

Антибиотики — это вещества, вырабатываемые некоторыми микроорганизмами (плесенями — пенициллин, актиномицетами; бактериями), которые подавляют развитие других микроорганизмов. Эти вещества широко применяют в медицине для лечения многих заболеваний. Широко применяют антибиотики и в ветеринарии, в частности, при лечении маститов. Антибиотики в течение периода их применения и нескольких дней после этого выделяются вместе с молоком из вымени животного. Антибиотики могут попадать в молоко также при скармливании коровам кормов, предназначенных для других животных, например свиней. В такие корма они вводятся специально. Молоко, содержащее антибиотики, на предприятия молочной промышленности не сдают. Наличие антибиотиков в молоке приводит к нарушению процесса сквашивания при производстве заквасок, сыров и кисломолочных продуктов.

Микроорганизмы молока проявляют различную чувствительность по отношению к антибиотикам, содержащимся в молоке. Термофильные молочнокислые палочки и стрептококки примерно в 10 раз более чувствительны по отношению к антибиотикам, чем мезофильные молочнокислые стрептококки. Коагулазоположительные стафилококки проявляют по отношению к антибиотикам значительно большую устойчивость, чем молочнокислые стрептококки.

В молоко могут попадать и другие вещества, применяемые в ветеринарии, — формалин, хлорная известь и др. Они также оказывают подавляющее воздействие на молочнокислые бактерии и вредны для здоровья человека. Все эти вещества, включая антибиотики, называют ингибирующими. Для их определения, применяют специальные методы, основанные на использовании чувствительных микроорганизмов.

Биологические факторы

В природе и в производственных условиях микроорганизмы никогда не развиваются в чистой культуре. Развитие одного вида микробов протекает обычно одновременно с развитием других видов. Под влиянием совместного развития с другими микроорганизмами у микроба данного вида могут изменяться отдельные важные свойства — отношение к температуре, питательным веществам, способность к образованию тех или иных продуктов обмена и т. д.

Взаимоотношения между микроорганизмами при их совместном развитии носят разнообразный характер. В микробиологии говорят о симбиозе, если два или более различных вида микроорганизмов развиваются в совместной культуре и способствуют взаимному развитию. Часто микроорганизмы при совместном развитии приобретают способность к развитию в условиях, в которых каждый в отдельности не может развиваться. Примером симбиотических взаимоотношений между представителями микрофлоры молока является кефирный грибок, в котором совместно развиваются несколько видов молочнокислых бактерий, дрожжи, уксуснокислые бактерии. Симбиотический характер носят взаимоотношения молочнокислых бактерий и дрожжей, применяемых при производстве молочных продуктов, молочнокислых и уксуснокислых бактерий, между разными видами молочнокислых бактерий, например, между некоторыми видами стрептококков и палочек.

Если взаимная польза не выражена столь отчетливо, но сожительство не приносит вреда микроорганизмам, то говорят о комменсализме. Примером может служить нормальная микрофлора кишечника человека.

Между микроорганизмами очень распространены взаимоотношения, когда жизнедеятельность одних микробов способствует развитию других, расщепляя, например, недоступные для них продукты на более простые или образуя необходимые для них соединения. Этот тип взаимоотношений называют метабиозом.

Между микроорганизмами распространены также антагонистические взаимоотношения, когда продукты жизнедеятельности одного вида микробов неблагоприятно действуют на другой или даже вызывают его гибель. Случаи антагонизма могут сводиться к потреблению одним микробом питательных веществ, необходимых другому, выделению одним микробом продуктов обмена, вредных для развития другого, выделению одним микробом специфических веществ, убивающих другие микроорганизмы. Например, молочная кислота, являющаяся продуктом обмена молочнокислых бактерий, оказывает резкое угнетающее воздействие на гнилостные, болезнетворные и другие микроорганизмы молока.

Специфические вещества, выделяемые микроорганизмами и оказывающие губительное воздействие на другие, называются антибиотиками. Среди молочнокислых бактерий имеются виды, образующие специфические антибиотические вещества, угнетающие развитие ряда микроорганизмов. Так, ацидофильные бактерии вырабатывают вещества, подавляющие развитие возбудителей дизентерии и брюшного тифа, дрожжи, сбраживающие лактозу, туберкулезную палочку, некоторые мезофильные молочнокислые стрептококки вырабатывают антибиотическое вещество низин, угнетающий развитие маслянокислых, а также некоторых молочнокислых бактерий.

Среди микроорганизмов встречаются также паразитические взаимоотношения, когда один микроорганизм использует для питания живые вещества другого. Примером паразитизма может служить развитие бактериофага в бактериальной клетке.

Наследственность и изменчивость микроорганизмов

Природа микроорганизмов — их потребности, свойства и признаки — исторически сложилась в определенных условиях внешней среды. У микроорганизмов, как и у высших организмов. из поколения в поколение наследуются специфические свойства и признаки; от родителей к потомкам передается генетический материал — ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Сохранение определенных специфических свойств организма на протяжении ряда поколений называют наследственностью.

Каждый микроорганизм для своего роста и развития нуждается в определенных условиях, в которых протекало развитие предшествовавших поколений данного вида. Если микроорганизм не встречает нужных ему условий, он погибает или приспосабливается к необычным для него условиям. При этом организм изменяется. Вначале вновь приобретенное свойство обычно бывает неустойчивым и утрачивается при возвращении организма к прежним условиям. При длительном сохранении условий, вызывающих изменение, вновь приобретенное свойство закрепляется и начинает передаваться новым поколениям — становится наследственным.

Под воздействием сильнодействующих факторов (лучистой энергии, ядовитых веществ и т. д.) наследственные изменения могут возникать значительно быстрее; происходят глубокие изменения свойств, получаются так называемые мутанты.

Наследование приобретенных новых свойств возможно, лишь когда произойдут изменения в генном аппарате клетки — хромосоме, т. е. когда изменится структура ДНК, в которой записана генетическая информация.

Для микроорганизмов, особенно бактерий, характерна легкая приспособляемость к условиям внешней среды. Быстрота их размножения дает возможность получать большое количество поколений за сравнительно короткое время. Под влиянием внешних условий меняются многие свойства микроорганизмов, но одни из них изменяются легче, другие значительно труднее. Сравнительно легко у микробов меняется способность к сбраживанию отдельных углеводов, приобретается устойчивость по отношению к антибиотикам и дезинфицирующим веществам. С другой стороны, привыкание к повышенным температурам развития происходит медленно.

В ряде производств, связанных с получением биологически активных веществ — ферментов, антибиотиков, широко ведется работа по искусственному получению высокопроизводительных культур микроорганизмов с измененными в нужном направлении свойствами. Большое значение имеют специально выведенные культуры некоторых болезнетворных бактерий, утративших способность вызывать заболевание (авирулентные расы). Такие культуры служат для изготовления живых вакцин, используемых при предохранительных прививках против соответствующих заразных болезней.

Для молочной промышленности представляет большой интерес получение новых форм молочнокислых бактерий — мутантов, обладающих повышенной энергией кислотообразования, способностью вырабатывать ароматические вещества (диацетил), устойчивостью по отношению к антибиотикам и т. д.

факторов, влияющих на рост микробов | Airtek Environmental

15 июня 2017 г.

Ключом к продуктивному персоналу является создание и поддержание безопасной и здоровой рабочей среды. Поддержание рабочего оборудования и физического состояния здания важно, но в инфраструктуре компании таятся потенциальные угрозы, которые слишком малы, чтобы увидеть их невооруженным глазом. Грибки и другие микробы часто бесконтрольно размножаются в укромных уголках здания, если не выявляются и не контролируются на регулярной основе потенциальные проблемные зоны с факторами, влияющими на рост микробов.

Грибки и бактерии, размножающиеся в здании, могут проникать в системы вентиляции и вызывать широко распространенные заболевания и дискомфорт среди рабочих. При таких состояниях, как легионеллез или болезнь легионеров, а также хронических заболеваниях верхних дыхательных путей в качестве потенциальных и постоянных проблем, которые могут быть вызваны ростом микробов, важно знать, какие условия окружающей среды влияют на их рост, и контролировать проблемные области с помощью экологических консультантов по поддержанию вентиляции и источников воды в чистоте и без опасности для здоровья.

Что нужно проверить, чтобы определить рост микробов

Вода и сырость
Тепло, влажность, уровень pH и уровень кислорода — это четыре основных физических и химических фактора, влияющих на рост микробов. В большинстве зданий тепло и влажность являются самыми большими общими проблемами. Сырость является важным фактором роста грибков. Как и любое живое существо, вода необходима для жизни микробов. Они не могут размножаться и распространяться без постоянного источника воды, доступного им. Ванные комнаты и подвалы, как правило, склонны к сырости и стоячей воде, что делает их ключевым местом для потенциальных проблем с микробами. Утечки в потолке из-за дождя или из труб в водопроводной системе, за которыми не ухаживают, могут не только повредить оборудование, но и стать питательной средой для микробов в местах, которые труднее заметить или очистить.

Температура
Температура в помещении может сильно способствовать росту микробов. Бактерии процветают в тепле, больше всего размножаясь в областях, близких к температуре человеческого тела. Более прохладные места, как правило, замедляют рост микробов, как это видно, когда пища охлаждается, чтобы ее можно было есть дольше. В котельных, помещениях с тепловырабатывающим оборудованием и участках вблизи отопительных приборов могут размножаться бактерии и плесневые грибки. Области вокруг машин, которые создают влажность, конечно, являются местами, которые могут вызвать наибольшую озабоченность, когда кто-то заботится о здоровье здания. Привлечение консультанта по охране окружающей среды для оценки участков вокруг оборудования, где побочным продуктом является тепло, может помочь вам предотвратить потенциальные проблемы со здоровьем еще до того, как они разовьются, путем создания решений с помощью таких методов, как улучшение воздушного потока с помощью оптимизированной вентиляции воздуха.

pH окружающей среды
Уровень pH окружающей среды может способствовать или препятствовать росту микробов. Микробы, как правило, предпочитают нейтральные уровни pH и часто страдают, когда в каком-либо месте присутствует больше щелочных или кислых элементов. Именно по этой причине чистящие растворы, часто очень кислые, эффективно убивают бактерии при использовании. Это означает, что улучшение режимов уборки в здании предприятия может значительно сократить количество растущих микробов и предотвратить их рост в будущем при регулярном выполнении.

Кислород и питательные вещества
Места, обогащенные кислородом, и области с жизненно важными питательными веществами будут способствовать большему росту микробов, чем места с пониженным уровнем кислорода. Контролировать уровень кислорода в помещении может быть сложно, но очистка территории от продуктов питания и других источников питательных веществ приведет к истощению бактерий и защитит здание от других вредителей.

Почему стоит выбрать Airtek Environmental

Airtek Environmental располагает инструментами для выявления факторов, влияющих на рост микробов в здании, путем анализа проб воздуха и поверхностей, оценки методов технического обслуживания ОВКВ и разработки планов поддержания зон с повторяющимся ростом микробов.

Airtek Environmental работает с вами и вашими командами над исправлением и устранением элементов, вызывающих постоянные проблемы с ростом микробов. Благодаря профессиональному оборудованию и высококвалифицированному персоналу, способному проводить испытания на наличие любого количества бактерий, грибков, плесени и других потенциальных микробов, которые могут повлиять на здоровье здания, Airtek Environmental может обнаружить любую потенциальную угрозу для здоровья.

Свяжитесь с Airtek Environmental , позвонив по телефону 718-937-3720 и запишитесь на консультацию сегодня, чтобы начать улучшать рабочую среду вашего бизнеса для более здоровых и счастливых сотрудников.

17.2: Факторы, влияющие на рост бактерий

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    3400
    • Гэри Кайзер
    • Community College of Baltimore Country (Cantonsville)

    Learning Objectives

    1. Define the following:
      1. psychrophile
      2. psychrotroph
      3. mesophile
      4. thermophile
      5. obligate aerobe
      6. obligate anaerobe
      7. aerotolerant anaerobe
      8. facultative anaerobe
    2. State the optimum pH range for most bacteria и сравните этот диапазон с оптимальным рН для грибов.
    3. Определите следующее:
      1. фототроф
      2. хемотроф
      3. автотроф
      4. гетеротроф
      5. привередливый

    Физические требования

    а. Температура

    Бактерии имеют минимальную, оптимальную и максимальную температуру для роста и могут быть разделены на 3 группы в зависимости от их оптимальной температуры роста:

    1. Психрофилы – холодолюбивые бактерии. Оптимальная температура их роста составляет от -5°С до 15°С. Они обычно встречаются в арктических и антарктических регионах и в ручьях, питаемых ледниками.

    2. Мезофилы – это бактерии, которые лучше всего растут при умеренных температурах. Оптимальная температура их роста составляет от 25°С до 45°С. Большинство бактерий являются мезофильными и включают обычные почвенные бактерии и бактерии, которые живут в теле и на теле.

    3. Термофилы – теплолюбивые бактерии. Их оптимальная температура роста составляет от 45°C до 70°C, и они обычно встречаются в горячих источниках и в компостных кучах.

    4. Гипертермофилы – это бактерии, которые растут при очень высоких температурах. Оптимальная температура их роста составляет от 70°С до 110°С. Обычно они относятся к археям и растут вблизи гидротермальных жерл на больших глубинах в океане.

    б. Потребность в кислороде

    Бактерии сильно различаются в своих потребностях в газообразном кислороде. Большинство из них можно отнести к одной из следующих групп:

    1. Облигатные аэробы – это организмы, которые растут только в присутствии кислорода. Они получают энергию за счет аэробного дыхания.

    2. Микроаэрофилы – это организмы, которым для роста требуется низкая концентрация кислорода (от 2% до 10%), но более высокие концентрации оказывают тормозящее действие. Они получают энергию за счет аэробного дыхания.

    3. Облигатные анаэробы – это организмы, которые растут только в отсутствие кислорода и фактически часто ингибируются или погибают в его присутствии. Они получают энергию за счет анаэробного дыхания или брожения.

    4. Аэротолерантные анаэробы, как и облигатные анаэробы, не могут использовать кислород для преобразования энергии, но могут расти в его присутствии. Они получают энергию только путем брожения и известны как облигатные ферментеры.

    5. Факультативные анаэробы – это организмы, которые растут с кислородом или без него, но обычно лучше с кислородом. Они получают энергию за счет аэробного дыхания, если присутствует кислород, но используют ферментацию или анаэробное дыхание, если его нет. Большинство бактерий являются факультативными анаэробами.

    в. pH

    Микроорганизмы могут быть отнесены к одной из следующих групп в зависимости от их требований к оптимальному pH:

    1. Нейтрофилы лучше всего растут при pH от 5 до 8.

    2. Ацидофилы лучше всего растут при pH ниже 5,5.

    3. Алкалофилы лучше всего растут при рН выше 8,5.

    д. Осмос

    Осмос – это диффузия воды через мембрану из области с более высокой концентрацией воды (более низкая концентрация растворенного вещества) в область с более низкой концентрацией воды (более высокая концентрация растворенного вещества). Осмос питается потенциальной энергией градиента концентрации и не требует затрат метаболической энергии. В то время как молекулы воды достаточно малы, чтобы проходить между фосфолипидами в цитоплазматической мембране, их транспорт может быть усилен транспортными белками, известными как аквапорины. Аквапорины образуют каналы, которые охватывают цитоплазматическую мембрану и транспортируют воду в цитоплазму и из нее.

    Чтобы понять осмос, нужно понять, что подразумевается под раствором. Раствор состоит из растворенного вещества в растворителе. С точки зрения осмоса растворенное вещество относится ко всем молекулам или ионам, растворенным в воде (растворителе). Когда растворенное вещество, такое как сахар, растворяется в воде, оно образует слабые водородные связи с молекулами воды. В то время как свободные несвязанные молекулы воды достаточно малы, чтобы проходить через поры мембраны, молекулы воды, связанные с растворенным веществом, не являются таковыми (см. рис. \(\PageIndex{4}\)C и рисунок \(\PageIndex{4}\)D). Поэтому , чем выше концентрация растворенного вещества, тем ниже концентрация свободных молекул воды, способных пройти через мембрану.

    Клетка может находиться в одной из трех сред: изотонической, гипертонической или гипотонической. (Приставки изо-, гипер- и гипо- относятся к концентрации растворенного вещества).

    • В изотонической среде (см. рис. \(\PageIndex{5}\)A) концентрация воды и растворенного вещества одинакова внутри и снаружи клетки, и вода поступает в клетку и выходит из нее с одинаковой скоростью.

    Flash-анимация, показывающая осмос в изотонической среде.

    http5 версия анимации для iPad, показывающая осмос в изотонической среде.

    • Если среда гипертоническая (см. рис. \(\PageIndex{5}\)B), концентрация воды выше внутри клетки, а концентрация растворенного вещества выше снаружи (внутренняя часть клетки гипотонична). к окружающей гипертонической среде). Вода выходит из клетки.

    Flash-анимация, показывающая осмос в гипертонической среде.

    HTML5 версия анимации для iPad, показывающая осмос в гипертонической среде.

    • В гипотонической среде (см. рис. \(\PageIndex{5}\)C) концентрация воды выше снаружи клетки, а концентрация растворенного вещества выше внутри (внутри клетки гипертонической к гипотонической среде). Вода уходит в клетку.

    Flash-анимация, показывающая осмос в гипотонической среде.

    HTML5 версия анимации для iPad, показывающая осмос в гипотонической среде.

    Большинству бактерий для оптимального роста требуется изотоническая или гипотоническая среда. Организмы, которые могут расти при относительно высокой концентрации солей (до 10%), называются осмотолерантными. Те, которым для роста требуются относительно высокие концентрации соли, например, некоторые археи, которым требуется концентрация хлорида натрия 20 % или выше, галофилы.

    Питательные потребности

    В дополнение к надлежащей физической среде микроорганизмы также зависят от доступного источника химических питательных веществ. Микроорганизмы часто группируются в соответствии с их источником энергии и источником углерода.

    а. Источник энергии

    1. Фототрофы используют лучистую энергию (свет) в качестве основного источника энергии.

    2. Хемотрофы используют окисление и восстановление химических соединений в качестве основного источника энергии.

    б. Источник углерода

    Углерод является структурной основой органических соединений, из которых состоит живая клетка. В зависимости от источника углерода бактерии могут быть классифицированы как автотрофы или гетеротрофы.

    1. Автотрофы: в качестве источника углерода требуется только двуокись углерода. Автотроф может синтезировать органические молекулы из неорганических питательных веществ.

    2. Гетеротрофы: нуждаются в органических формах углерода. Гетеротрофы не могут синтезировать органические молекулы из неорганических питательных веществ.

    Комбинируя модели питания, все организмы в природе можно отнести к одной из четырех отдельных групп: фотоавтотрофы, фотогетеротрофы, хемоавтотрофы и хемогетеротрофы.

    1. Фотоавтотрофы используют свет в качестве источника энергии и углекислый газ в качестве основного источника углерода. К ним относятся фотосинтезирующие бактерии (зеленые серобактерии, пурпурные серобактерии и цианобактерии), водоросли и зеленые растения. Фотоавтотрофы превращают углекислый газ и воду в углеводы и газообразный кислород посредством фотосинтеза.

    Цианобактерии, а также водоросли и зеленые растения используют атомы водорода из воды для восстановления углекислого газа с образованием углеводов, и во время этого процесса выделяется газообразный кислород (оксигенный процесс). Другие фотосинтезирующие бактерии (зеленые серные бактерии и фиолетовые серные бактерии) осуществляют аноксигенный процесс, используя серу, соединения серы или газообразный водород для восстановления углекислого газа и образования органических соединений.

    2. Фотогетеротрофы используют свет как источник энергии, но не могут преобразовывать углекислый газ в энергию. Вместо этого они используют органические соединения в качестве источника углерода. К ним относятся зеленые несерные бактерии и фиолетовые несерные бактерии.

    3. Хемолитоавтотрофы используют неорганические соединения, такие как сероводород, сера, аммиак, нитриты, газообразный водород или железо, в качестве источника энергии и углекислый газ в качестве основного источника углерода.

    4. Хемооганогетеротрофы используют органические соединения как в качестве источника энергии, так и в качестве источника углерода. Сапрофиты живут на мертвом органическом веществе, а паразиты получают питательные вещества от живого хозяина. Большинство бактерий и все простейшие, грибы и животные являются хемоорганогетеротрофами.

    в. Источник азота

    Азот необходим для синтеза таких молекул, как аминокислоты, ДНК, РНК и АТФ. В зависимости от организма в качестве источника азота могут использоваться азот, нитраты, аммиак или органические соединения азота.

    д. Минералы

    1. Сера

    Сера необходима для синтеза серосодержащих аминокислот и некоторых витаминов. В зависимости от организма в качестве источника серы могут использоваться сульфаты, сероводород или серосодержащие аминокислоты.

    2. Фосфор

    Фосфор необходим для синтеза фосфолипидов, ДНК, РНК и АТФ. Ионы фосфатов являются основным источником фосфора.

    3. Калий, магний и кальций

    Они необходимы для работы определенных ферментов, а также для выполнения дополнительных функций.

    4. Железо

    Железо входит в состав некоторых ферментов.

    5. Микроэлементы

    Микроэлементы — это элементы, необходимые в очень незначительных количествах, и подобно калию, магнию, кальцию и железу они обычно действуют как кофакторы в ферментативных реакциях. К ним относятся ионы натрия, цинка, меди, молибдена, марганца и кобальта. Кофакторы обычно действуют как доноры или акцепторы электронов во время ферментативных реакций.

    эл. Вода

    ф. Факторы роста

    Факторы роста представляют собой органические соединения, такие как аминокислоты, пурины, пиримидины и витамины, которые клетка должна иметь для роста, но не может синтезировать сама. Организмы, имеющие сложные потребности в питании и нуждающиеся во многих факторах роста, называются привередливыми.

    Резюме

    1. Бактерии имеют минимальную, оптимальную и максимальную температуру для роста и могут быть разделены на 3 группы в зависимости от их оптимальной температуры роста: психрофилы, мезофилы, термофилы или гипертермофилы.
    2. Бактерии сильно различаются в своих потребностях в газообразном кислороде. Большинство из них можно отнести к одной из следующих групп: облигатные аэробы, микроаэрофилы, облигатные анаэробы, аэротолерантные анаэробы или факультативные анаэробы.
    3. Микроорганизмы могут быть отнесены к одной из следующих групп в зависимости от их требований к оптимальному pH: нейтрофилы, ацидофилы или алкалифилы.
    4. Осмотическая среда бактерии может влиять на рост бактерий.
    5. Бактерии могут быть сгруппированы в соответствии с их источником энергии как фототрофы или хемотрофы.
    6. Бактерии могут быть сгруппированы в зависимости от их источника углерода как автотрофы или гетеротрофы.
    7. Комбинируя модели питания, все организмы в природе можно отнести к одной из четырех отдельных групп: фотоавтотрофы, фотогетеротрофы, хемоавтотрофы и хемогетеротрофы.
    8. Бактерии также нуждаются в источнике азота, различных минералах и воде для роста.
    9. Организмы, имеющие сложные потребности в питании и нуждающиеся во многих факторах роста, считаются привередливыми.

    Эта страница под названием 17.2: Факторы, влияющие на рост бактерий, распространяется под лицензией CC BY 4.