Лекция 1. Микробиология в пищевой промышленности. Проблемы систематики в микробиологии. Вопросы
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Процессы окисления. Окисление происходит в условиях присутствия кислорода. Эти процессы связаны с дыханием микроорганизмов. Окисление углеводородов. Углеводороды – стойкие соединения и окисляются лишь некоторыми микроорганизмами. Метановые бактерии окисляют метан: С  Н4 + 2 О2 СО2 + 2 Н2ОНекоторые бактерии аналогично окисляют углеводороды жирного ряда. Углеводороды, усваивающие микроорганизмы, последнее время используют для очистки водоемов от загрязнения нефтью и продуктов ее переработки. Окисление жиров и высокомолекулярных жирных кислот. Эти соединения разлагаются бактериями, актиномицетами и другими грибами. Наиболее энергично разлагают жиры пигментные бактерии: Bacterium prodigiozum (красный пигмент), Pseudomonas fluorescens (зеленый пигмент). Они устойчивы к низким температурам, способны расщеплять жир на глицерин и жирные кислоты, жирные кислоты затем окисляют до углекислого газа и воды. В разложении жира и жирных кислот принимают участие также плесневые грибы из рода Aspergillus и Penicillium. Окисление этилового спирта в уксусную кислоту (уксуснокислое брожение). В этом процессе принимают участие уксуснокислые бактерии, которые являются строгими аэробами и могут развиваться только на поверхности среды. Они, как правило, образуют пленку на поверхности; отличаются высокой устойчивостью к кислотам; оптимум рН 5- 6, но растут и на более кислых средах. Эти бактерии широко распространены в природе и постоянно встречаются на поверхности плодов, ягод, поэтому легко переходят в вино, пиво, квас и вызывают их скисание. Характерной особенностью уксуснокислых бактерий является то, что они превращают этиловый спирт в уксусную кислоту. С  Н3СН2ОН + О2 СН3СООН + Н2ОПри производстве напитков и вин они наносят вред, так как они способствуют скисанию. Но в тоже время бактерии используются в производстве пищевого уксуса из вина и спирта. Эти же бактерии могут вызвать окисление сорбита, манита, глюкозы до глюконовой кислоты, окисление глицерина до диоксиацетона. Эти бактерии используются при производстве аскорбиновой кислоты и в ряде других производств. Окисление углеводов плесневыми грибами. При этом образуются уксусная, молочная, лимонная, яблочная и другие органические кислоты, которые далее под действием плесневых грибов окисляются до углекислого газа и воды. Большое значение имеет использование плесневого гриба Aspergillus niger при производстве лимонной кислоты, он превращает около 60% глюкозы в лимонную кислоту. Процесс превращения углеводов в лимонную кислоту называется лимоннокислым брожением. Окисление клетчатки и близких к ней соединений. Чаще всего этот процесс происходит в почве, возбудителями являются бактерии, актиномицеты и плесневые грибы. Первоначально клетчатка гидролизуется, затем окисляется с образованием высокомолекулярных органических кислот и простых оксикислот. В качестве промежуточных продуктов образуются растворимые сахара. Эти же микроорганизмы окисляют пентозаны, пектиновые вещества, лигнин до углекислого газа и воды. В рубце жвачных животных обитают специфические облигатные анаэробные целлюлозоразлагающие бактерии. Они вызывают разложение целлюлозы до глюкозы и сбраживание ее с образованием органических кислот, спиртов, углекислого газа и воды. ЛЕКЦИЯ 7 Превращение азотсодержащих соединений, соединений серы, фосфора и железа. Вопросы: 1.Процессы аммонификации. 2.Процессы нитрификации и денитрификации. 3.Процессы фиксации атмосферного азота. 4.Превращение соединений серы, фосфора и железа 1. Превращения органических азотосодержащих соединений. Среди органических азотосодержащих соединений первое место по количеству приходится на долю белков. Процесс разложения белков и других азотосодержащих соединений, происходящее при участии микроорганизмов – аммонификация (минерализация) азота. Этот же процесс называют еще гниением. Белки подвергаются разложению как анаэробными, так и аэробными микроорганизмами. Особенно активны представители родов бактерий Pseudomonas, Bacillaceae, Clostridium и Proteus. Молекулы белков и большинства пептидов имеют большие размеры и не могут проходить через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов. Они расщепляются экзоферментами. Протеолитические ферменты, выделяемые микробными клетками в окружающую среду, осуществляют гидролиз пептидных связей в белковых молекулах. Образующиеся при этом полипептиды и олигопептиды поступают внутрь клеток микроорганизмов, где разрушаются внутриклеточными ферментами до свободных аминокислот. Аминокислоты используются для синтеза белка или расщепляются. Расщепление аминокислот может идти четырьмя путями:
R  СН2СНNH2COOH RCH=CHCOOH + NH3
RCHNH2COOH + ½ O2 RCOCOOH + NH3
RCHNH2COOH + 2 Н+ RCH2COOH + NH3
RCHNH2COOH RCH2NH2 + CO2 Аминокислоты минерализуются с различной скоростью. Метионин и треонин более устойчивы, триптофан, аргинин разлагаются очень быстро. После дезаминирования углеродный остаток подвергается воздействию микробов в аэробных или анаэробных условиях. При этом образуются углекислый газ и различные органические соединения. Если в среде имеются амиды, то они первоначально разлагаются до аминокислот, затем могут быть трансформированы тем или иным путем. При аэробном распаде белка основными конечными продуктами процесса являются углекислый газ, аммиак, сульфаты и вода. В анаэробных условиях при распаде белка образуются аммиак, амины, углекислый газ, жирные и ароматические кислоты, меркаптаны, вещества с неприятным запахом: сероводород, индол и скатол. При анаэробном расщеплении могут образовываться токсичные соединения (диамины). При разрушении сложных белков освобождаются основные составляющие, то есть белок и связанная с ним простетическая группа. Затем эти соединения (каждое самостоятельно) подвергаются более глубокому разложению. Если в состав белковой молекулы входят сахара, они могут либо окисляться кислородом, либо подвергаться одному из видов брожения. 2. Превращения минеральных азотосодержащих веществ. Существует 3 процесса превращения минеральных азотосодержащих веществ:
Все эти бактерии являются облигатными аэробами. Процесс нитрификации осуществляется на цитоплазматических мембранах бактериальных клеток.
4. Превращения соединений серы, фосфора и железа.
Серобактерии широко распространены в природе, они окисляют сероводород в 2 фазы. На 1-й фазе происходит окисление сероводорода до свободной серы, которая откладывается в протоплазме клеток в виде полужидких капель. В отсутствие водорода наступает 2-я фаза – окисление серы в серную кислоту. То есть сера в клетках серобактерий является запасным энергетическим материалом, а окислительный процесс играет роль дыхательного процесса.
ЛЕКЦИЯ №8. ПАТОГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Вопросы: 1.Инфекция и иммунитет 2.Пищевые интоксикации. 3.Пищевые токсикоинфекции. 4.Пищевые инфекции. 5.Санитарно - показательные микроорганизмы. Пищевые отравления. Качество пищевых продуктов зависит от санитарного состояния предприятия. Некоторые виды посторонней микрофлоры снижает качество и стойкость продуктов при хранении, другие – наносят вред здоровью человека. По происхождению пищевые заболевания микробиологической природы делят на две группы: пищевые отравления и пищевые инфекции. К пищевым отравлениям относят заболевания, в проявлении которых пища играет основную роль. Различают пищевые интоксикации и пищевые токсикоинфекции. Инфекция и иммунитет. Непрерывный процесс следующих друг за другом однородных инфекционных заболеваний, выражающийся в значительном их распространении, называется эпидемическим процессом. В зависимости от количества заболевших инфекционной болезнью людей или животных определяется интенсивность эпидемического процесса: спорадическая заболеваемость — единичные случаи заболевания; эпидемическая вспышка — заболевание среди групп людей на ограниченной территории (населенный пункт, дом), связанное с общим источником заражения (молоко, молочные и мясные продукты, вода и т. д.); эпидемия— значительное распространение данной инфекционной болезни на большой территории (район, область); пандемия— сильная эпидемия, распространяющаяся среди людей на больших территориях (несколько областей, целые страны, несколько стран). Степень распространения инфекционных болезней среди животных характеризуют терминами «эпизоотия» и«панзоотия», соответствующими терминам «эпидемия» и «пандемия». Иммунитет.Иммунитет (от лат.immunitas - освобождение, избавление от чего-либо) — это невосприимчивость организма к любым генетически чужеродным для него агентам, в том числе микроорганизмам и их токсинам. Иммунитет поддерживает биологическую индивидуальность организма, а также защищает его от внедрения чужеродных веществ. Наука, изучающая вопросы иммунитета, называется иммунологией. У животных в процессе эволюции и индивидуального развития выработались неспецифические и специфические системы защиты генетического постоянства организма, существующие на самых ранних этапах индивидуального развития. Неспецифический иммунитет, или естественная резистентность. Это врожденные механизмы поддержания генетического постоянства организма, обладающие широким диапазоном противомикробного действия. К факторам естественной резистентности относятся барьерная (защитная) функция кожи, слизистых оболочек и лимфатических узлов, выделительная функция некоторых органов, нормальная микрофлора кишечника и дыхательных путей. Барьерная функция кожи и слизистых оболочек заключается в том, что они не позволяют микробам проникнуть в организм, а кислая среда потовых желез и наличие жира на коже препятствуют их размножению. Большинство микроорганизмов, попадая на слизистые оболочки ротовой полости и глаза, погибают под действием особого вещества — лизоцима, продуцируемого специальными клетками. При проникновении микроорганизмов через защитный барьер кожи и слизистых оболочек они попадают в лимфатические железы, где и разрушаются. Лимфатические железы — своеобразный фильтр, задерживающий и обезвреживающий микроорганизмы. Одним из очень важных факторов неспецифического иммунитета является выделительная функция почек, кишечника, потовых желез. Выводя из организма ненужные продукты метаболизма, эти органы очищают кровь от проникших микробов. У человека и животных в процессе эволюции в кишечнике и на слизистых оболочках носовой полости и трахеи заселились определенные виды микроорганизмов. Эта так называемая нормальная микрофлора губительно действует на большинство патогенных микроорганизмов, препятствуя их размножению. Различают клеточные и гуморальные факторы естественной резистентности. Клеточные факторы участвуют в защите организма посредством фагоцитоза. Фагоцитоз бактерий осуществляют специальные клетки, которые были названы И. И. Мечниковым макро- и микрофаги (фагоциты). Фагоцитоз протекает в несколько стадий: направленное перемещение фагоцитов к объекту, захватывание и переваривание объекта. Гуморальные факторы естественной резистентности представлены в организме различными противомикробными веществами: естественные (нормальные) иммуноглобулины, лизоцим, беталиин, комплемент, пропердин, лактоферрин, бактерицины. Все эти вещества являются белками, которые лизируют микроорганизмы и активизируют фагоцитоз. Специфический иммунитет. Он связан с иммунной системой организма. Иммунной системой называют совокупность лимфоидных органов и тканей, производящих специальные клетки (лимфоциты), способные взаимодействовать с чужеродными агентами и синтезировать специфические белки. В состав иммунной системы входят: тимус, или вилочковая железа, сумка, или бурса Фабрициуса (у кур), пейеровы бляшки, расположенные под слизистой оболочкой тонкого отдела кишечника, костный мозг, кровь, селезенка и лимфатические узлы. Считают, что чужеродные белки, в том числе микробы и их токсины, попадая в организм, захватываются макрофагами, ферментами которых разрушаются, и в виде коллоида попадают в кровь. Образовавшийся при этом коллоидный комплекс адсорбируется на специальных клетках — лимфоцитах, и после серий преобразований эти клетки начинают синтезировать белки (иммуноглобулины), обладающие свойством разрушать микробные клетки или нейтрализовать их токсины. Все белковые вещества, в том числе микроорганизмы и их токсины, способные вызывать в организме человека и животных выработку защитных белков — иммуноглобулинов, называют антигенами. Защитные белки, выработанные организмом в ответ на введенный антиген, называют антителами. Антигенами являются, кроме белков и микроорганизмов, яды растительного и животного происхождения, различные ферменты. Выработка в организме антител, действие которых направлено строго против родственного им антигена, определяет специфичность иммунитета, а антитела относят к специфическим факторам иммунитета. По строению все антитела, независимо от антигена, вызвавшего их образование, представляют собой крупномолекулярные белки — глобулины. Однако их функции чрезвычайно разнообразны. Так, первая группа антител, соединяясь с клетками микроорганизмов, вызывает их склеивание. Этот процесс называется агглютинацией, а антитела, вызывающие агглютинацию микроорганизмов, — агглютининами. Вторая группа антител, соединяясь с растворимыми белками микроорганизма, вызывает их осаждение. Эти антитела называются преципитинами, а реакция осаждения микробного белка — реакцией преципитации. Третья группа антител, соприкасаясь с микроорганизмами, вызывает их растворение (лизис). Такие антитела называются бактериолизинами, а реакция — бактериолизом. Имеются также антитела, способные нейтрализовать токсины и вирусы. Это — антитоксины и вируснейтрализующие антитела. В связи с тем, что все антитела образуются в ответ на введение в организм антигена и представляют собой белки, они способны соединяться с антигеном. Иммунный ответ организма на проникший антиген сопровождается не только продуцированием специфических иммуноглобулинов — антител, обусловливающих невосприимчивость, но и развитием состояния повышенной чувствительности к повторному введению антигена. Изменение реакции макроорганизма под действием микроорганизмов, токсинов, лечебных препаратов и других веществ называется аллергией, а вещества, вызывающие аллергию, — аллергенами. Аллергенами могут быть различные белковые вещества животного и растительного происхождения (сыворотка крови, чешуйки кожи, шерсть, волос, пыльца растений), а также некоторые химические соединения и лекарства. Аллергия проявляется в трех формах: гиперергия, гипергия и анергия. Гиперергия — это повышенная реакция клеток организма на повторное попадание (внедрение) аллергенов; проявляется в виде анафилаксического шока (потливость, дрожь, непроизвольное выделение мочи, кала, судороги). Анафилаксический шок часто наступает после введения лечебных сывороток крови. Гиперергия может проявиться в виде крапивницы, воспаления слизистых оболочек глаз и носовой полости при вдыхании пыльцы растений, чешуек кожи животных. Гипергия — это пониженная реакция, а анергия — отсутствие реакции клеток на введение аллергена. По происхождению различают иммунитет врожденный (видовой) и приобретенный. |