2 Физические факторы.

Температура. Температура внешней среды является мощным фактором воздействия на организмы, который определяет не только интенсивность их развития, но и вообще возможность развития. Принято различать три основные температурные точки, имеющие значение для развития микробов: температурный оптимум, минимум и максимум.

Температурный оптимум- температура, при которой данный вид микробов наиболее хорошо развивается, т.е. температура, соответствующая физиологическим требованиям соответствующего микроорганизма. При температурном минимуме или максимуме развитие микробов еще возможно, но уже ограничено. При температуре выше максимума микробы обычно погибают. При температуре ниже минимума они переходят в состояние анабиоза, а при повышении температуры могут возвращаться к активной жизни.

По отношению к температурному фактору микроорганизмы делят на три группы – психрофилы (холодолюбивые), мезофилы ( развивающиеся при средних температурах) и термофилы (теплолюбивые) Такое деление производят на основе оптимальной температуры развития. Примерные границы температур для различных групп представлены в таблице 1.

Таблица 1 Температуры для различных групп микроорганизмов, С

Микроорганизмы	Минимальная	Оптимальная	Максимальная
Психрофилы	- 8 - 10	+ 10 + 15	+ 15 + 20
Мезофилы	+ 5 + 10	+ 30 + 37	+ 40 + 45
Термофилы	+ 15 + 20	+ 40 + 55	+ 60 + 70

Вышеуказанные температурные границы приведены для размножения микроорганизмов. Для других процессов жизнедеятельности (спорообразование, образование токсинов, пигментов и др.) значения температур для тех же групп микроорганизмов могут быть иными.

Психрофилами - называют микроорганизмы, область температур роста которых лежит в пределах от 0 (или ниже) до 20 С, хотя оптимум составляет 15С. Психрофильные микроорганизмы являются обитателями холодных источников, глубоких озер и океанов, хорошо развиваются на продуктах при холодильном хранении. Наиболее сильной устойчивостью к низким температурам обладают плесневые грибы и гнилостные бактерии (-3-9С).

Мезофилы живут при средних температурах. Самая распространенная группа микроорганизмов (бактерии, плесневые грибы, дрожжи). Мезофилами являются все патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и большинство сапрофитных.

Термофилы развиваются при высоких температурах. Они в большом количестве встречаются в почве, сточных водах и в навозе, в гейзерах, песках пустынь. Они участвуют в ряде биологических процессов: при самосогревании влажного сена и хлопка, силосовании кормов, вызывают порчу пастеризованных и стерилизованных продуктов. Знание отношения разных видов микробов к воздействию температур позволяет культивировать их в лабораториях на искусственных питательных средах. При этом учитывают значения оптимальных для каждого вида микробных клеток температурных режимов (в термостатах).

Отношение микроорганизмов к различным температурам стали использовать для сохранения различных пищевых продуктов. При этом используют как низкие, так и повышенные температуры. На основе этого применяют несколько технологических приемов обработки и хранения продуктов. Низкие температуры - хранение в охлажденном состоянии и замороженном. При хранении в охлажденном состоянии используют температуру 0 -+4С, что позволяет продлить срок хранения, но если субстрат (продукт) достать из холодильника и оставить при комнатной температуре – он быстро испортится за счет развития тех микроорганизмов, что находились в нем до охлаждения. При хранении продуктов в замороженном состоянии используют температуру -12 - 30С. Несмотря на то, что при таких температурах микроорганизмы не размножаются и активная деятельность их приостанавливается, многие из них неопределенно долгое время остаются жизнеспособными, переходя в анабиотическое состояние. При хранении продуктов в охлажденном и замороженном состоянии большое значение имеет относительная влажность воздуха, скорость охлаждения и замораживания, исходная степень обсеменения психрофильными микроорганизмами. Замораживание не оказывает стерилизующего действия и могут выжить многие виды сапрофитов и болезнетворные формы микроорганизмов. Поэтому размороженные продукты могут быстро подвергаться порче. Размораживать замороженные продукты следует непосредственно перед употреблением.

В пищевой промышленности применяют два способа воздействия высоких температур: пастеризация и стерилизация.

Пастеризация – это нагревание продукта чаще при температуре 63-80 С в течение 20-40 мин. Иногда пастеризацию проводят кратковременно в течение нескольких секунд при температуре 90-100 С. При пастеризации погибают не все микроорганизмы. Некоторые термоустойчивые бактерии и споры грибов остаются жизнеспособными. Поэтому пастеризованные продукты следует немедленно охлаждать дотемпературы не выше 10 С и хранить на холоде ( на льду и в холодильнике), чтобы задержать прорастание спор и развитие сохранившихся клеток. Пастеризуют молоко и молочные продукты, пиво, соки, рыбную икру, пресервы и некоторые другие продукты.

Стерилизация - это температура 112-120 С в течение 20-60 мин. в специальных приборах - автоклавах (перегретым паром под давлением) или при 160-180С в течение 1-2 часа в сушильных шкафах (сухим жаром).

Влажность. Микроорганизмы могут развиваться только в субстратах, имеющих свободную воду и в количестве не менее определенного уровня. С понижением влажности субстрата интенсивность размножения микробов замедляется, а при удалении из субстратов ниже необходимого уровня вообще прекращается. Потребность во влаге у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. По величине минимальной потребности во влаге для роста различают следующие группы: гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбивые), ксерофиты (сухолюбивые). Гидрофитами являются большинство бактерий, а мицелиальные грибы и дрожжи мезофиты, но имеются среди них и гидрофиты.

Для развития микроорганизмов имеет значение не абсолютная величина, а доступность содержащейся в субстрате воды, которую в настоящее время принято обозначать термином водная активность или а_w. Водная активность показывает отношение давления водяных паров раствора (субстрата ) Р и чистого растворителя (воды) Р_о при одной и той же температуре: а _w = Р/Р_о.

Водная активность выражается величинами от 0 до 1 и характеризует относительную влажность субстрата. Рост микроорганизмов наблюдается при значениях а_w от 0,99 до 0,65-0,61. Оптимальное значение для многих от 0,99-0,98, примерно в этих пределах находится водная активность скоропортящихся пищевых продуктов (мяса, рыба, плоды, овощи).

Бактерии развиваются при водной активности субстрата 0,94-0,90. Дрожжи - 0,88-0,85, мицелиальные грибы - 0,8. Но некоторые виды бактерий, дрожжей, мицелиальных грибов могут расти при водной активности -0, 75-0,62 (хотя и медленно).

Таким образом, продукты, у которых водная активность менее 0,7 , могут длительно сохраняться без микробной порчи. Перспективно, с точки зрения увеличения срока хранения скоропортящихся продуктов, искусственное снижение в них водной активности. Возможно снижение а_w при добавлении специфических веществ, способных связывать воду.

Давно применяется хранение различных пищевых продуктов в сухом виде. В высушенном состоянии многие микробы сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени. Устойчивы к высушиванию многие дрожжи и особенно споры бактерий и мицелиальных грибов (сохраняют способность к прорастанию десятки лет). Патогенные микробы (стафилококки, микрококки, брюшно-тифозные бактерии) могут сохраняться в сухом субстрате неделями и месяцами.

Для сохранения сухих продуктов без порчи большое значение имеют относительная влажность и температура в складских помещениях. Продукты обладают гигроскопичностью (могут отдавать влагу или поглощать ее). Между влажностью воздуха и влажностью продукта устанавливается определенное подвижное равновесие. При одной и той же относительной влажности воздуха различные продукты могут иметь разную равновесную влажность. Большинство бактерий способно развиваться в субстратах при равновесной относительной влажности воздуха в пределах не ниже 95-90%. Для дрожжей минимум в субстрате соответствует 90-85% относительной влажности воздуха, для большинства мицелиальных грибов - 80%, а для некоторых ксерофитных видов пределом является относительная влажность воздуха- 75-65%

Таким образом, возможность развития микроорганизмов в продуктах в связи с их влажностью можно учитывать как по величине водной активности продукта, так и по относительной влажности воздуха. Значение а_w, умноженное на 100, соответствует относительной влажности воздуха, выраженной в процентах, когда система продукт - воздух находится в равновесии.

Относительная влажность воздуха изменяется от температуры: с понижением температуры воздуха уменьшается его влагоудерживающая способность и наоборот. Поэтому при снижении температуры в процессе хранения это приводит к увлажнению поверхности продукта, что способствует развитию находящихся на нем микробов. При хранении и перевозке высушенных продуктов необходимо принимать меры для предупреждения изменения их влажности.

При сублимационной сушке (высушивание под высоким вакуумом в замороженном состоянии) качество и пищевая ценность продуктов сохраняются значительно лучше, но микроорганизмы хорошо переносят такое высушивание и сохраняются жизнеспособными. Поэтому к таким продуктам следует предъявлять строгие санитарно-гигиенические требования.

Концентрация растворенных веществ и осмотическое давление. Внутриклеточное осмотическое давление обусловлено концентрацией растворенных веществ в цитоплазме клетки. У разных микроорганизмов оно колеблется в широких пределах и этим объясняется тот факт, что различные микроорганизмы могут обитать в пресной воде и соленых водах морей. Высокие концентрации осмотически активных веществ способствуют плазмолизу микробных клеток. В качестве осмотически деятельных веществ, применяемых для консервирования пищевых продуктов, используют поваренную соль и сахар.

Большинство бактерий мало чувствительно к концентрации NаСL в пределах 0,5-2%, но 3% - ное ее содержание в среде неблагоприятно для многих микроорганизмов. Размножение многих гнилостных бактерий подавляется при концентрации поваренной соли 3-4%, а при 7-10% оно прекращается. Палочковидные гнилостные бактерии менее стойки, чем кокки. Развитие некоторых возбудителей пищевых отравлений (ботулинуса, сальмонелл) приостанавливается при 6-10% соли, но некоторые из них могут долго сохранять жизнеспособность даже при 20%. Микроорганизмы, нормально развивающиеся при высоких концентрациях поваренной соли (20% и выше) называют галофилами (солелюбивыми).

Концентрация соли, влияющая на развитие микроорганизмов, зависит от других условий среды (рН, температура). Развитие дрожжей в соленых продуктах подавляется в кислой среде при содержании соли 14%, а в нейтральной только при 20%. При понижении температуры подавляющее действие соли усиливается. При температуре 0 С и 8% соли угнетается рост мицелиальных грибов, а при 20С необходимо 12% соли для такого же эффекта. Имеются сведения об усилении действия поваренной соли в присутствии нитратов и нитритов.

Подавляющее воздействие соли на рост микроорганизмов объясняется не только повышением осмотического давления. Поваренная соль оказывает токсическое действие на микроорганизмы: подавляются процессы дыхания, нарушаются функции клеточных мембран и др.

Поскольку многие микроорганизмы в плазмолизированном состоянии длительное время не погибают, приостанавливается лишь их активная деятельность, к перерабатываемому сырью необходимо предъявлять строгие санитарно-гигиенические требования. Порча соленых товаров (мясо, рыба и др.) часто возможна под влиянием галофильных и солеустойчивых микроорганизмов. Например, покраснение крепко соленой рыбы - «фуксин», вызывается галофильной бактерией, обладающей красным пигментом. Для задержки развития микроорганизмов соленые товары необходимо хранить при низких температурах.

Возможны различные виды порчи (плесневение, забраживание меда, джема, варенья, фруктовых сиропов и других сахаросодержащих продуктов) под воздействием осмофильных плесеней и дрожжей. Порчу продуктов, прошедших тепловую обработку, вызывают осмофильные температуровыносливые дрожжи, но порча может явиться и результатом вторичного инфицирования продуктов микробами извне. Поэтому для предотвращения такого вида порчи необходимо разливать продукт в горячем виде в стерильную тару, герметично укупоривать ее и хранить при пониженной температуре.

Лучистая энергия. Различные формы лучистой энергии оказывают на микроорганизмы разнообразное физическое, химическое и биологическое действие. Биологическое действие излучения зависит от длины волны, чем она короче , тем в ней больше заключено энергии, тем сильнее воздействие на организм. В основе действия лежат физические и химические изменения, происходящие в клетках микроорганизмов и в окружающей среде. Изменения могут быть вызваны только поглощенными лучами. Следовательно, для эффективности действия излучения большое значение имеет проникающая способность лучей.

Солнечный свет обладает наибольшим потенциалом вредного воздействия на микроорганизмы. Способностью использовать энергию солнечного света обладают лишь пигментобразующие формы бактерий. Микроорганизмы, не имеющие пигмента, погибают под действием прямых солнечных лучей. Рассеянный солнечный свет подавляет их развитие постепенно. Однако, развитие многих мицелиальных грибов при постоянном отсутствии света протекает ненормально, хорошо развивается только мицелий, а спорообразование только тормозится. Под влиянием солнечных лучей происходят внутриклеточные химические реакции с образованием гидроксильных радикалов и других высокореактивных веществ, действующих губительно на микробную клетку.

Наиболее выраженное летальное действие оказывают световые волны, лежащие в ультрафиолетовой области спектра (длина волны менее 400 нм).

Ультрафиолетовые лучи (УФ - лучи) обладают или бактерицидным или мутагенным действием. Это вызывается изменениями в структуре ДНК. Из всех микроорганизмов наиболее чувствительны к УФ - лучам вегетативные формы бактерий, а споры бацилл в 4-5 раз более устойчивы. Очень чувствительны к УФ - лучам патогенные микроорганизмы .

Эффективность воздействия УФ - лучей зависит от дозы облучения, длительности и свойств облучаемого субстрата (рН, степень обсеменения микробами и температура). Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующе на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие - могут вызвать изменение наследственных свойств. Это используется на практике для получения различных штаммов микроорганизмов с высокой способностью продуцировать антибиотики, ферменты и др. БАВ. Дальнейшее увеличение дозы приводит к гибели.

В настоящее время УФ - лучи довольно широко применяют для дезинфекции воздуха микробиологических боксов, холодильных камер и производственных помещений. Искусственным источником ультрафиолетового излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления, называемые бактерицидными (БУФ-15, 30, 60). При обработке УФ - лучами в течение 6 часов уничтожается до 80% бактерий и мицелиальных грибов, находящихся в воздухе. Такие лучи могут быть использованы для предотвращения инфекции извне, при розливе, фасовке и упаковке пищевых продуктов, лечебных препаратов, а также для обеззараживания тары упаковочных материалов, оборудования, посуды (на предприятиях общественного питания).

Стерилизация пищевых продуктов с помощью УФ - лучей затруднена вследствие их невысокой проникающей способности. Действие их проявляется только на поверхности или в очень тонком слое. Предлагается использовать УФ - лучи для стерилизации плодовых соков и вин (в тонком слое). При таком «холодном» способе стерилизации вино поучается лучшего качества и сохранятся без порчи дольше, чем пастеризованное.

ля некоторых продуктов, таких как сливочное масло, молоко, стерилизация УФ - лучами неприемлема. В результате такой обработки ухудшаются вкусовые и пищевые свойства таких продуктов. В последнее время УФ - лучи используют для дезинфекции питьевой воды.

Космические и рентгеновские лучи представлены ионизирующими излучениями с длиной волны от 0,006 до10 нм. Они оказывают мутагенное или летальное действие. К действию таких лучей наиболее чувствительны ядерные структуры, хотя повреждаются и цитоплазматические структуры клеток.

Искусственное ионизирующее излучение (α- и -частицы, -лучи) возникает в результате работы атомных электростанций, испытаний ядерного оружия, применения радиоактивных изотопов в научных целях.

Эффект бактерицидного действия радиоактивных излучений обуславливается ионизацией внутриклеточных веществ. При прохождении ионизирующих излучений через клетку, некоторые атомы в результате поглощения энергии испускают электроны и превращаются в положительно заряженные ионы. Свободный электрон присоединяется к нейтральному атому, который превращается в отрицательно заряженный ион. Такое изменение электронной структуры атомов приводит к изменению химических связей и разрушению структур молекул.

Микроорганизмы более устойчивы к излучениям, чем высшие животные и растительные организмы. Дрожжи и плесени более устойчивы, чем бактерии. Споры бацилл и клостридий выносливее их вегетативных форм. Чувствительны к облучению кишечная палочка, протей, многие бактерии рода псевдомонас (распространенные возбудители порчи сырья и мясных и рыбных продуктов). Микрококки отличаются повышенной устойчивостью. Высока радиоустойчивость вирусов, у некоторых она превосходит устойчивость бактериальных спор. При одной и той же поглощенной дозе радиопоражаемость микроорганизмов одного и того же вида изменяется в зависимости от возраста клеток, состава среды, температуры, дозы и длительности облучения. Установлено, что микроорганизмы способны восстанавливать лучевые повреждения, что определяется видовыми особенностями микроорганизмов и их физиологическим состоянием. Искусственные ионизирующие излучения используют для стерилизации лечебных препаратов и некоторых пищевых продуктов (но при этом могут ухудшаться вкус и пищевые качества). Их используют для задержки прорастания картофеля и овощей, зерна и зернопродуктов, сухофруктов, а также для ускорения или замедления созревания плодов и в других целях. Наиболее приемлемы для этих целей гамма – лучи, обладающие наиболее высокой проникающей способностью и не вызывающие при облучении появления в продукте «наведенной» радиации.

Радиоволны. Короткие электромагнитные волны длиной от 10 до 50 м, ультракороткие длиной от10м до мм обладают стерилизующим эффектом. При прохождении коротких и ультракоротких радиоволн через среду возникают переменные токи высокой частоты (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ). В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Характер нагревания в СВЧ поле отличается от характера нагрева от обычных нагреваний и обладает рядом преимуществ. Объект нагревается быстро и равномерно по всей массе. Например, воду в стакане можно довести до кипения в течение двух – трех секунд. Рыба (1кг) варится до готовности в течение двух мин., мясо (1кг)-2,5 мин., курица 6-8 мин. Нагрев может происходить избирательно, отдельные части облучаемого объекта нагреваются в разной степени и зависят от их электрофизических свойств.

Благодаря специфическим особенностям перспективно применение этого способа нагревания для пастеризации и стерилизации пищевых продуктов (например, в плодово-ягодных консервах). По сравнению с обычной паровой стерилизацией в автоклавах время нагревания СВЧ- энергией до одной и той же температуры сокращается во много раз. Поэтому полнее сохраняются вкусовые и питательные свойства. Эффект воздействия на его микрофлору практически одинаков.

Сверхвысокочастотную электромагнитную обработку пищевых продуктов все шире применяют в общественном питании (для варки, сушки, выпечки, при разогревании др.).

Давление и механическое сотрясение. Микроорганизмы не испытывают значительных изменений под влиянием даже очень больших давлений, но есть группы микроорганизмов, которые развиваются только при избыточных давлениях. Их называют барофильными (в глубинах морей и океанов). К механическим сотрясениям они чувствительны, если они сильные и длительные. Так, самоочищение бурных рек происходит в результате гибели микроорганизмов под воздействием сильных толчков воды.

Ультразвук. Ультразвуком называют механические колебания с частотами более 20000 колебаний в секунду (20 кГЦ). Колебания такой частоты находятся за пределами слышимости человека. Ультразвуковые волны могут распространяться в твердых, жидких и газовых средах. Обладают большой механической энергией и вызывают ряд физических, химических и биологических явлений. Механизм бактерицидного действия ультразвука объясняется двумя теориями: кавитационно - механической и кавитационно - электрохимической. По первой теории считают, что ультразвуковые волны, распространяясь в упругой среде, вызывают в ней попеременные сжатия и разряжения. В клетке создаются огромные давления, достигающие десятков и сотней мПа, что вызывает механическое разрушение цитоплазматических структур и гибель клетки (кавитация).

Кавитационная электрохимическая теория объясняет ионизацию паров жидкостей и присутствующих в ней газов при образовании кавитационного пузырька. При разрыве пузырька происходит электрический разряд, сопровождающийся резким повышением температуры и образованием в кавитационной полости электрического поля высокого напряжения. При этом пары жидкости и высокомолекулярные соединения в кавитационной полости расщепляются на водород и гидроксильную группу с образованием активного кислорода, перекиси водорода, азотистой и азотной кислот, в результате чего происходят инактивация ферментов и коагуляция белков. Все это обуславливает гибель микробной клетки.

Эффективность действия УЗ при одной и той же интенсивности и частоте колебаний зависит от продолжительности воздействия, химического состава облучаемой среды, ее вязкости , температуры, рН и исходной степени обсемененности микроорганизмами. Чем больше микроорганизмов, тем продолжительнее должно быть воздействие для достижения стерилизующего эффекта.

Устойчивость микроорганизмов к действию ультразвука зависит от их биологических свойств. Вегетативные клетки более чувствительны, чем споры, кокковые формы погибают медленнее, чем палочковидные. Более крупные клетки микроорганизмов отмирают быстрее, чем мелкие. Ультразвук применяют для стерилизации пищевых продуктов (молоко, фруктовые соки, вина), изготовления вакцин, мойки и стерилизации стеклянной тары, а также при извлечении внутриклеточных ферментов, токсинов, витаминов, нуклеиновых кислот и других компонентов клетки. Ведутся исследования по применению УЗ энергии для стерилизации питьевой воды.

3 Химические факторы. К химическим факторам, влияющим на жизнедеятельность микробов, относят: химический состав питательной среды, реакцию среды, окислительно-восстановительный потенциал среды и действие ядовитых (антисептических) веществ.

Состав питательной среды является основным показателем микроорганизмов. Он определяет ее питательную ценность, реакцию (рН) и окислительно-восстановительный потенциал (Еh).

Реакция питательной среды (концентрация водородных ионов рН) играет роль фактора, определяющего границы существования живой материи. Кислотность среды воздействует на ионное состояние, а поэтому на доступность для организма многих химических веществ.

Ионы водорода влияют на электрический заряд коллоидов клеточной стенки. При сдвиге рН в кислую или щелочную сторону изменяется знак заряда поверхности клетки, что приводит к изменению ее проницаемости для различных молекул и ионов питательного субстрата и нарушению нормального процесса обмена веществ. Изменение рН также влияет на степень дисперсности коллоидов цитоплазмы, активность ферментов, интенсивность и направление биохимических реакций. Так, например, дрожжи в кислой среде (рН 4,5-5,0) образуют в основном этиловый спирт (спиртовое брожение), а в щелочной среде (рН 8,2) – глицерин (глицериновое брожение).

В зависимости от отношения микрооргаизмов к кислотности среды их подразделяют на ацидофилы (кислотолюбивые), нейтрофилы (нейтральная зона) и алкалофилы (щелочелюбивые). Микроорганизмы, обладающие способностью выживать при значениях рН за пределами 4-9, рассматриваются как кислото - и щелочетолерантные.

Кислотолюбивые микроорганизмы, растущие при очень низком значении рН, встречаются редко. К ацидофильным относятся уксуснокислые, молочнокислые, некоторые дрожжи и плесени. Уксуснокислые бактерии растут в пределах рН от 3 до 5, молочнокислые развиваются при рН от 3 до 8. Оптимум рН роста дрожжей находится в области 4,5 - 6. Однако некоторые из них способны развиваться в более кислой среде – рН 2, другие - в щелочной - 8,5.

К самым устойчивым к кислой среде относятся плесневые грибы, многие из них характеризуются ацидотолерантностью и способностью роста в широких пределах рН (от 2 до11).

Оптимальная рН для нейтральнофильных микроорганизмов находится в пределах 7,0. Типичными представителями нейтрофилов являются бактерии группы кишечных палочек (БГКП), стрептококки, бациллы, сальмонеллы и большинство других патогенных микроорганизмов.

К алкалофилам относят некоторые виды бактерий и мицелиальных грибов. Клубеньковые бактерии рода Ризобиум (Rhizobium) активно развиваются при рН 10-12. Бациллюс цереус (Bacillus cereus) и Бациллус циркулянс (Bacillus circulans) способны развиваться при рН 10-11. Энтерококки также толерантны к щелочной среде.

Многие микроорганизмы, развиваясь в питательной среде, выделяют продукты обмена, изменяющие реакцию субстрата, это является одним из факторов, обусловливающих антогонизм между различными группами микробов. Так, молочнокислые бактерии в процессе жизнедеятельности образуют молочную кислоту, которая подавляет развитие большинства гнилостных бактерий. Это используется при хранении кисломолочных продуктов, сыров, при консервировании силоса, квашении капусты и других продуктов. Зная отношение различных микроорганизмов к реакции среды и регулируя ее рН, можно подавлять или стимулировать их развитие.

Окислительно-восстановительный потенциал служит количественной мерой способности некоторых соединений или элементов отдавать электроны. Этот отсчитывается относительно потенциала молекулярного водорода. Окислительно-восстановительные условия питательной среды выражаются величиной окислительно-восстановительного потенциала, который принято обозначать Еh (rH₂). Окислительно-восстановительный (ОВ) потенциал среды представляет собой отрицательный логарифм числа, выражающего давление (в МПа) молекулярного водорода при давлении Н₂ 0,1 МПа. ОВ потенциал среды равен 0. Величина Еh минимальна при насыщении среды водородом и максимальна при насыщении ее кислородом. Она измеряется от 0 до 41 единиц. При равновесии окислительно-восстановительных процессов в среде rH₂ равен 28. Присутствие в среде окисляющих веществ (метиленового синего, резазурина, кислот, перманганата калия и др.) повышает значение потенциала. Значение же соединений, обладающих восстановительными свойствами (цистеин, тимоловая кислота), снижает потенциал. ОВ потенциал также резко уменьшается при отмирании микроорганизмов, лизисе их фагом и действии на культуры лизоцимом. Изменяя ОВ потенциал среды, можно повлиять на интенсивность размножения различных групп микроорганизмов и направленность вызываемых ими биохимических процессов.

По отношению к окислительно-восстановительным условиям среды микроорганизмы разделяют на четыре основные группы: облигатные аэробы, облигатные и факультативные - анаэробы и микроаэрофилы. Облигатные анаэробы развиваются при низком значении Еh (0-14), факультативные анаэробы при Еh (0-30), аэробные микроорганизмы Еh (11-35), микроаэрофилы- Еh (10-20).

Влияние антисептических веществ на микробную клетку может проявляться различным действием. Одни подавляют жизнедеятельность или задерживают развитие чувствительных к ним микробов. Такое действие называют бактериостатическим (в отношении бактерий) или фунгистатическим (в отношении мицелиальных грибов). Другие вещества вызывают гибель микроорганизмов, оказывая на них соответственно бактерицидное или фунгицидное действие. В очень малых дозах многие химические яды оказывают даже благоприятное действие, стимулируя размножение или биохимическую деятельность микробов. В каждом конкретном случае доминирующий эффект зависит от химической природы этого антимикробного агента.

Эффективность действия химических веществ на микроорганизмы зависят от природы вещества, концентрации, биологических особенностей микроорганизмов, продолжительности воздействия, температуры, состава и рН среды. Чувствительность микроорганизмов к одному и тому же антисептику неодинакова.

Из неорганических соединений сильными ядами для микробов являются: соли тяжелых металлов (свинца, меди, цинка, серебра, золота, ртути),

различные окислители (хлор, хлорная известь, хлорамин, йод, бром, перманганат калия, пероксид водорода, озон, диоксид углерода, аммиак и др.),

минеральные кислоты (борная, серная, хлористоводородная, азотная и др.),

щелочи (гидроксид натрия, гидроксид калия и др.).

Среди органических соединений губительное воздействие оказывают органические кислоты (молочная, салициловая, масляная, уксусная, бензойная и др.), используемые в качестве консервантов в пищевой и парфюмерно-косметической промышленностях. Консервант должен обладать определенными липофильными свойствами для того, чтобы проникать через гидрофобную клеточную оболочку или разрушать ее. В то же время, для антимикробного действия консерванту требуется хорошая растворимость в воде, так как развитие микроорганизмов происходит исключительно в водной фазе и поэтому консервант должен находиться именно в ней.

Эффективность конкретного консерванта неодинакова в отношении плесневых грибов, дрожжей и бактерий, то есть он не может быть эффективен против всего спектра возможных микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов.

Кроме того, к дезинфицирующим веществам этой группы относятся также диэтиловый эфир, спирты жирного и ароматического ряда (этиловый, бутиловый, амиловый, пропиловый и др.), эфирные масла, смолы, дубильные вещества, органические красители, формалин, фенол, крезол и их производные..

Ионы серебра и золота обладают олигодинамическим действием. В очень малых количествах, не поддающихся химическому обнаружению, они губительно действуют на микробные клетки. На этом основан метод дезинфекции воды с помощью серебряных фильтров. Посуда из серебра при контакте с водой сообщает ей бактерицидные свойства, этим объясняется длительное хранение «святой воды».

Химические вещества, бактерицидно действующие на микроорганизмы в небольших концентрациях, называют антисептическими или дезинфицирующими. Механизм бактерицидного действия антисептических веществ заключается в том, что в результате взаимодействия химического яда с веществами цитоплазмы в ней происходят необратимые изменения, вызывающие нарушения процессов жизнедеятельности и приводящие к гибели клетки.

Соли тяжелых металлов вызывают коагуляцию белков клетки. Олигодинамическое действие серебра и др. тяжелых металлов заключается в том, что положительно заряженные ионы металлов адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности микробов, изменяется проницаемость их цитоплазматической мембраны и при этом нарушаются процессы питания и размножения микроорганизмов.

Окислители действуют на сульфгидрильные группы активных белков и влияют на другие группы (феноловые, тиоловые, индольные и аминные).

Неорганические кислоты и щелочи гидролизуют белки клетки. Диоксид углерода, сероводород, цианистые соединения инактивируют ферменты клетки.

Органические спирты, диэтиловый эфир, ацетон разрушают полипептидную оболочку клетки. Формалин (40%-й раствор формальдегида) присоединяется к аминогруппам белков и вызывает их денатурацию.

Многие антисептические вещества используются в медицине, сельском хозяйстве, в промышленности и в быту, как дезинфицирующие средства для борьбы с болезнетворными микробами. Широко применяют хлор и его соединения для дезинфекции питьевой воды, тары, оборудования, инвентаря.

Антисептические вещества используют для защиты от микробных поражений текстильных материалов, древесины, бумаги и изделий из нее, других материалов и объектов.

Применение антисептиков для консервирования продуктов ограничено и строго нормируется санитарным законодательством.

В нашей стране разрешено использовать немногие химические консерванты в малых дозах (от сотых до одной двух десятых процента) и только для некоторых пищевых продуктов.

Для консервирования полуфабрикатов из плодово-ягодного сырья, рыбных консервов, кетовой икры используют бензойную кислоту и ее натриевую соль. В качестве консерванта для многих пищевых продуктов все чаще применяют сорбиновую кислоту и ее соли. Эта кислота менее токсична, чем бензойная и сернистая, и более активно воздействует на микроорганизмы. При концентрации 0,03-0,1% эта кислота на длительное время задерживает рост грибов, дрожжей и некоторых бактерий и при этом безвредна для людей, не придает продукту посторонних вкуса и запаха. Особенно эффективно действие сорбиновой кислоты в кислой среде рН 3-4,5. Этот консервант вводят непосредственно в продукт или обрабатывают им поверхность продукта, оберточные материалы.

Для борьбы с картофельной болезнью хлеба, для предотвращения его плесневения рекомендуется введение в тесто солей пропионовой кислоты. Этот консервант можно применять и для некоторых рыбных продуктов.

4 Биологические факторы. Под биологическими факторами понимают влияние на жизнедеятельность микроорганизмов других видов и групп микробов, а также животных и растений, составляющих в природных условиях специфический биоценоз. В процессе эволюции возникли и сформировались различные типы взаимоотношений между микроорганизмами. В связи с этим различают несколько типов взаимоотношений (симбиоза) между организмами: мутуализм, синергизм, комменсализм, паразитизм, метабиоз и антагонизм (антибиоз).

Мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) представляет собой сожительство, благоприятное для обоих симбионтов, совместно они развиваются даже лучше, чем каждый в отдельности. Примером может служить совместное развитие молочнокислых бактерий и дрожжей (в кефирных грибках).Молочнокислые бактерии в кефирных грибках продуцируют молочную кислоту и создают среду, благоприятную для роста дрожжей, а дрожжи, выделяя витамины группы В, стимулируют развитие молочнокислых бактерий. Симбиотические взаимоотношения этих микроорганизмов используют в процессе изготовления некоторых молочнокислых продуктов (кефира, кумыса).

Синергизм - содружественное действие двух или нескольких видов, когда при совместном развитии усиливаются отдельные физиологические функции. Например, повышается синтез определенных веществ (образование ароматических веществ лактококками при совместном выращивании с молочнокислыми стрептококками.

Комменсализм – тип взаимоотношений между двумя организмами, при котором один живет за счет другого, не принося заметной пользы и не причиняя вреда. Такие взаимоотношения наблюдаются между молочнокислыми бактериями, а также кишечными палочками и организмом человека или животного. При развитии в толстом отделе кишечника бактерии получают от макроорганизма необходимые питательные вещества, не причиняя ему вреда и даже принося известную пользу тем, что подавляют развитие гнилостных и некоторых патогенных микроорганизмов.

Паразитизм – вид взаимоотношений, когда один из них (паразит) живет за счет другого (хозяина), причиняя ему вред. Паразитами являются все патогенные микроорганизмы по отношению к человеку, животному и растениям. Абсолютными паразитами являются риккетсии и вирусы, развивающиеся внутри клеток макро- и микроорганизмов.

Метабиоз - такой вид взаимоотношений, когда продукты жизнедеятельности одного микроорганизма являются продуктами питания других. Так, дрожжи, сбраживая сахар в этиловый спирт, создают условия для развития уксуснокислых бактерий, а образуемая последними уксусная кислота используется плесенями, которые ее окисляют до С₂О и Н₂О.

Антагонизм (антибиоз) – тип взаимоотношений между микроорганизмами, при котором одни микроорганизмы подавляют развитие других. Причин антагонизма может быть несколько: истощение питательного субстрата вследствие более быстрого развития одного из микроорганизмов; изменение рН среды (при развитии ацидофилов, алкалофилов); выделение в среду микробами - антагонистами антибиотиков. Антибиотики - вещества биологического (микробного, растительного и животного) происхождения, подавляющие развитие и биохимическую активность чувствительных к ним микробов. По происхождению антибиотики подразделяют на группы: антибиотические вещества, продуцируемые актиномицетами, плесневыми грибами, бактериями, организмом животного или человека; антибиотики растительного, синтетического и полусинтетического происхождения Известно более 5000 антибиотиков, обладающих различным спектром действия.

Антибиотики актиномицетного происхождения - стрептомицин, тетрациклины, неомицин, нистатин обладают широким антибактериальным спектром действия. Они активны в отношении грамположительных бактерий, возбудителей туберкулеза, брюшного тифа, туляремии, бруцеллеза, сальмонеллезов и др.

Наиболее активными продуцентами антибиотиков являются мицелиальные грибы. Плесень рода Penicillium продуцирует широко используемый пенициллин. Он обладает бактерицидным действием главным образом на грамположительные стафилококки и стрептококки. Плесени рода Aspergillus выделяют антибиотики- фумингацин и аспергиллин. Mucor продуцирует клавицин.

К антибиотикам, продуцируемым бактериями, относят грамицидин – С (Вac. Brevis), пиоцианин (Ps. aeruginoza), субтилин (Bac. subtilis), полимиксин (Bac. polymixa). Молочнокислые бактерии Lbm. Plantarum выделяют антибиотик лактолин, Lac. Lactis –низин, Lac. Cremoris- диплококцин и др. Эффективность бактериальных антибиотиков ниже, чем антибиотиков грибного и актиномицетного происхождения, однако они способны подавлять развитие возбудителя туберкулеза, маслянокислых бактерий, кишечных палочек, стафилококков и других видов молочнокислых бактерий.

К антибиотическим веществам животного происхождения относят лизоцим, эритрин и экмолин. Лизоцим содержится в яичном белке, слезах, слюне, молозиве, молоке. Он убивает и растворяет (лизирует) многие виды бактерий. Эритрин получен из красных кровяных шариков (эритроцитов) крови животных, проявляет бактериостатическую активность. Экмолин получают из тканей рыб. Он активен в отношении стафилококков и стрептококков.

Антимикробные вещества высших растений называют фитонцидами. Наиболее сильной бактерицидностью обладают фитонциды лука, чеснока, хрена, горчицы, алое, крапивы, можжевельника, почек березы, листьев черемухи и др. Антимикробное действие фитонцидов обусловлено продуктами жизнедеятельности растительных организмов: эфирных масел, глюкозидов, органических кислот, дубильных веществ, смол и др.

Полусинтетические антибиотики получают химическим путем. Они имеют широкий спектр действия, активны в отношении не только грамположительных, но и грамотрицательных микроорганизмов (исключение составляет синегнойная палочка). Синтезированы полусинтетические пенициллины (оксациллин, ампициллин, карбенициллин), цефалоспорины (цефалоредин), тетрациклины (метацилиногидрохлорид) и др.

Химическая природа антибиотиков различна. Они отличаются химической структурой и биологическими свойствами. Антибиотические вещества из бактерий являются полипептидами, а выделенные из актиномицетов и грибов относятся к сложным циклическим соединениям.

Лекция № 9. Экология микроорганизмов. Микрофлора почвы, воды, воздуха.

Источников возможного инфицирования пищевых продуктов микроорганизмами немало. Основной из них — внешняя среда: почва, воздух, вода. Опасность представляют все объекты, контактирующие с продуктами: оборудование, тара, упаковочные материалы, руки и спецодежда рабочих и др.

Микрофлора окружающей среды в большой мере зависит от антропогенных факторов.

Антропогенные факторы и природная окружающая среда. Антропогенные факторы - это изменения, происходящие в природе, т. е. окружающей среде в результате хозяйственной деятельности человека.

Под загрязнением окружающей среды понимается поступление в нее любых твердых, газообразных или жидких веществ, микроорганизмов или тепловой, электромагнитной, радиационной, звуковой энергий. Виды загрязнений многообразны. Основные из них: выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; попадание в водную среду всевозможных производственных и коммунально-бытовых отходов; нефтепродуктов, минеральных солей; засорение ландшафтов мусором и твердыми отходами; широкое применение пестицидов; повышение уровня ионизирующих излучений; накопление тепла в атмосфере и гидросфере.

Интенсификация промышленного и сельскохозяйственного производства шла до недавнего времени по экстенсивному пути без учета экологических последствий.

Химическое загрязнение — основной фактор неблагоприятного антропогенного воздействия на окружающую среду и ее обитателей, в том числе на микроорганизмы. В окружающую среду выбрасывается большое количество различных химических веществ, в том числе и неприродных соединений.

Ежегодно производятся десятки миллионов тонн неизвестных синтетических материалов, в почвы сельскохозяйственных угодий вносится огромное количество минеральных удобрений и пестицидов (химические вещества для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков).

Одни из этих соединений не разлагаются естественным путем или же разлагаются частично, другие очень медленно (радиоактивный изотоп стронция имеет период распада около 200 лет). Неразложившиеся остатки радиоактивных и органических соединений накапливаются в различных объектах внешней среды. Возникает опасность их попадания в пищевые продукты, а с ними в организм человека (Ю. И. Скурлатов и др.).

Сейчас в атмосферу ежегодно выбрасываются сотни миллионов тонн оксидов азота и серы, углекислоты, твердых и жидких взвешенных частиц (аэрозолей), миллионы тонн газообразных органических веществ. Загрязнение атмосферы приобретает глобальный характер, что приведет к возможному изменению климата, увеличению потока жесткой УФ-радиации на поверхности Земли, увеличению числа заболеваний среди людей.

Антропогенное загрязнение почв связано с твердыми и жидкими отходами промышленности, строительства, городского хозяйства и сельскохозяйственного производства.

Человечество активно использует около 55% суши и 50% ежегодного прироста леса. В результате строительства и горных разработок ежегодно перемещается более 4 тыс. км³ породы, сжигается 7 млрд. т топлива.

Из всех сред обитания (атмосфера, почва, вода) наибольшим воздействиям со стороны человека подвержена вода. Загрязнения, выбрасываемые в атмосферу или вносимые в почву в трансформированном или неизменном виде, поступают в водоемы.

За счет выпадения осадков и в период весеннего половодья вместе с поверхностным стоком в воду попадают загрязняющие вещества. Загрязнение природных вод связано также с использованием водных ресурсов в промыш­ленности и сельском хозяйстве, в энергетике, на хозяйственно-бытовые нужды, в связи с развитием водного транспорта, мелиоративных преобразований и т. д. После использования вода возвращается в природные водные объекты, неся в себе следы воздействия в виде изменения химического состава, температуры, биологического загрязнения (множество микроорганизмов, в том числе и пато­генных).

Для ирригации, промышленного производства, бытового снабжения отбирается более 13% речного стока и сбрасывается в водоемы ежегодно сотни миллиардов кубических метров промышленных и коммунальных стоков. Их нейтрализация требует 5—10-кратного, а в отдельных случаях и более разбавления природной чистой водой.

Способы и пути борьбы с антропогенным загрязнением окружающей среды разнообразны. Среди них строительство очистных сооружений, установка пылегазоулавливающих фильтров, создание безотходных и малоотходных технологий, утилизация отходов, использование их в качестве вторичного сырья для получения полезной продукции, применение замкнутых циклов водоиспользования, применение биологических методов борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных и лесных растений, оптимизация режима использования техники, улучшение конструкций двигателей внутреннего сгорания, поиски новых видов топлива и источников энергии.

Роль микроорганизмов в охране окружающей среды от загрязнения. Микроорганизмы могут осуществлять разрушение и обезвреживание целого ряда загрязнений воды и почвы.

Примером значимости микроорганизмов могут служить биологические методы очистки сточных вод. Перед спуском в открытые водоемы сточные воды должны подвергаться очистке. Степень очистки зависит от количества и химического состава вод, а также характера водоема, в который они могут быть спущены.

Биологические методы очистки делятся на аэробные и анаэробные. Эти методы очистки основаны на использовании биохимической деятельности аэробных и анаэробных микроорганизмов — их способности перерабатывать органические и минеральные вещества в процессах конструктивного и энергетического обменов клетки.

Аэробная биологическая очистка проводится в естественных и искусственных условиях.

В естественных условиях очистка сточных вод осуществляется путем их фильтрации через слои почвы на специальных земельных участках, называемых полями фильтрации и полями орошения, а также в биологических (очист­ных) прудах.

Почвенные микроорганизмы окисляют органические вещества просачивающейся воды, превращая их в неорганические соединения, т. е., минерализуя их, очищают воду. Помимо органических соединений в почве задерживается до 99% находившихся в сточной воде бактерий. Прошедшая через почву очищенная сточная вода поступает в сборные дренажные трубы, по которым отводится в открытый водоем.

Поля орошения отличаются от полей фильтрации тем, что одни и те же земельные участки используются одновременно для очистки сточных вод и для выращивания сельскохозяйственных культур (трав, овощей, плодовых деревьев и др.). На полях орошения очищается значительно меньше сточной воды, чем на полях фильтрации, но зато используются растениями ценные вещества, получающиеся при минерализации органических веществ сточной жидкости.

Биологические пруды — это искусственные последовательно соединенные водоемы, в которые отводится сточная разбавленная вода. Очистка воды в них сходна с процессами естественного самоочищения водоемов.

В месте спуска сточных вод, которые содержат загрязнения, развивается множество сапрофитных микроорганизмов (до нескольких миллионов в 1 см³ воды) и в воде активно протекают вызываемые ими процессы гниения и броже­ния. По мере минерализации органических веществ уменьшается и количество сапрофитных бактерий, число их составляет 10⁵—10⁴ в 1 см³ воды. В загрязненной зоне водоема начинают развиваться и другие водные организмы (простейшие, коловратки, водоросли и др.).

Сапрофитные бактерии отмирают в результате недостатка пищи, под воздействием выделяемых некоторыми водорослями антибиотических веществ. Коловратки и простейшие поедают бактерии, лизируются они и бактериофа­гом. Число сапрофитных бактерий снижается до 10²—10¹ клеток в 1 см³ воды.

Кроме естественной используется очистка сточных вод в искусственных условиях на специальных очистных сооружениях -- биологических фильтрах и в аэротенках. Биологической очистке предшествует механическая.

Биологические фильтры (биофильтры) представляют собой резервуары, заполненные крупнозернистым материалом (шлаком, щебнем или пластмассовыми пористыми блоками). Через толщу этого загрузочного материала фильтруют сточную воду. Подача воздуха (аэрация) в биофильтры может быть естественной и искусственной (принудительной), когда воздух продувается через толщу загрузки вентиляторами. Такие биофильтры называют аэрофильтрами. На поверхности загрузочного материала обильно развиваются разнообразные организмы (микроорганизмы, простейшие и др.), образуя более или менее мощную пленку, называемую биологической.

Процесс очистки сточной воды под влиянием микроорганизмов биологической пленки состоит из двух фаз. Сначала окисляются углеродсодержащие органические вещества, и идет аммонификация азотсодержащих органических веществ. После окисления главной массы органических веществ окислению подвергаются образовавшиеся аммиачные соли, которые переходят в соли азотистой и азотной кислот (процесс нитрификации). Первая фаза протекает главным образом в самых поверхностных слоях загрузочного материала, вторая — в более глубоких его слоях.

Аэротенки представляют собой бассейны, в которые вместе с отстоенной сточной водой вводят определенное количество так называемого активного ила (в виде хлопьев), основная масса которого состоит из различных микроорга­низмов. Смесь сточной воды с илом, протекая через аэротенк, подвергается активной аэрации. Поступающий в аэротенк воздух -- источник кислорода — поддерживает ил во взвешенном состоянии и осуществляет энергичное переме­шивание жидкости, что способствует постоянному и быстрому контакту организмов активного ила с питательными веществами сточной воды и кислородом.

В аэротенках происходит такой же процесс, как и в биофильтрах, — последовательное биохимическое окисление органических веществ сточной жидкости. Однако в аэротенках процесс протекает значительно интенсивнее, чем в биофильтрах, из-за лучшей аэрации сточной жидкости. Качественный состав микронаселения биопленки и активного ила может служить индикатором работы очистного сооружения.

После прохождения через биофильтр и аэротенк вода поступает в отстойники для освобождения от биопленки и активного ила, а затем сбрасывается в водоем. Иногда вода перед выпуском дезинфицируется хлором или хлорной из­вестью.

Анаэробная биологическая очистка. В процессе очистки сточных вод накапливается большое количество осадков, содержащих много органических веществ, микроорганизмов, в том числе и патогенных. Обработка и обезврежи­вание осадков проводится в метантенках, септиктенках и двухъярусных отстойниках.

Независимо от типа очистного сооружения в них происходят разнообразные микробиологические процессы. Сложные органические соединения осадка (белки, жиры, клетчатка и др.) в результате брожения и гниения превращаются в жирные кислоты, спирты и газообразные продукты (углекислый газ, аммиак, метан, водород). Среди газообразных продуктов 60—65% составляет метан, который может быть использован как горючий газ. Сброженный осадок обезвоживают, сушат и вывозят на сельскохозяйственные поля в качестве удобрения, а в брикетированном виде он может быть использован и как топливо.

Аналогичные процессы, осуществляемые микроорганизмами, протекают и при естественном самоочищении от загрязнений природных водоемов и почвы.

Одним из путей предотвращения загрязнения окружающей среды является утилизация отходов промышленности на основе биотехнологии, с помощью штаммов промышленных микроорганизмов. Например, в настоящее время известны способы получения с использованием микроорганизмов различных продуктов из молочной сыворотки (отхода пищевой промышленности), превосходящих по своей пищевой и биологической ценности затраченное сырье. Получены заменители растительных масел из плодово-ягодных выжимок с помощью дрожжей - липидообразователей.

С появлением в нашей стране гидролизного производства отходы после брожения и отделения спирта стали использовать для выращивания кормовых дрожжей.

Разработаны и внедряются процессы культивирования дрожжей и бактерий, потребляющих в качестве субстрата метанол, этанол, метан, отходы органического синтеза или селективно извлекающих н- алканы непосредственно из дизельной фракции прямой перегонки нефти. Исследования в этой области продолжаются.

Микрофлора почвы. Почва является естественной средой обитания микроорганизмов. Они находят в почве все условия, необходимые для развития: пищу, влагу и защиту от губительного влияния солнечных лучей и высушивания.

Микрофлора почвы по количественному и видовому составу значительно колеблется в зависимости от региональных и климатических условий, химического состава и физических свойств почвы, реакции (рН), температуры, влаж­ности, степени аэрации. Существенно влияют также время года, агротехнические мероприятия, характер растительного покрова и многие другие факторы.

Микроорганизмы распространены по горизонтам почвы неодинаково. Меньше всего микроорганизмов содержится обычно в самом поверхностном слое почвы толщиной несколько миллиметров, где они подвергаются неблагоприятному воздействию солнечного света и высушиванию. Особенно обильно населен следующий слой почвы толщиной до 5—10 см. По мере углубления число микроорганизмов уменьшается. На глубине 25—30 см количество их в 10—20 раз меньше, чем в поверхностном слое толщиной 1—2 см (А. С. Разумов). Изменяется с глубиной и видовой состав микрофлоры. В верхних слоях почвы, содержащих много органических веществ и подвергающихся хорошей аэрации, преобладают аэробные сапрофитные организмы, способные разлагать сложные органические соединения. Чем глубже почвенные горизонты, тем беднее они органическими веществами, доступ воздуха в них затруднен, поэтому здесь численность анаэробных бактерий увеличивается.

Микрофлора почвы представлена разнообразными видами бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей и простейших животных.

К постоянным обитателям почвы относятся различные гнилостные, преимущественно спорообразующие, аэробные и анаэробные бактерии; бактерии, разлагающие клетчатку; нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфикси-рующие, серо- и железобактерии.

Деятельность почвенных микроорганизмов играет большую роль в формировании плодородия почвы. Последовательно сменяя друг друга, микроорганизмы осуществляют процессы, определяющие круговорот веществ в природе. Органические вещества, попадающие в почву в виде остатков растений, трупов животных и с другими загрязнениями, постепенно минерализуются, и происходит самоочищение почвы. Соединения углерода, азота, фосфора и других элементов из недоступных для растений форм преобразуются микробами в усваиваемые ими вещества.

Наряду с обычными обитателями, в почве встречаются и болезнетворные микроорганизмы, преимущественно спорообразующие бактерии: например, возбудители столбняка, газовой гангрены, пищевого отравления (ботулизма) и др., поэтому загрязнение пищевых продуктов почвой представляет опасность для здоровья человека.

Патогенные бесспоровые бактерии (например, брюшно-тифозные, дизентерийные), попадая в почву, сохраняются в ней неделями и месяцами, споры бактерий и некоторые аспорогенные виды — годами.

Санитарно-микробиологические исследования почвы проводят с целью выявления бактерий группы кишечных палочек, общего числа сапрофитных бактерий, бактерий рода Ргоtеus, анаэробов (С1.регfringens) и термофильных микроорганизмов, определяющих характер загрязнения ее.

Микрофлора воды. Природные воды являются, как и почва, естественной средой обитания многих микроорганизмов, где они способны жить, размножаться, участвовать в процессах круговорота углерода, азота, серы, железа и других элементов. Численный и видовой состав микрофлоры природных вод разнообразен.

Состав микрофлоры подземных вод (артезианской, ключевой, грунтовой) зависит главным образом от глубины залегания водоносного слоя, его защищенности от попадания загрязнений извне. Артезианские воды, находящиеся на больших глубинах, содержат очень мало микроорганизмов. Подземные воды, добываемые через обычные колодцы из некоторых водоносных слоев, куда могут просачиваться поверхностные загрязнения, содержат обычно значительные количества бактерий, среди которых могут быть и болезнетворные. Чем ближе к поверхности расположены грунтовые воды, тем обильнее их микрофлора.

Поверхностные воды — воды открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ и др.) — характеризуются большим разнообразием видов микрофлоры в зависимости от химического состава воды, характера использования водоема, заселенности прибрежных районов, времени года, метеорологических и других условий. Помимо постоянных обителей, в открытые водоемы попадает много микроорганизмов извне. Например, в реке, протекающей в районе крупных населенных пунктов или промышленных предприятий, вода может содержать сотни тысяч и миллионы бактерий в 1 см³, а выше этих пунктов — всего лишь сотни или тысячи бактерий в таком же объеме.

В воде прибрежной зоны водоемов, особенно стоячих, микроорганизмов больше, чем вдали от берега. Больше микроорганизмов содержится также в поверхностных слоях воды, но особенно много их в иле, главным образом в его верхнем слое, где образуется как бы пленка из бактерий, играющая большую роль в процессах превращения веществ в водоеме. Значительно возрастает число бактерий в открытых водоемах во время весеннего половодья или после обильных дождей, а также при сбрасывании хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. С различными органическими и минеральными загрязнениями сточных вод в водоемы попадают как сапрофитные, так и патогенные микроорганизмы.

Хотя вода и не является благоприятной средой для размножения болезнетворных микроорганизмов, многие из них в ней длительно сохраняют жизнеспособность и вирулентность. Например, бруцелла — 72 дня, туберкулезная палочка— 5 мес., некоторые патогенные вирусы — более 100 дней.

Для хозяйственно-питьевых целей в качестве источников водоснабжения используют, кроме открытых водоемов, и подземные (артезианские, родниковые) воды.

Питьевая вода по составу и свойствам должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении, безвредной по химическому составу и иметь хорошие органолептические показатели.

Наиболее удовлетворяют этим требованиям артезианские воды, многие из них не нуждаются в очистке. Воду из открытых водоемов подвергают на водопроводных станциях обработке с целью улучшения ее физических и химических свойств и обеззараживания — освобождения от микроорганизмов, главным образом болезнетворных.

Обеззараживают (дезинфицируют) воду обычно методом хлорирования. В практику водоснабжения внедряются новые методы дезинфекции воды — озонирование и облучение бактерицидными ультрафиолетовыми лучами и др. Ультрафиолетовое облучение может быть применено только для обработки воды с незначительной цветностью и мутностью. Озонирование, кроме бактерицидного действия, улучшает органолептические свойства воды.

Санитарно-микробиологическое исследование воды, поступающей в систему централизованного водоснабжения, осуществляется в районных и городских центрах санитарно-эпидемиологического надзора. В воде определяют содержание мезофильных аэробов и факультативных анаэробов (МАФАМ), бактерий группы кишечных палочек, фекальных кишечных палочек, энтерококков, сальмонелл, бактерий рода Рroteus, Сlostridium perfringens, энтеровирусов.

Оценку качества питьевой воды проводят по комплексу химических, органолептических и бактериологических показателей. В соответствии с ГОСТ 2874-82 общее число бактерий (МАФАМ) не должно превышать 100 клеток в 1 см^{] куб}, количество кишечных палочек должно быть не более 3 в 1 л, а коли-титр — не менее 300 см³.

Вода колодцев и открытых водоемов признается доброкачественной при коли-титре не менее 100 см³, общее число бактерий должно быть не выше 1000 в 1 см³.

В отдельных случаях при санитарной оценке воды в качестве санитарно-показательного микроорганизма, наряду с бактериями группы кишечных палочек, используют энтерококк.

В Международном Европейском стандарте на питьевую воду энтерококк введен как дополнительный показатель фекального загрязнения воды.

Санитарно-гигиенические нормы для воды, используемой в торговле, в пищевой промышленности и на предприятиях общественного питания, такие же, как и нормы для питьевой воды централизованного водоснабжения.

Микрофлора воздуха. В атмосферный воздух микроорганизмы попадают из почвы, с растений, тела человека и животных. Попадают они и с пылью, поднимающейся с различных объектов.

Воздух не является благоприятной средой для развития многих видов микроорганизмов из-за отсутствия в нем капельно-жидкой влаги. В воздухе микроорганизмы сохраняют жизнеспособность лишь определенное время, а некоторые из них довольно быстро погибают под влиянием солнечной радиации и частичного обезвоживания клетки.

Численный и видовой состав микрофлоры воздуха существенно изменяется в зависимости от географических и климатических особенностей региона, времени года, метеорологических условий, санитарного состояния местности и ряда других факторов.

Единичные клетки микроорганизмов в 1 м куб обнаружены над морями, океанами, льдами Арктики, высоко в горах, в тайге. В воздухе населенных пунктов (особенно крупных промышленных городов) содержится значительно больше микроорганизмов. Особенно много их в местах скопления отходов, свалок. По мере удаления от населенных мест количество микроорганизмов в воздухе снижается.

Большую роль в снижении численности микробов в воздухе играют зеленые насаждения. Листья деревьев и кустарников обладают значительной пылезадерживающей способностью. Кроме того, фитонциды растений оказывают на микроорганизмы губительное воздействие.

В воздухе находятся обычно микрококки, сарцины, различные спороносные и бесспоровые бактерии, дрожжи, споры грибов. Встречаются патогенные микроорганизмы: вирусы, туберкулезная палочка, пневмококки, возбудители стрептококковых и стафилококковых инфекций.

Основными источниками инфицирования воздуха патогенными микроорганизмами являются больные люди и животные, различные отходы и отбросы.

Численный и видовой состав микрофлоры воздуха жилых и производственных помещений изменяется в широких пределах в зависимости от скопления людей, санитарно-гигиенического состояния помещений, периодичности их уборки и вентилирования, а также вида перерабатываемой продукции и характера технологических операций. Так, в 1 м³ воздуха холодильных камер (при 1—0"С), где хранились корнеплоды, число спор мицелиальных грибов достигало нескольких десятков тысяч, дрожжей и бактерий — несколько тысяч, а в 1 м³ воздуха холодильной камеры с яблоками были обнаружены лишь единичные споры мицелиальных грибов, несколько десятков дрожжей и сотен бактерий (А. А. Кудряшова). При сортировке и расфасовке овощей число микробов в воздухе помещения увеличивается в сотни тысяч раз, а в местах складирования отходов их еще больше.

Существенное влияние на численный и видовой состав микрофлоры воздуха камер хранения оказывает их санитарное состояние (степень обсеменения микробами стен, потолка, пола). При наличии на стенах и потолке визуально обнаруженного роста микроорганизмов количество их в 1 м³ воздуха помещения составляет сотни тысяч и даже миллионы клеток. Воздух таких помещений является источником инфицирования микроорганизмами хранящихся в них пищевых продуктов.

Развиваются на стенах и потолке чаще грибы родов аспергиллус, пенициллиум, мукор, ботритис. Микрофлора воздуха, стен, потолка камер хранения изменяется в зависимости от температуры, вида продукции и длительности ее хранения. Чем ниже температура, тем меньше микроорганизмов; с увеличением срока хранения число их возрастает, при этом изменяется и видовой состав микрофлоры — он становится менее разнообразным.

Для предотвращения развития микробов в камерах хранения необходимо регулярно проводить побелку и окраску стен и потолков, а также систематически мыть и дезинфицировать пол. В побелку целесообразно добавлять дезинфи­цирующие средства. Обрабатывать производственные помещения следует до закладки продукции на хранение, а также непосредственно после освобождения складов от длительно хранившейся продукции.

При санитарно-гигиенической оценке помещений определяют в воздухе общую бактериальную обсемененность (в 1 м куб), содержание санитарно-показательных микроорганизмов, наличие патогенных форм, дрожжей и мицелиальных грибов. Санитарно-показательными микроорганизмами служат гемолитические (растворяющие эритроциты крови) стрептококки.

Воздух закрытых помещений считается чистым, если количество микроорганизмов в 1 м куб его не превышает 2000 клеток, содержание гемолитических стрептококков не более десяти.

На предприятиях пищевой промышленности основное внимание должно быть уделено выявлению санитарно-показательных микроорганизмов, возбудителей пищевых заболеваний, а также микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов. Считается, что в воздухе пищевых производственных цехов должно содержаться не более 100— 500 бактерий в 1 м куб в зависимости от характера производства.

Воздух помещений цехов, например, на предприятиях молочной промышленности оценивается на "хорошо", если в посевах (5 мин оседания микрофлоры воздуха) на поверхности питательной среды в чашке Петри вырастает: колоний бактерий - 20—50, дрожжей и мицелиальных грибов — до 5; "удовлетворительно" — соответственно 50—70 и до 5 (Н. С. Королева, В. Ф. Семенихина).

Воздух холодильных камер исследуют на загрязненность спорами мицелиальных грибов. Для обеззараживания воздух пищевых производственных помещений, холодильных камер, технологических цехов пропускают через специальные фильтры, задерживающие микроорганизмы. Применяют также дезинфицирование воздуха химическими веществами, безвредными для человека, продукции и оборудования. Используют озонирование воздуха, ультрафиолетовое облучение и др.

Первая попытка применения озона для дезинфицирования воздуха холодильных камер была сделана еще в 1909 г, (в г. Кельне) с целью увеличения сроков хранения пищевых продуктов. В СССР в 1938 г. в Ленинграде М. В. Тухнайдом проводилось озонирование холодильных камер с плодами, яйцом, мясом при концентрациях озона 3—6 мг/м³.

Эффективность озонирования существенно зависит от концентрации озона, продолжительности обработки, численности и видового состава микрофлоры объекта.

В результате озонирования камеры хранения в течение 3,5— 4 ч при концентрации озона 10 мг/м³ количество микроорганизмов резко снижается не только в воздухе, но и на полу и стенах. Количество мицелиальных грибов на поверхности стен уменьшается на 97—98%, бактерий — на 87— 88%, а дрожжи почти все погибают; в воздухе гибнет до 99% всех видов микроорганизмов (А. А. Кудряшова).

Высокий бактерицидный и фунгицидный эффект дает даже непродолжительная (в течение 10 мин) обработка воздуха производственных помещений двуокисью азота, которая, как и озон, обладает сильными окислительными свойствами, что и обусловливает широкий антимикробный спектр действия и высокий эффект.

Обработку двуокисью азота и озоном осуществляют в соответствии с санитарными правилами только в камерах, имеющих хорошую герметизацию

Молочная кислота в виде аэрозоля также дает положительные результаты при дезинфицировании воздуха производственных помещений.

Лекция № 10 Важнейшие биохимические процессы превращений, вызываемые микроорганизмами: брожения - спиртовое, молочнокислое, масляно-кислое и их модификации; окислительные брожения - уксусно-кислое, лимонно-кислое; превращение белков - гниение.

Луи Пастером установлено, что изменения, происходящие при брожении, являются результатом жизнедеятельности микроорганизмов. В зависимости от преобладающих конечных продуктов различают типы брожений: спиртовое, молочно-кислое, масляно-кислое, их модификации и др. виды брожения.

Спиртовое брожение. Спиртовым брожением называют процесс превращения сахаров под действием ферментативной активности некоторых видов бактерий, мицелиальных и дрожжевых грибов с накоплением в качестве основного продукта этилового спирта и углекислого газа:

С₆Н₁₂О₆2С₂Н₅ОН + 2СО₂+ Q

Но основными возбудителями этого вида брожения являются дрожжи (сахаромицеты). В анаэробных условиях превращение сахара в спирт происходит не сразу, процесс идет через ряд промежуточных реакций и протекает как бы в две стадии: первая (окислительная) включает превращение глюкозы до пировиноградной кислоты с образованием двух молекул восстановленного НАДН₂ (первичный акцептор водорода):

С₆Н₁₂О₆2СН₃СОСООН+2 НАДН₂.

Под действием фермента пируватдекарбоксилазы дрожжи катализируют реакцию декарбоксилирования пировиноградной кислоты с отщеплением СО₂ и образованием уксусного альдегида:

2СН₃СОСООН2СН₃СНО+ 2СО_2,

а вторая стадия (восстановительная) - НАДН₂ передает Н конечному акцептору (уксусный альдегид), который превращается в этиловый спирт:

2СН₃СНО+ 2НАДН₂ 2С₂Н₅ОН+ НАД

С энергетической точки зрения брожение - процесс мало экономичный, так как при сбраживании грамм-молекулы глюкозы синтезируется всего два моля АТФ.

Наряду с главными продуктами брожения в небольшом количестве образуются побочные продукты: глицерин, уксусный альдегид, уксусная и янтарная кислоты, сивушные масла (смесь высших спиртов) и некоторые другие вещества.

Нормальное спиртовое брожение протекает в кислой среде при рН 4-5. В щелочной среде при подщелачивании среды до рН 8 или при введении в среду бисульфита натрия направление брожения изменяется в сторону увеличения выхода глицерина (глицериновое брожение):

2С₆Н₁₂О₆2СН₂ОНСНОНСН₂ОН +С₂Н₅ОН +СН₃СООН + 2СО₂+ Q

При интенсивной аэрации среды дрожжевые грибы меняют тип энергетического обмена и переходят с процесса брожения на процесс дыхания, что называют эффектом Пастера:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ 6СО₂ +6Н₂О + Q

Дыхание является более выгодным энергетическим процессом, так как при сбраживании грамм-молекулы глюкозы синтезируется 36 молекул АТФ.

Процесс спиртового брожения лежит в основе хлебопечения, бродильных производств (виноделие, пивоварение, производство этилового спирта), глицерина. Совместно с молочно-кислым брожением используется при получении некоторых молочно-кислых продуктов (кефира, кумыса), при квашении овощей. Эффект Пастера используется для получения большого количества биомассы дрожжей (хлебопекарные и кормовые).

Молочно-кислое брожение. Это процесс превращения сахара в молочную кислоту. По характеру брожения различают две группы молочно-кислых бактерий: гомоферментативные (типичные) и гетероферментативные (нетипичные).

Гомоферментативные бактерии образуют в основном (не менее 85-90%) молочную кислоту и очень мало побочных продуктов:

2С₆Н₁₂О₆2СН₃СНОНСООН + Q

Гетероферментативные бактерии наряду с молочной кислотой образуют значительное количество других веществ:

2С₆Н₁₂О₆2СН₃СНОНСООН +СООН (СН₂)₂ СООН+ С₂Н₅ОН + СН₃СООН+ Q

Есть такие гетероферментативные молочно-кислые бактерии, которые кроме того продуцируют четырехуглеродные соединения ацетоин (СН₃СНОНСООСН₃) и диацетил (СН₃СОСОСН₃), обладающие своебразным приятным ароматом.

В зависимости от условий развития (рН, температуры, степени аэробности и др.) характер конечных продуктов брожения может меняться у одного и того же вида молочно-кислых бактерий. Процесс превращения глюкозы до пировиноградной кислоты у гомоферментативных молочно-кислых бактерий протекает по гликолитическому пути. Затем, ввиду отсутствия фермента пируватдекарбоксилазы у этих бактерий, пировиногрданая кислота не подвергается расщеплению и является конечным акцептором водорода под действием фермента лактатдегидрогеназы:

СН₃СОСООН+ НАДН₂. 2СН₃СНОНСООН + НАД

Превращение глюкозы гетероферментативными молочно-кислыми бактериями происходит по-иному, так как они отличаются набором ферментов. Из-за отсутствия у них фермента альдолазы изменяется начальный путь превращения глюкозы, и процесс протекает не по гликолитическому пути, а по пентозофосфатному. Все молочно-кислые бактерии имеют форму кокков и палочек, неподвижны, не образуют спор, грамположительны, являются факультативными анаэробами.

Молочно-кислые бактерии широко применятся в различных отраслях пищевой промышленности (особенно молочно-кислой). Большое значение эти бактерии имеют при квашении овощей, силосовании кормов, в хлебопечении при приготовлении ржаного хлеба, при производстве некоторых колбас и солено-вареных мясных изделий, при созревании слабо соленой рыбы, при получении молочной кислоты.

Спонтанно (самопроизвольно) возникающее молочно-кислое брожение в пищевых продуктах приводит к их порче: прокисание, помутнение, ослизнение.

Пропионово-кислое брожение. Это превращение сахара или молочной кислоты и ее солей под действием ферментативной активности пропионово-кислых бактерий в пропионовую и уксусную кислоты с выделением углекислого газа и воды:

3С₆Н₁₂О₆  4СН₃СН₂СООН+ 2СН₃СООН+ 2СО2 + 2Н2О+Q;

3 СН₃СНОНСООН  2СН₃СН₂СООН+ СН₃СООН+ СО2 + Н₂О+Q

Некоторые пропионово-кислые бактерии могут образовывать, кроме того, муравьиную, янтарную и изовалериановую кислоты. При пропионово-кислом брожении превращение глюкозы до пировиноградной кислоты протекает также по гликолитическому пути. В дальнейшем пировиноградная кислота, претерпевая ряд превращений, восстанавливается в пропионовую. Пропионово-кислые бактерии относятся к актиномицетам. Это неподвижные, бесспоровые, грамположительные палочки, слегка изогнутые, факультативные анаэробы.

Пропионово-кислое брожение является одним из важных процессов при созревании сычужных сыров.

Пропионовая кислота и ее соли служат ингибиторами мицелиальных грибов и могут быть использованы для предотвращения плесневения пищевых продуктов. Некоторые виды пропионово-кислых бактерий применяют для получения витамина В₁₂.

Слизевое (декстрановое) брожение. Вызывают слизеобразующие бактерии, которые по своим свойствам близки к молочно-кислым и способны образовывать вокруг клеточной стенки капсулу, состоящую из слизистых веществ (полисахариды, полипептиды). Процесс идет в несколько этапов:

С₁₂Н₂₂О₁₁+ Н₂О + С₆Н₁₂О₆ +С₆Н₁₂О₆.

сахароза глюкоза фруктоза

С₆Н₁₂О₆. (С6Н₁₀О₅)n+Н₂О

глюкоза декстран

С₆Н₁₂О₆2СН₃СНОНСООН +СООН (СН₂)₂ СООН+ С₂Н₅ОН + СН₃СООН+ Q

фруктоза

Сбраживание глюкозы протекает по гетероферментативному молочно-кислому брожению.

Слизеобразующие бактерии вызывают ослизнение овощей, фруктов, хлебобулочных изделий (картофельная болезнь), сахарных сиропов, различных слабоалкогольных напитков и вина. Промышленного значения это брожение не имеет.

Масляно-кислое брожение. Этот процесс представляет собой превращение сахара масляно-кислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода:

С₆Н₁₂О₆. СН₃СН₂СН₂СООН + 2 СО₂ +2Н₂ + Q

В качестве побочных продуктов могут накапливаться бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт, уксусная кислота.

При масляно-кислом брожении сахар претерпевает те же превращения, что и при спиртовом и гомоферментативном молочно-кислом брожениях, вплоть до образования пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота подвергается декарбоксилированию и при участии кофермента А расщепляется до ацетилКоА, СО2, Н2. Две молекулы образовавшегося двууглеродного соединения конденсируются при участии фермента карболигазы. Из синтезированного четырехуглеродного соединения в сложном цикле последоваельных превращений образуется масляная кислота:

СН₃СОСООНСН₃СНО + СО₂;

СН₃СНО+ СН₃СНО СН₃СН₂СН₂СООН

Масляно-кислые бактерии представляют собой подвижные, крупные спорообразующие грамположительные палочки, строгие анаэробы.

В природе это брожение имеет положительное значение как звено в цепи многообразных превращений органических веществ. В пищевом производстве часто приносит значительный ущерб, так как может вызвать порчу картофеля и овощей, вспучивание сыров, порчу консервов (бомбаж), прогоркание молока, масла, увлажненной муки и т.д. Могут вызывать порчу квашеных овощей при замедленном молочно-кислом брожении, образующаяся при этом масляная кислота придает продуктам острый прогорклый вкус и резкий неприятный запах.

Масляно-кислое брожение применяют для производства масляной кислоты, которая представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с неприятным резким запахом, а эфиры масляной кислоты отличаются приятным ароматом, как, например: метиловый эфир имеет яблочный запах, этиловый - грушевый, амиловый – ананасовый. Их используют как ароматические вещества в кондитерской, парфюмерной промышленности и при изготовлении фруктовых напитков.

Брожение пектиновых веществ. В тканях растений, овощей и фруктов пектины входят в состав клеточных стенок и срединных пластинок между отдельными клетками в виде труднорастворимого протопектина. Под действием пектолитических ферментов микроорганизмов, развивающихся в растительном пищевом сырье, протопектин превращатся в растворимый пектин. Пектин разлагается с образованием галактуроновых кислот, углеводов (ксилозы, галактозы, арабинозы), метилового спирта и других веществ. Сахара сбраживаются бактериями по типу масляно-кислого брожения с образованием уксусной и масляной кислот, СО₂ и Н₂ . Все эти процессы приводят к мацерации (распаду) пораженных объектов и другим видам повреждений. Разложение пектиновых веществ может быть выражено следующей схемой:

С4₆Н₆₈О₄₀ + nН₂О СНО (СНОН)₄СООН + С₆Н₁₂О₆ + С₅Н₁₀О₅

Пектин галактуроновая к-та галактоза ксилоза

+ С₅Н₁₀О5 + СН₃ОН +СН₃СООН

арабиноза

С₆Н₁₂О₆ СН₃СН₂СН₂СООН + СН₃СООН +СО₂ +Н₂+ Q

С₅Н₁₀О₅ СН₃СН₂СН₂СООН + СН₃СООН +СО₂ +Н₂О+ Q

Продукты распада пектиновой кислоты (галактоза, арабиноза и др.) подвергаются сбраживанию или окислению разнообразными микроорганизмами. При анаэробных условиях они сбраживаются масляно-кислыми бактериями, относящимися к роду клостридий. Пектиновое брожение наблюдается при мочке лубоволокнистых растений - льна, конопли, кенафа, джута, канатника и др. Для освобождения волокон клетчатки необходимо разложение пектина, что и происходит под действием пектиноразлагающих ферментов анаэробных бактерий.

Брожение клетчатки. Клетчатка (целлюлоза) является основным веществом клеточных стенок растений. Брожение клетчатки состоит из разложения ее в анаэробных условиях палочковидными споробразуюищими бактериями рода клостридий. Они гидролизуют клетчатку до глюкозы в результате активности ферментов целлюлазы (до целлобиозы) и целлобиазы (до глюкозы) (см.уравнение 1-ниже). Глюкозу они сбраживают с образованием уксусной, масляной, молочной, муравьиной кислот, этилового спирта, СО₂ и Н₂ (уравнение 2 ниже):

(С₆Н₁₀О₅)n + nН₂О С₁₂Н₂₂О11  С₆Н₁₂О₆;

С₆Н₁₂О₆ СН₃СООН +СН₃СН₂СН₂СООН+ СН₃СНОНСООН + С₂Н₅ОН +НСООН +СО₂+ Q

Среди этих бактерий есть мезофилы и термофилы, которые накапливают различные органические кислоты.

Окислительные брожения. Окислительное брожение- это процесс окисления органических веществ (спиртов, углеводов) под действием ферментативной активности микроорганизмов не до конечных продуктов, как при дыхании, а до органических кислот и спиртов, как при брожении.

Уксусно - кислое брожение. Это процесс окисления этилового спирта под действием ферментов уксусно - кислых бактерий до уксусной кислоты и воды. Окисление этилового спирта протекает в две стадии - сначала образуется уксусный альдегид, который далее окисляется до уксусной кислоты:

2С₂Н₅ОН +О₂ 2 СН₃СНО + 2Н₂О;

2СН₃СНО+О₂ 2 СН₃СООН

Уксусно-кислые бактерии - бесспоровые палочки, грамотрицательные, строгие аэробы. Среди них есть подвижные и неподвижные формы. Уксусно-кислые бактерии относят к двум родам бактерий: Глюконобактер (Gluconobacter) и Ацетобактер ( Acetobacter). Ацетобактер – перитрихи, способные окислять уксусную кислоту до СО₂ и Н₂О (переокисление).

Уксусно-кислым бактериям свойственна изменчивость формы клеток, в неблагоприятных условиях могут образовывать толстые длинные нити, иногда раздутые уродливые клетки.

Уксусно-кислое брожение лежит в основе получения уксуса для пищевых целей. Исходным сырьем может служить спиртовый раствор, разбавленное подкисленное плодово-ягодное или виноградное вино.

Лимонно-кислое брожение. Это процесс неполного окисления углеводов ферментативной активностью мицелиальных грибов с образованием органических кислот (лимонной, щавелевой и др.). Окисление глюкозы в лимонную кислоту можно представить следующим суммарным уравнением:

2С₆Н₁₂О₆+3О₂ 2С₆Н₈О₇ +4 Н₂О

Химизм протекает по гликолитическому пути до образования пировиноградной кислоты. Пировинограданая кислота через ацетил-coA включается в цикл Кребса (цикл ди- и трикарбоновых кислот), в котором происходит накопление яблочной, фумаровой, янтарной и лимонной кислот.

Наибольшее практическое значение имеет процесс получения лимонной кислоты, которую получают в настоящее время с помощью гриба Аспергиллус нигер (Aspergillus niger) в кислой среде. При изменении кислотности среды до нейтральной происходит накопление щавелевой кислоты.

Технические приемы биохимического получения лимонной кислоты в нашей стране были разработаны С.П. Костычевым В.С. Буткевичем. Используют поверхностный и глубинный (более перспективный) способы промышленного получения лимонной кислоты

Превращения белков - гниение. В метаболизме микроорганизмов азотсодержащие вещества подвергаются разнообразным превращениям. По случайно поверхностному сходству разные виды порчи пищевых продуктов нередко называют гниением. Однако гниение - это процесс глубокого разложения белковых веществ микроорганизмами.

Способность разлагать в той или иной степени белковые вещества свойственна многим микроорганизмам. Некоторые из них разлагают непосредственно белки, другие могут воздействовать только на более или менее простые продукты распада белковой молекулы, например на пептиды, аминокислоты и др.

Продукты разложения белков микробы используют для синтеза веществ своего организма, а также в качестве энергетического материала.

Химизм разложения белковых веществ. Гниение - сложный, многоступенчатый биохимический процесс, характер и конечный результат которого зависят от состава разлагаемых белков, условий процесса и видов вызывающих его микроорганизмов.

Белковые вещества не могут непосредственно поступать в клетки микроорганизмов, поэтому использовать белки могут только те микроорганизмы, которые обладают протеолитическими ферментами — экзопротеазами, выделяемыми клетками в окружающую среду.

Процесс распада белков начинается с их гидролиза. Первичными продуктами гидролиза являются пептоны и пептиды. Они расщепляются до аминокислот, которые являются конечными продуктами гидролиза.

Образующиеся в процессе распада белков различные аминокислоты используются микроорганизмами или подвергаются ими дальнейшим изменениям, например дезаминированию, в результате чего образуются аммиак и разнообразные органические соединения. Процесс дезаминирования может происходить различными путями. Различают дезаминирование гидролитическое, окислительное и восстановительное.

Гидролитическое дезаминирование сопровождается образованием оксикислот и аммиака. Если при этом происходит и декарбоксилирование аминокислоты, то образуются спирт, аммиак и углекислый газ:

R CHNH СOOН + Н О RСНOНСООН + NН ;

R СНNН СООН + Н О RCH OH + NН + CO ;

При окислительном дезаминировании образуются кетокислоты и аммиак:

R СНNН СООН + ½ O RСОCOOН+NНз

При восстановительном деэаминировании образуются карбоновые кислоты и аммиак:

R СНNН СООН + 2Н RCH СООН + NН

Из приведенных уравнений видно, что среди продуктов разложения аминокислот в зависимости от строения их радикала (R) обнаруживаются различные органические кислоты и спирты. Так, при разложении аминокислот жирного ряда могут накапливаться муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная и другие кислоты, пропиловый, бутиловый, амиловый и другие спирты. При разложении аминокислот ароматического ряда промежуточными продуктами являются характерные продукты гниения: фенол, крезол, скатол, индол - вещества, обладающие очень неприятным запахом. При распаде аминокислот, содержащих серу, получается сероводород или его производные - меркаптаны (например, метилмеркаптан СН SН). Меркаптаны обладают запахом тухлых яиц, который ощущается даже при ничтожно малых концентрациях.

Образующиеся при гидролизе белка диаминокислоты могут подвергаться декарбоксилированию без отщепления аммиака, в результате чего получаются диамины и углекислый газ. Например, лизин превращается в кадаверин:

N H (CH ) CHNH COOOH ^{декарбоксилаза} NH (CH ) + CO

Аналогично этому орнитин превращается в путресцин.

Кадаверин, путресцин и другие амины, образующиеся при гниении, часто объединяют под общим названием птомаины (трупные яды), некоторые из них обладают ядовитыми свойствами.

Дальнейшее превращение азотистых и безазотистых органических соединений, получающихся при распаде различных аминокислот, зависит от окружающих условий и состава микрофлоры. Аэробные микроорганизмы подвергают эти соединения окислению, так что они могут быть полностью минерализованы. В таком случае конечными продуктами гниения являются аммиак, углекислый газ, вода, сероводород, соли фосфорной кислоты. В анаэробных условиях не происходит полного окисления промежуточных продуктов распада аминокислот. В связи с этим, кроме аммиака и углекислого газа, накапливаются различные органические кислоты, спирты, амины и другие органические соединения, в числе которых могут быть вещества, обладающие ядовитыми свойствами, и вещества, придающие гниющему материалу отвратительный запах.

Возбудители гниения. Среди множества микроорганизмов, способных в той или иной мере разлагать белки, особое значение имеют микроорганизмы, которые вызывают глубокий распад белков - собственно гниение. Такие микроорганизмы принято называть гнилостными. Из них наибольшее значение имеют бактерии. Гнилостные бактерии могут быть спорообразующими и бесспоровыми, аэробными и анаэробными. Многие из них мезофилы, но есть холодоустойчивые и термостойкие. Большинство чувствительны к кислотности среды.

Наиболее распространенными и активными возбудителями гнилостных процессов являются следующие.

Сенная и картофельная палочки* - аэробные, подвижные, грамположительные, спорообразующие бактерии. Споры их отличаются высокой термоустойчивостью. Температурный оптимум развития этих бактерий 35 – 45 °С, максимум роста - при температуре около 50 - 55°С; при температуре ниже 5°С они не размножаются.

* В соответствии с Международным кодексом номенклатуры бактерий сенная и картофельная палочки ввиду большого сходства объединены в один вид - Васillus subtilis.

Помимо разложения белков, такие бактерии способны разлагать пектиновые вещества, полисахариды растительных тканей, сбраживать углеводы.

Сенная и картофельная палочки широко распространены в природе и являются возбудителями порчи многих пищевых продуктов. Они вырабатывают антибиотические вещества, подавляющие рост многих болезнетворных и сапрофитных бактерий.

Бактерии рода Рsеudоmоnas - аэробные подвижные палочки, с полярным жгутиком, не образующие спор, грамотрицательные (рисунок 2, а). Многие виды холодоустойчивы, минимальная температура их роста от - 2 до - 5°С, оптимум - около 20°С. Многие псевдомонасы помимо протеолитической обладают липолитической активностью; они способны сбраживать углеводы с образованием кислот, выделять слизь.

Развитие и биохимическая активность этих бактерий значительно тормозятся при рН ниже 5,5 и 5 - 6%-ной концентрации NаСl в среде. Псевдомонасы широко распространены в природе, являются антагонистами ряда бактерий и плесеней, так как образуют антибиотические вещества. Некоторые виды Рsеudоmоnas являются возбудителями болезней (бактериозов) культурных растений, плодов и овощей.

Протей (Ргоtеus vulgаris) - мелкие грамотрицательные бесспоровыс палочки с резко выраженными гнилостными свойствами. Белковые субстраты при развитии в них протея приобретают сильный гнилостный запах. В зависимости от условий жизни эти бактерии способны заметно менять свою форму и размеры (рисунок 2,6).

Протей - факультативный анаэроб; сбраживает углеводы с образованием кислот и газов. Он хорошо развивается как при температуре 25 °С, так и при 37°С, прекращая размножаться лишь при температуре около 5°С, однако может сохраняться и в замороженных продуктах.

Характерной особенностью протея является его очень высокая подвижность. Это свойство лежит в основе метода выявления протея на пищевых продуктах и отделения его от сопутствующих бактерий. Некоторые виды протея выделяют токсические для человека вещества.

Клостридиум путрификум (Сlоstridium putrificum) - анаэробная подвижная, спорообразующая палочка. Относительно крупные споры ее располагаются ближе к концу клетки, которая при этом приобретает сходство с барабанной палочкой. Споры довольно термоустойчивы. Углеводы эта бактерия не сбраживает. Белки разлагает с образованием большого количества газов (NН , Н S). Оптимальная температура развития 37 – 43 °С, минимальная 5 °С.

Клостридиум спорогенес (Сlоstridium sporogenes) - анаэробная подвижная спороносная палочка. Споры термоустойчивы, в клетке они расположены ближе к ее концу. Характерным является очень быстрое (в течение первых суток роста) образование спор. Эта бактерия сбраживает углеводы с образованием кислот и газа, обладает липолитической способностью. При разложении белков обильно выделяется сероводород. Оптимальная температура развития 35-40 °С, минимальная-около 5°С.

Оба вида клостридий известны как возбудители порчи баночных консервов (мясных, рыбных и др.).

Практическое значение процессов гниения. Гнилостные микроорганизмы наносят нередко большой ущерб народному хозяйству, вызывая порчу ценнейших и богатых белками продуктов питания, наприме, мяса и мясопродуктов, рыбы и рыбопродуктов, яиц, молока и др. Но эти микроорганизмы играют большую положительную роль в круговороте веществ в природе, минерализуя белковые вещества, попадающие в почву, воду.

Нитрификация. Процесс последовательного окисления аммиака до азотистой и азотной кислот называется нитрификацией, а возбудители его — нитрифицирующими бактериями. Сущность этого процесса была раскрыта и изучена С. Н. Виноградским.

Работами С. Н. Виноградского установлено, что процесс нитрификации происходит в две фазы, каждая из которых обусловлена деятельностью специализированных аэробных бактерий. Возбудители первой фазы — нитрозные бактерии - окисляют аммиак до солей азотистой кислоты (нитритов). Возбудители второй фазы - нитратные бактерии - окисляют соли азотистой кислоты в соли азотной кислоты (нитраты).

Нитрифицирующие бактерии относятся к хемоавтотрофам. Они живут в почве, природных водоемах, обогащая их нитратами - лучшим источником азотистого питания для растений.

Денитрификация. Процесс восстановления нитратов до молекулярного азота называется денитрификацией, а бактерии, осуществляющие его, — денитрифицирующими бактериями.

Денитрифицирующие бактерии - факультативные анаэробы. В аэробных условиях в процессе их дыхания конечным акцептором водорода является кислород. В анаэробных условиях в качестве акцептора водорода используются нитраты (некоторые используют нитриты), которые и восстанавливаются до молекулярного азота. Многие микроорганизмы восстанавливают нитраты только до нитритов.

Денитрифицирующие бактерии широко распространены в природе. Они живут в почве, природных водах. Деятельность денитрифицирующих бактерий в почве отрицательна, особенно при анаэробных условиях, так как азот нитратов, усваиваемый растениями, переходит в неиспользуемый ими свободный азот.

Фиксация молекулярного азота. Некоторые бактерии способны фиксировать свободный атмосферный азот, т. е. переводить его в связанное состояние. Они восстанавливают азот до аммиака; часть его используется самими микроорганизмами, а часть выделяется в окружающую среду.

Одни азотфиксирующие (азотусваивающие) бактерии живут свободно в почве и в воде; другие — в симбиотическом сожительстве с растениями, преимущественно бобовыми. Бактерии поселяются в бородавчатых вздутиях — клубеньках корней этих растений. Отсюда произошло и название этих бактерий — клубеньковые. Необходимую для фиксации азота энергию они получают в процессе окисления безазотистых органических соединений.

Среди свободно живущих азотфиксирующих бактерий наибольшее значение имеют следующие: аэробные бактерии рода азотобактер (Аzоtоbасtег) — слегка приплюснутые кокки, часто объединенные попарно, имеющие слизистую капсулу; анаэробные бактерии, открытые С. Н. Виноградскнм, Clostridium pasterianum — подвижные спорообразующие палочки, способные сбраживать углеводы по типу масляно - кислого брожения, которое и служит этим бактериям источником энергии для связывания молекулярного азота.

Азотфиксирующие бактерии имеют большое значение. В результате их деятельности почва обогащается доступной для растений формой азотистого питания.

В практике сельского хозяйства в качестве бактериального удобрения используют препараты азотфиксирующих бактерий — азотобактерин (из культур азотобактера) и нитрагин (из культур клубеньковых бактерий).

Лекция № 11. Инфекции и иммунитет. Пищевые заболевания (пищевые инфекции и пищевые отравления).

Окружающая среда, кожные покровы и слизистые оболочки верхних дыхательных путей и других органов человека и животных заселены многочисленными группами микроорганизмов. Их жизнь тесно связана с жизнью хозяина (макроорганизма). В большинстве случаев сложившийся симбиоз является выгодным для микро - и макроорганизмов. Например, пищеварительный тракт человека и животных заселен микрофлорой, которая питается за счет хозяина и одновременно помогает организму лучше переваривать пищу и корма, создавая при этом неблагоприятные условия для жизнедеятельности других микробов (мутуализм).

В отдельных случаях микроорганизм обладает способностью проникать во внутреннюю, среду организма - хозяина и размножаться, принося ему вред (паразитизм). Поскольку микроорганизмы - паразиты приспособились в процессе эволюции к обитанию в определенных тканях организма животных и людей, их присутствие и размножение приводит к повреждению клеток, нарушению функции органов и систем организма, а, следовательно, к заболеваниям

Роль микроорганизмов в формировании инфекции. Микроорганизмы, способные вызывать заболевания человека, растений и животных, называют патогенными (болезнетворными). Потенциальную способность микроорганизмов приживляться в тканях и полостях организма, а также размножаться в них называют патогенностью. Признак патогенности является потенциальным, так как он может быть реализован только в определенных условиях и при восприимчивости организма.

Патогенные микроорганизмы обладают специфичностью, т.е. вызывают характерные изменения в организме. Это обусловлено их биологическими признаками, местом приживления, распространением в организме и поражением соответствующих органов и тканей.

Степень патогенности микроорганизмов одного и того же вида, которую принято называть вирулентностью, может изменяться в значительных пределах. Вирулентность присуща только живым, активно развивающимся клеткам, и тесно связана с их способностью внедряться в ту или иную ткань, размножаться в ней и подавлять защитные функции организма. Большинство патогенных микроорганизмов при размножении вырабатывают особые вещества - токсины, характеризующиеся исключительно высокой ядовитостью. Различают две группы токсинов: экзотоксины и эндотоксины, которые имеют неодинаковые химический состав и свойства.

Экзотоксины представляют собой белки, выделяющиеся при жизни микробов в окружающую среду. Они обладают выраженной специфичностью, поражают определенные органы и ткани с проявлением характерных внешних признаков. Например, экзотоксин гемолизин растворяет эритроциты, некротоксин вызывает омертвление тканей. Большинство токсинов разрушается при 70-80 °С, т.е. они неустойчивы к действию высокой температуры (термолабильны).

Эндотоксины по химической природе являются липополисахаридными соединениями, прочно связанными с микробными клетками. При жизни микроба они в окружающую среду не выделяются. Выделение эндотоксинов в организм хозяина происходит после гибели и разрушения клеток микроорганизмов в результате действия защитных реакций макроорганизма (иммунитет). Эндотоксины не обладают специфичностью действия, при этом симптомы их воздействия напоминают признаки общей интоксикации организма. Эти вещества выдерживают нагревание до 80-100 °С, а некоторые и до более высоких температур.

Экзотоксины и эндотоксины, различные ферменты (нейрамидаза, гиалуронидаза, фибринолизин и др.), а также слизистые вещества (капсула) обусловливают патогенность микроорганизмов и поэтому их называют факторами патогенности.

Существует большая группа микроорганизмов, которые в обычных условиях обитания в организме человека или животных не причиняют вреда. Однако при ослаблении организма эти микроорганизмы проявляют свои патогенные свойства и могут вызывать заболевания. Такие микроорганизмы называют условно-патогенными.

Патогенные свойства микроорганизмов находятся под контролем групп генов или отдельных генов, локализованных в нуклеоиде или плазмидах. При определенных условиях существования в этих генах происходят изменения, в результате чего патогенность микроорганизмов может снизиться или, наоборот, повыситься.

Искусственное получение микроорганизмов с ослабленной патогенностью имеет большое практическое значение. Штаммы с ослабленной патогенностью используют в качестве живых вакцин, применяемых для предупреждения заразных болезней человека и животных.

Источники и пути передачи возбудителей инфекционных болезней. Инфекция или инфекционный процесс, - это совокупность физиологических и патологических процессов, возникающих в организме человека, животного или растения после внедрения и размножения в нем патогенных микроорганизмов. В возникновении инфекционного процесса решающее значение имеют состояние защитных сил макроорганизма, количество (доза) и качество (вирулентность) проникшего в организм микроорганизма, пути его внедрения в макроорганизм и условия окружающей среды, в которой протекает взаимодействие между микро – и макроорганизмами. Значение этих факторов неодинаково при различных инфекциях. Микроорганизмы, обладающие высокой вирулентностью (например, возбудитель чумы, кори, сибирской язвы и др.), играют главную роль в возникновении и исходе инфекционного процесса. В большинстве же случаев возникновение инфекционного процесса и особенно исход его определяются в основном состоянием макроорганизма.

С биологической точки зрения инфекционный процесс представляет собой разновидность паразитизма, когда «борются» два живых организма. При этом в макроорганизме развиваются патологические изменения в тканях, в которых размножаются микроорганизмы, а также происходит мобилизация защитных сил для уничтожения возбудителя и ликвидация последствий его болезнетворного действия. В том случае, когда патологические изменения в тканях макроорганизма прогрессируют, развивается инфекционная болезнь.

Инфекционную болезнь следует рассматривать как крайнюю степень инфекционного процесса, т.е. неудавшуюся попытку макроорганизма ликвидировать болезнетворное действие микроорганизма.

Инфекционные болезни отличаются от других заболеваний тем, что они вызываются живыми возбудителями и являются заразными, т.е. могут передаваться от больных здоровым, а также наличием скрытого периода, специфическими реакциями организма на внедренный возбудитель и выработкой у макроорганизма иммунитета. Период от момента проникновения микроорганизма в макроорганизм до появления первых признаков болезни или других изменений, обнаруживаемых с помощью биохимических или иммунологических методов, называют инкубационным.

Продолжительность инкубационного периода в зависимости от вирулентности и дозы возбудителя, места его проникновения, а также физиологического состояния организма может составлять от нескольких дней (сибирская язва, столбняк) до нескольких недель (брюшной, сыпной тиф, туберкулез, бруцеллез) и даже несколько лет (проказа).

Во время инкубационного периода возбудитель интенсивно размножается в организме, может происходить его выделение в окружающую среду. В этом случае человек или животное, не имея видимых признаков заболевания, уже опасны, как источник заражения других.

После инкубационного наступает клинический период, когда развивается симптомокомплекс, характерный для данного заболевания, после которого наступает выздоровление или гибель человека или животного. Переболевшие люди или животные могут в течение длительного времени выделять возбудителя во внешнюю среду при кашле, чихании, с мочой и фекалиями. Для них этот возбудитель не представляет опасности, так как в их организме выработалась устойчивость к нему (иммунитет). Однако у окружающих людей и животных выделенный возбудитель может вызвать инфекционный процесс.

Существенное значение в развитии инфекционной болезни имеют так называемые «входные ворота инфекции», т. е. те органы и ткани, через которые микроорганизмы попадают в макроорганизм. Так, сальмонеллы вызывают заболевание только в том случае, если они попали на слизистую оболочку кишечника; бациллы сибирской язвы — на поврежденную кожу, слизистые оболочки глаз и кишечника; вирусы гриппа, кори — на слизистые оболочки верхних дыхательных путей.

Следовательно, источниками возбудителей являются больные и переболевшие той или иной инфекционной болезнью люди и животные, которые могут выделять патогенные микроорганизмы во внешнюю среду. Передача возбудителей от больных людей и животных здоровым происходит при их тесном контакте друг с другом, при употреблении загрязненной возбудителем пищи и воды, при вдыхании зараженного воздуха, а также через укусы кровососущих насекомых (комаров, клещей, вшей и др.). Поэтому мясо, молоко, шкуры, субпродукты животных, пищевые продукты животного и растительного происхождения, а также воздух, воду и все предметы окружающей среды, загрязненные патогенными микроорганизмами, называют факторами передачи возбудителей инфекции.

Инфекционные заболевания, свойственные человеку, называют антропонозами, а присущие животным, но к которым восприимчив и человек, — зооантропонозами.

При развитии инфекционного процесса микроорганизмы из первичного очага («входные ворота инфекции») могут поступать в кровь и, не размножаясь в ней, распространяться по всему организму. Такое состояние организма называют бактериемией, а при вирусных заболеваниях — вирусемией.

Характерным для некоторых инфекционных заболеваний является то, что микроорганизмы, попадая в кровь, начинают в ней размножаться и проникают в органы и ткани организма. В этом случае развивается септицемия. Известны болезни, когда в результате септицемии микроорганизмы, размножаясь в каких-либо органах и тканях, обусловливают их разрушение с образованием гнойных очагов. Септический процесс, приводящий к образованию гнойных очагов в различных органах и тканях организма, называется септикопиемией. Состояние организма, при котором в кровь и органы поступают токсины микроорганизмов, называется токсинемией.

После того как определенная доза микроорганизмов попала в макроорганизм, они либо размножаются там, вызывая местную инфекцию (стрептококки, стафилококки), либо распространяются по всему организму током крови, вызывая генерализованную инфекцию (пастереллы, бацилла антракса и др.).

Различают экзогенную и эндогенную инфекции. Экзогенная инфекция возникает вследствие внедрения микроорганизмов в макроорганизм из окружающей среды, с пищей, водой, воздухом, почвой, а также с выделениями больного человека или животного. При эндогенной инфекции возбудитель находится в организме в составе заселяющей его микрофлоры.

Болезни (сибирская язва, дифтерия, чума, рожа и т. д.), вызываемые одним возбудителем, относятся к простой инфекции, или моноинфекции. Болезни (например, туберкулез и бруцеллез животных, чума и сальмонеллез и др.), вызванные двумя и более возбудителями, называют смешанной инфекцией.

Наслоение нового возбудителя на развившуюся инфекцию (чума свиней и пастереллез, чума и сальмонеллез, парагрипп и пастереллез), в результате которого новый возбудитель становится ведущим в инфекционном процессе, называют вторичной (секундарной) инфекцией.

В некоторых случаях животное перенесло болезнь, но вскоре снова инфицировалось этим же видом микроорганизма (туберкулез, дизентерия, колибактериоз). Это явление называется реинфекцией.

Возможны случаи, когда после заражения болезнь протекает вяло (стерто), защитные силы организма человека или животного вследствие этого ослабевают. Возбудитель, оставшийся в организме, активизируется и атакует организм с новой силой, осложняя течение болезни. Это явление называют рецидив (возврат болезни). Рецидивы свойственны болезням (бруцеллез, туберкулез, возвратный и брюшной тиф, сап и пр.), при которых вырабатывается недостаточно прочный 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.

Врожденный, или видовой, иммунитет. Это невосприимчивость одного вида животного к инфекционным болезням, поражающим другие виды. Видовой иммунитет передается по наследству и связан с особенностями строения и обмена веществ у животных. Например, для всех видов домашних животных характерен врожденный иммунитет к венерическим болезням, человек же никогда не болеет чумой свиней, а жвачные — сапом.

Приобретенный иммунитет. Это невосприимчивость (устойчивость) организма к инфекционным агентам или их токсинам, приобретенная индивидуумом в течение жизни. Такая форма иммунитета создается самим организмом после перенесенного инфекционного заболевания (естественный приобретенный иммунитет) или же вследствие введения в организм человека как убитых, так и живых микроорганизмов (искусственный приобретенный иммунитет). Результатом введения в организм убитых или живых микроорганизмов (вакцин) является создание активного искусственного приобретенного иммунитета. Если же в организм вместо вакцины вводят сыворотку крови, содержащую защитные белки — иммуноглобулины, то возникает пассивный искусственный иммунитет.

Приобретенный иммунитет (естественный, активный и пассивный искусственный) является строго индивидуальным и характеризуется невосприимчивостью к данному возбудителю конкретного индивидуума.

Невосприимчивость организма к тому или иному вирусу, микробу, токсину и грибку называется соответственно антивирусным, антимикробным, антитоксическим и антигрибковым иммунитетом.

Если невосприимчивость сопровождается полным удалением возбудителя из организма, то иммунитет называют стерильным, а в случае сохранения невосприимчивости только при наличии в организме возбудителя — нестерильным.

Реакции иммунитета (агглютинации, преципитации и др.) широко используют при лабораторной диагностике инфекционных болезней, идентификации различных микроорганизмов, определении групп крови и т. д. Методы приготовления вакцин и иммунных сывороток, применяемых в целях предупреждения вспышек инфекционных болезней у человека и животных, также тесно связаны с вопросами иммунологии.

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.

Пищевые отравления 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.

Кишечные заболевания. Заболевания, причиной которых служит пища, инфицированная патогенными или условно-патогенными микроорганизмами называют алиментарными (пищевыми).

Таблица 2 Сравнительная характеристика пищевых заболеваний

Пищевые инфекции	Пищевые отравления
1. Заразные заболевания	1.Незаразные заболевания
2. Распространяются не только через пищу, но также через воду, воздух, контактно-бытовым путем и др.	2. Возникают только при употреблении инфицированной пищи.
3. Большинство возбудителей в пищевых продуктах не размножается, но длительное время сохраняет жизнеспособность и вирулентность	3. Возбудители интенсивно размножаются в пищевых продуктах и образуют токсины
4. Заражающая доза микробов может быть невелика.	4. Заболевание возникает при значительной концентрации микробов в продукте.
5. Инкубационный период довольно продолжительный, характерный для каждого заболевания: от нескольких дней, до нескольких недель и более.	5. Инкубационный период короткий: обычно несколько часов.

Пищевые заболевания в зависимости от специфических особенностей обычно подразделяют на две группы: пищевые инфекции и пищевые отравления.

Эти микроорганизмы попадают на продукты разными путями. Они могут быть занесены руками персонала, обрабатывающего или отпускающего пищевые продукты, воздушно - капельным или воздушно - пылевым путем, с загрязненной водой, льдом, тарой и упаковочными материалами. Некоторые продукты (мясо, молоко и др.) представляют опасность, если они получены от больного животного. Патогенные микробы также распространяются насекомыми и домашними животными.

Пищевые инфекции. Для возникновения пищевых инфекций достаточно содержания в пище относительно небольшого числа живых клеток возбудителя. Пищевые продукты служат чаще лишь передатчикам патогенных микроорганизмов, которые в них обычно не размножаются, но длительное время сохраняют свою жизнеспособность и вирулентность. Источником заражения продуктов питания возбудителями пищевых инфекций являются люди (больные, бактерионосители) и животные. Пищевые инфекции заразны и могут принимать характер эпидемии..

Наибольшую опасность представляют так называемые кишечные инфекции: холера, брюшной тиф, паратифы, дизентерия. Их объединяет: источник — человек; способ заражения — через рот, пути распространения — инфицированные пища, вода, посуда др.

Холера — древнейшая, особо опасная инфекция. Возбудитель — холерный вибрион (Vibrio cholerae), подвижный, не образует спор и капсул, грамотрицательный. Холерный вибрион — факультативный анаэроб, растет только в щелочной или нейтральной среде при 14—42°С (оптимум 25— 37"С). Погибает при нагревании до 80°С через 5 мин. При 100"С — мгновенно. Чувствителен к действию УФО, кислот, к высушиванию. Хорошо сохраняется при низких температурах. На пищевых продуктах остается жизнеспособным до 10—15 сут., в почве — до 2 мес., в воде — несколько суток. Холерный вибрион продуцирует экзотоксин (холероген), эндотоксин и множество ферментов патогенности. Инкубационный период от нескольких часов до 2—3 сут. Степень тяжести заболевания различна; бывают тяжелые формы инфекции с высокой летальностью.

Возбудители брюшного тифа, паратифов и дизентерии входят в семейство кишечных бактерий — ЕпtегоЬасteriacеае. Они имеют много общих признаков. Все палочки грамотрицательны, не образуют спор, факультативные анаэробы, растут при 15—41°С (оптимум 37°С). При кипячении и при обработке дезинфицирующими средствами они погибают через несколько секунд. Различаются биохимической активностью, антигенным составом и вызываемыми заболеваниями. Источником и "резервуаром" инфекции служит человек (больной или носитель).

Брюшной тиф и паратифы — возбудители относятся к роду Sаlmоnе11а. Бактериальные клетки содержат сильнодействующий термостабильный эндотоксин. В природе (воде, почве), на пищевых продуктах сохраняются длительное время, например, на сливочном масле, сыре, сале, на овощах, фруктах --до двух недель. Инкубационный период длится 10—14 дней. Заболевание характеризуется воспалением и изъязвлением тонкого кишечника, попаданием патогена в кровь и интоксикацией всего организма. Перенесенное заболевание нередко приводит к длительному бактерионосительству.

Бактериальная дезинтерия вызывается рядом биологически близких бактерий, объединенных в род Шигелла (Shigella). Наиболее распространенными возбудителями являются виды Зонне и Флекснер. Отличительные особенности шигелл - неподвижность, наличие микроворсинок, способность проникать в клетки толстого кишечника и размножаться в них, вызывая язвенное воспаление. Шигеллы содержат сложный эндотоксин. Инкубационный период продолжается от 2 до 7 дней. В пищевых продуктах, на посуде сохраняются до 10—20 дней. Палочки Зонне способны размножаться при повышенной температуре в пищевых продуктах, особенно в молочных (сметана, творог, крем). При употреблении в пищу таких продуктов, содержащих большое количество бактерий, заболевание протекает нетипично, как пищевое отравление типа токсикоинфекции.

Вирусный гепатит А (болезнь Боткина) — одна из наиболее распространенных пищевых инфекций. Возбудитель - мелкий, РНК-содержащий вирус. Вирус выдерживает нагревание до 60 °С в течение почти 2 с, длительно сохраняется на холоде. Источник заражения — человек (больной или вирусоноситель). Вирусным гепатитом А заражаются в основном через пищевые продукты и воду. Переносчиками могут быть мухи. Инкубационный период 3—6 недель. Вирус поражает печень, циркулирует в крови. Выделяется с испражнениями.

В профилактике бактериальных кишечных инфекций и гепатита А особое значение имеет соблюдение работниками торговых и пищевых предприятий правил личной и производственной гигиены.

К пищевым инфекциям, передающимся человеку от животного (больного или бактерионосителя), относятся бруцеллез, туберкулез, сибирская язва, ящур. Их называют зоонозами (зооантропонозы).

Бруцеллез — заболевание, которое поражает крупный и мелкий рогатый скот, свиней, крыс и других животных. Возбудители — бруцеллы — мелкие кокковидные бактерии, неподвижные, грамотрицательные, не образуют спор, аэробы. Содержат эндотоксин. Крайние границы роста 6— 45"С, оптимум 37°С. При нагревании до 60—65°С погибают через 20—30 мин, при кипячении - через несколько секунд.

Бруцеллы характеризуются большой устойчивостью и жизнеспособностью. В пищевых продуктах - масле, брынзе, замороженном мясе, сыре - они сохраняются в течение нескольких месяцев.

Люди заражаются алиментарным путем — через молоко и молочные продукты, а также при контакте с животными и разделке туш. Для человека наиболее опасен возбудитель бруцеллеза овец и коз. Инкубационный период 1—3 недели и более. Заболевание протекает тяжело, с поражением опорно-двигательного аппарата, печени, селезенки, нервной и половой систем и нередко принимает хроническую форму. Молоко из зараженных хозяйств пастеризуют при повышенной температуре (70"С) в течение 30 мин; кипятят 5 мин или стерилизуют. Мясо подвергают длительному провариванию небольшими кусками или направляют на переработку в консервное производство.

Туберкулез вызывают микобактерии, относящиеся к актиномицетам (Mycobacterium tuberculosis). Форма клеток изменчива: палочки прямые, изогнутые и ветвистые. Они аэробы, неподвижны, спор не образуют, но благодаря высокому содержанию миколовой кислоты и липидов устойчивы к воздействию кислот, щелочей, спирта, нагреванию и высушиванию. В воде, замороженном мясе сохраняются до года, в сыре — 2 мес., в масле — до 3 мес. Микобактерии чувствительны к солнечному свету, УФО, высокой температуре: при 70"С они погибают через 10 мин, при 100 °С — через 10 с. Существует несколько видов возбудителей, из них для человека опасны три: человеческий, бычий и птичий.

Туберкулез отличается от других инфекций и инкубационным периодом — от нескольких недель до нескольких лет и продолжительностью заболевания. Микобактерии содержат ряд токсичных веществ, освобождающихся при распаде их клеток.

Возбудители проникают в макроорганизмы контактным и алиментарным путями. С целью профилактики пищевых! заболеваний не разрешено использовать в пищу молоко от больных животных. Куриные яйца из зараженных хозяйств используют в кондитерском производстве при условии высокой температурной обработки. Мясо в зависимости от степени поражения проваривают несколько часов, перерабатывают в консервы или подвергают технической утилизации.

Сибирская язва относится к числу особо опасных инфекций. Возбудитель — Васillus аnthracis — крупная, неподвижная споровая палочка; клетки часто располагаются цепочкой, аэроб. Вегетативные формы погибают при 75 °С через 2—3 мин. Споры термоустойчивы — выдерживают кипячение в течение более часа и даже автоклавирование до 10 мин, десятки и сотни лет сохраняются в почве. Возбудитель образует сложный экзотоксин.

Сибирской язвой болеют почти все виды домашних животных, поглощая с кормом споры возбудителя. Люди заражаются при прямом контакте с больным животным, через инфицированное кожевенное и меховое сырье, предметы и изделия из него. Сибирская язва у человека может протекать в трех формах: кишечной, легочной и кожной. В стране благодаря систематическим профилактическим мероприятиям ветеринарной и медицинских служб случаи заболевания встречаются редко.

Ящур — острозаразная болезнь крупного рогатого скота, овец, коз, свиней. Возбудитель — мелкий, РНК-содержащий вирус. Вирус ящура сохраняется в масле до 25 дней, в мороженом мясе — до 145 дней; чувствителен к нагрева­нию (70°С выдерживает 15 мин, при 100"С погибает моментально), формалину и щелочам. Человек может заразиться через молоко, мясо, а также при контакте с больными животными и предметами ухода за ними. Инкубационный период — от 2 до 18 дней. Вирус проникает в кровь. Заболевание сопровождается появлением на слизистой ротовой полости пузырьков, которые затем лопаются и превращаются в болезненные язвы.

Мясо от больных или подозрительных на заболевание ящуром животных подвергают длительному провариванию и используют для приготовления колбас, консервов. Молоко подвергают тепловой обработке при 80 °С в течение 30 мин или кипятят 5 мин и реализуют в хозяйстве.

Пищевые отравления. Они связаны с употреблением в пищу внешне доброкачественных продуктов, содержащих живые клетки возбудителей или их токсины. Пищевые отравления, как правило, путем прямого контакта не передаются. Они характеризуются острым, но в основном быстрым течением процесса и проявляются вскоре после употребления зараженной пищи (обычно через несколько часов). Пищевые отравления могут протекать либо по типу интоксикаций (токсикозов), либо по типу токсикоинфекций.

Пищевые интоксикации (токсикозы). Пищевые интоксикации (токсикозы) могут возникать при отсутствии в пище живых клеток токсигенных микроорганизмов, но при наличии их токсинов, которые относятся к экзотоксинам. Они накапливаются в продукте при жизни бактерий, а далее (например, при тепловой обработке продукта) клетки токсигенных микроорганизмов могут погибнуть, а токсин сохраняется.

Пищевые интоксикации бывают бактериальной и грибковой природы. К бактериальным интоксикациям относятся ботулизм и стафилококковая интоксикация.

Ботулизм - это тяжелое пищевое отравление, возникающее в результате употребления пищи, содержащей токсины бактерий Clostridium botulinum. Эти бактерии широко распространены в природе и встречаются в почве, иле водоемов, кишечнике рыб (особенно осетровых) и теплокровных животных, на поверхности плодов, овощей, грибов. Попав каким - либо путем в пищевые продукты, возбудитель ботулизма в благоприятных для него условиях размножается и выделяет токсин. При этом в продуктах, как правило, отсутствуют видимые признаки их порчи.

Возбудитель ботулизма - спорообразующая палочка (рисунок 4), в которой спора располагается на конце клетки и клетка имеет вид теннисной ракетки. Это строгий анаэроб, холодоустойчив, чувствителен к кислой реакции среды (не развивается при рН ниже 4,5 - 4). Поваренная соль задерживает его развитие и токсинообразование, но не разрушает уже образовавшийся в продукте токсин. Споры очень устойчивы к высоким температурам, они переносят нагревание до 100° в течение 5 - 6 ч и до 120° - 10 - 20 мин. Поэтому при недостаточной тепловой обработке зараженного продукта (колбас, баночных консервов и др.) споры могут сохранять жизнеспособность, а анаэробные условия (например, в глубоких слоях продукта или в консервной банке) способствуют развитию бактерий и токсинообразованию.

Ботулинический экзотоксин - наиболее сильный из известных микробных ядов. Этот токсин чрезвычайно устойчив, он не разрушается под действием соляной кислоты желудочного сока, при продолжительном нагревании продукта до 70—80 °С (в течение 1 ч) и даже сохраняется при кипячении в течение 10 - 15 мин, а также при замораживании продуктов, мариновании, посоле, копчении.

Попадая с пищей в кишечник человека, токсин поступает в кровь и поражает сердечно-сосудистую и центральную нервную систему. Инкубационный период продолжается обычно от 6 до 24 ч и более. Основные признаки заболевания - расстройство зрения, речи и дыхания, паралич мышц. Смертность от ботулизма довольно высокая.

Поражение организма ботулизмом чаще всего наступает при употреблении различного рода консервов, особенно растительных с низкой кислотностью, рыбных, преимущественно из осетровых пород. Эффективным лечебным средством являете антиботулиническая сыворотка. Профилактикой ботулизма является соблюдение технологических режимов обработки и консервирования пищевых продуктов и строгое соблюдение санитарно - гигиенического режима.

Стафилококковая интоксикация вызывается не всеми типам стафилококков, а только патогенными стафилококками и стоит на первом месте среди отравлений бактериальной природы. Пищевые отравления преимущественно вызываются золотистым стафилококком (Staphylococcus aureus), образующим в клетке золотистый пигмент (рисунок 5). Развиваясь в пищевых продуктах, он может выделять энтеротоксин (кишечный яд).

Основное местообитание золотистого стафилококка - слизистая носоглотки и кожа. Помимо энтеротоксина, он вырабатывает другие токсины и вызывает различные гнойно - воспалительные процессы любой ткани и в любом органе. Помимо токсинов, стафилококк образует ряд активных ферментов, обладающих патогенным действием, например плазмокоагулазу, способную коагулировать (свертывать) плазму крови. Наличие плазмокоагулазы является важнейшим признаком патогенности стафилококков. Такие стафилококки называются коагулазоположительными.

Стафилококковый энтеротоксин выделяется как в аэробных, так и в анаэробных условиях, он устойчив к низким и высоким температурам, высушиванию, высокому содержанию поваренной соли (8—15%). Для полного разрушения требуется кипячение около 2 ч или нагревание в течение 30 мин при 120°С.

Отравление проявляется в виде острого желудочно - кишечного заболевания через 1—6 ч после приема зараженной пищи, смертные случаи редки. Характерным является высокий процент заболевших среди употреблявших одну и ту же пищу (90 - 100%).

Стафилококковые пищевые отравления чаще всего вызываются молочными, а также мясными продуктами. Эти отравления также могут быть связаны с употреблением рыбных консервов в масле, кондитерских изделий с заварным кремом. При этом пищевые продукты не имеют внешних признаков порчи.

Стафилококковая инфекция может передаваться лицами, страдающими гнойничковыми заболеваниями кожи или носителями токсигенных стафилококков в носоглотке (ангина). Перенос стафилококков от людей на продукты происходит воздушно - капельным или пылевым путем. На производстве и предприятиях общественного питания перенос инфекции осуществляется через руки персонала, аппаратуру и инвентарь.

Дальнейшее развитие стафилококков в пищевых продуктах зависит от многих факторов внешней среды. Они могут размножаться при температуре 15—16 °С и образовывать энтеротоксин. Скорость накопления токсина резко возрастает при температуре 37°С. Длительность накопления токсина в количестве, достаточном для отравления человека, зависит от характера продукта. В сильно обсемененном заварном креме при температуре – 37 °С энтеротоксин накапливается уже через 4 ч.

К интоксикациям грибковой природы относятся микотоксикозы (отравления, причиной которых служат токсины мицелиальных грибов). К пищевым микотоксикозам относятся алиментарно - токсическая алейкия (прежнее название - септическая ангина) и «пьяный хлеб». Эти отравления вызываются разными видами грибов рода Fusarium из класса дейтеромицетов (несовершенных грибов). К микотоксикозам относятся также эрготизм, вызываемый грибом спорыньей из класса аскомицетов, и афлатоксикозы, вызываемые грибами родов Aspergillus и Реniсillium.

Алиментарно - токсическая алейкия связана с употреблением в пищу зерна проса, пшеницы, гречихи, овса, перезимовавшего в поле. Применение в пищу продуктов переработки такого зерна приводит к отравлению токсином, вырабатываемым грибом только при минусовой температуре (от - 1 до - 5°С). Токсин обладает высокой устойчивостью, не теряет токсичности при длительном хранении зерна (несколько лет), не разрушается при варке каши и супа, выпечке хлеба из продуктов переработки зараженного зерна (муки, крупы).

Отравление проявляется в повышении температуры, резких болях во рту и пищеводе вследствие развивающегося некроза (омертвления тканей), кровоточивости, угнетения процессов кроветворения.

Профилактика отравления сводится к недопущению употребления зерна, перезимовавшего в поле.

Пищевое отравление «пьяный хлеб» по симптомам напоминает тяжелое опьянение. Оно возникает при употреблении в основном хлеба, приготовленного из муки, содержащей микотоксин, который поражает центральную нервную систему.

Эрготизм - отравление, возникающее при употреблении зерна, пораженного спорыньей, когда в колосьях вместо семян образуются твердые «рожки» - покоящаяся стадия гриба. В них содержатся токсины (эрготин, эрготинин и др.), вызывающие сильные судороги («злые корчи») или гангрену. Острое отравление наступает при содержании спорыньи в муке, приготовленной из такого зерна, равном 1 - 2%. Законодательством предусмотрено допустимое содержание спорыньи в муке не выше 0,05%. Профилактика эрготизма - очистка зерна от спорыньи.

Афлатоксикозы вызываются грибами. Некоторые аспергилы образуют особые токсины - афлатоксины при развитии их на кормах, а также на некоторых пищевых продуктах (зерне злаков, сухофруктах, на арахисе и др.), а пенициллы - токсин патулин. Эти вещества обладают канцерогенным действием.

С целью профилактики афлатоксикозов необходимо соблюдать правильные условия хранения зерна, исключающие возможность его увлажнения, самосогревания и плесневения, что способствует накоплению афлатоксинов.

Пищевые токсикоинфекции. Отравления такого рода возникают обычно при употреблении в пищу продуктов, содержащих большое количество размножившихся в них живых токсигенных микроорганизмов - возбудителей. Количество возбудителей составляет до 10⁷—10⁸ клеток в 1 г продукта. В кишечнике человека они продолжают размножаться и отмирать, при этом из их клеток освобождается высокотоксичный термоустойчивый эндотоксин.

В большинстве случаев пищевые токсикоинфекции вызываются салмонеллами. Наиболее распространенными возбудителями салмонеллезных токсикоинфекций являются бреславльская палочка (S. tyрhinurium) и палочка Гертнера (S. Еnteritidis). Вызываемые ими отравления протекают как острые желудочно-кишечные заболевания и имеют короткий (несколько часов) инкубационный период.

Сальмонеллы не образуют спор, однако устойчивы к действию низких температур (долго не погибают при температурах от - 10 до - 20°С), кислот (молочной, уксусной), высушиванию, копчению. Поваренная соль в концентрации 6 - 8% угнетает их развитие, а в концентрации 10 - 12% подавляет. Сальмонеллы устойчивы к тепловой обработке, поэтому, чтобы предохранить продукты от этой инфекции, необходим правильный режим термической обработки. Мясо полностью обезвреживается только при отваривании кусками по 500 г (при толщине 6 см) в течение 3 ч при 100°С.

Сальмонеллы находятся в кишечнике многих животных, особенно у крупного рогатого скота, водоплавающей домашней птицы и грызунов, причем не только у больных, но и у здоровых (носителей инфекции), а также у выздоровевших людей.

Мясо, рыба, молочные продукты чаще всего служат причиной отравления. Заражение мяса сальмонеллами может происходить при жизни животного или при разделке, транспортировании и хранении туш.

В ткани рыб сальмонеллы попадают преимущественно в местах сброса сточных вод. Переносить возбудителей могут мухи, грызуны и некоторые птицы, например чайки. Возбудителями сальмонеллезных токсикоинфекций часто являются утиные и гусиные яйца, поэтому их разрешается использовать только для смазки поверхностей при изготовлении мелкоштучных кондитерских изделий из теста, подвергающихся высокотемпературной обработке.

Изменения органолептических свойств (вкуса, запаха) в зараженных продуктах не наблюдается.

Пищевые токсикоинфекции, вызываемые условно - патогенными бактериями. В возникновении токсикоинфекций значительная роль принадлежит условно-патогенным микроорганизмам. Они являются постоянными обитателями кожи, кишечника, дыхательных путей человека и при нормальных условиях жизни не вызывают заболеваний. Однако при изменении условий их существования или ослаблении макроорганизма они вызывают заболевания. Так, в нормальной микрофлоре толстого отдела кишечника постоянно обитает кишечная палочка, она является комменсалом (сожителем), не приносящим вреда, но при ее попадании в другой орган (мочевой, желчный пузырь, почки) и при снижении устойчивости макроорганизма может возникнуть воспалительный процесс.

Некоторые условно-патогенные бактерии вырабатывают эндотоксины. Различные представители этих бактерий обладают неодинаковой вирулентностью и токсигенностью. Отравление возникает при употреблении в пищу только обильно обсемененных пищевых продуктов (более 10⁵—10⁶ кл/г), при этом их органолептические свойства не меняются.

Токсикоинфекции, вызываемые токсигенными культурами условно-патогенных бактерий, протекают наподобие сальмонеллезных токсикоинфекций (общая слабость, боль в кишечнике, рвота и т. д.).

Токсикоинфекции, вызванные условно-патогенными бактериями, чаще связаны с потреблением в пищу готовых изделий, зараженных уже вторично, т. е. после кулинарной обработки. Быстрому размножению этих бактерий в продуктах способствуют нарушения температурных условий и сроков хранения продуктов.

К условно - патогенным бактериям, наиболее часто вызывающим пищевые токсикоинфекции, относятся бактерии кишечной группы - энтеробактерии (кишечная палочка и протей, а также фекальный стрептококк), являющиеся обитателями нормальной микрофлоры кишечника человека и теплокровных животных. Они также встречаются в почве, воде. Кроме них возникновение пищевых токсикоинфекций могут вызывать условно-патогенные спорообразующие палочки, относящиеся к родам Сlostridium (С. реrfringens) и Васillus (В. сеrеus).

Основой профилактики отравлений через готовые блюда после кулинарной обработки является их немедленная реализация. При необходимости хранения продуктов после термической обработки их следует быстро охлаждать до температуры ниже 10 °С для предотвращения размножения бактерий и хранить на холоде.

На всех предприятиях пищевой промышленности необходимо строго соблюдать санитарно - гигиенические условия производства, правила личной гигиены, проводить текущий микробиологический и санитарный контроль.

Лекция № 12. Основы микробиологического и санитарно-гигиенического контроля на предприятиях пищевой промышленности

Санитарно- показательные микроорганизмы. Быстрое и непосредственное обнаружение в объектах внешней среды (воде, воздухе, пищевых продуктах) патогенных микроорганизмов осуществить очень трудно, так как их количество ничтожно мало по сравнению с сапрофитной микрофлорой исследуемых объектов. Поэтому возможное загрязнение их патогенными микроорганизмами определяют косвенно - на основании количественного и качественного учета санитарно - показательных микроорганизмов.

К санитарно - показательным микроорганизмам относятся кишечная палочка, гемолитические (растворяющие эритроциты крови) стрептококки и стафилококки. Они являются постоянными обитателями естественных полостей тела человека и животных (кишечника, слизистых оболочек полости рта и верхних дыхательных путей). Присутствие санитарно - показательных микроорганизмов в объектах внешней среды указывает на загрязненность их выделениями человеческого организма, а, следовательно, и возможность наличия в них соответствующих патогенных микроорганизмов.

Кишечная палочка (Еscherichia coli). Название связано с именем ученого Эшериха, впервые выделившего ее из испражнений человека, и латинского слова «колон» (кишка). Она является постоянным обитателем толстых кишок, безвредна для человека. Она является показателем фекального загрязнения воды и пищевых продуктов, т. е. выделениями кишечника человека, что свидетельствует о возможном наличии возбудителей тяжелых кишечных заболеваний (дизентерии, брюшного тифа, паратифов и т. п.), которые выделяются из больного организма, или носителем инфекции во внешнюю среду (также с фекалиями). Для санитарно-гигиенической оценки воды, пищевых продуктов и других объектов необходимо не только установить наличие в них кишечной палочки, но в ряде случаев провести количественный учет этих бактерий.

Интенсивность фекального загрязнения характеризуется двумя микробиологическими показателями: коли-титром и коли-индексом.

Коли-титр - наименьшее количество исследуемого материала (объем, масса), в котором обнаруживается одна кишечная палочка. Чем меньше величина коли-титра, тем опаснее данный объект в эпидемиологическом отношении.

Коли-индекс - это количество кишечных палочек в единице объема (массы) исследуемого вещества.

Гемолитические стрептококки и стафилококки. Эти постоянно обитающие па слизистых оболочках полости рта и верхних дыхательных путей микроорганизмы также являются санитарно-показательными. Их наличие указывает на обсемененность воздушной среды и некоторых продуктов микрофлорой дыхательных путей, среди которой могут быть возбудители ангины, коклюша, туберкулеза и др., попадающие туда при кашле, чихании и пр.

Чем больше количество санитарно - показательных микроорганизмов в исследуемом объекте, тем больше он загрязнен выделениями человеческого организма и тем вероятнее, что в нем содержатся патогенные микроорганизмы - возбудители инфекционных заболеваний.

Микробиологический и санитарно-гигиенический контроль. Задачей микробиологического контроля является возможно быстрое обнаружение и выявление путей проникновения микроорганизмов - вредителей в производство, очагов и степени размножения их на отдельных этапах технологического процесса; предотвращение развития посторонней микрофлоры путем использования различных профилактических мероприятий; активное уничтожение ее путем дезинфекции с целью получения высококачественной готовой продукции.

Микробиологический контроль должен проводиться заводскими лабораториями систематически. Он осуществляется на всех этапах технологического процесса, начиная с сырья и кончая готовым продуктом, на основании государственных стандартов (ГОСТ), технических условий (ТУ), инструкций, правил, методических указаний и другой нормативной документации, разработанной для каждой отрасли пищевой промышленности. Для отдельных пищевых производств имеются свои схемы микробиологического контроля, в которых определены объекты контроля, точки отбора проб, периодичность контроля, указываются, какой микробиологический показатель необходимо определить, приводятся нормы допустимой общей бактериальной обсемененности.

Микробиологический контроль будет действенным и будет способствовать значительному улучшению работы предприятия, только если он сочетается с санитарно - гигиеническим контролем, назначение которого - обнаружение патогенных микроорганизмов. Они обнаруживаются по содержанию кишечной палочки. Санитарно - гигиенический контроль включает проверку чистоты воды, воздуха производственных помещений, пищевых продуктов, санитарного состояния технологического оборудования, инвентаря, тары, гигиенического состояния обслуживающего персонала (чистоты рук, одежды и т. п.). Он осуществляется как микробиологической лабораторией предприятия, так и санитарно-эпидемиологическими станциями по методикам, утвержденным Министерством здравоохранения.

В пищевых производствах, основанных на жизнедеятельности микроорганизмов, необходим систематический микробиологический контроль за чистотой производственной культуры, условиями ее хранения, разведения и т. д. Посторонние микроорганизмы в производственной культуре выявляют путем микроскопирования и посевов на различные питательные среды. Микробиологический контроль производственной культуры, кроме проверки биологической чистоты, включает также определение ее физиологического состояния, биохимической активности, наличия производственно - ценных свойств, скорости размножения и т.п. В тех пищевых производствах, где применяются ферментные препараты, также обязателен микробиологический контроль их активности и биологической чистоты.

Контроль пищевых продуктов. Для оценки качества сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, готовой продукции в нашей стране в основном используются два показателя – МАФАМ КоЕ – количество мезофильных аэробных и факультативно - анаэробных микроорганизмов колоний образующих единиц и количество бактерий кишечной группы (преимущественно кишечной палочки)

МАФАМ определяют в основном чашечным методом. Выполнение анализа включает четыре этапа:

- приготовление ряда разведений из отобранных проб (при обследовании поверхности продукта или оборудования пробу отбирают путем смыва или соскоба с определенной площади);

- посев на стандартную плотную питательную среду (для выявления бактерий - на мясо - пептонный агар в чашки Петри);

- выращивание посевов в течение 24—28 ч в термостате при 30°С;

- подсчет выросших колоний. Число колоний, выросших на каждой чашке, пересчитывают на 1 г или 1 мл продукта с учетом разведения. Окончательным результатом будет среднее арифметическое от результатов подсчета колоний в 2 - 3 чашках.

Полученные результаты будут меньше истинного обсеменения продукта, так как чашечным методом учитываются только сапрофитные мезофильные бактерии (аэробы и факультативные анаэробы). Термофильные и психрофильные бактерии не растут из-за несоответствия температуры оптимальной; анаэробы не растут, поскольку выращивание проводится в аэробных условиях; другие бактерии (в частности, патогенные) не растут из-за несоответствия питательной среды и условий культивирования. Не образуют колоний мертвые клетки. Однако эти микроорганизмы можно не учитывать и ошибкой анализа пренебречь, поскольку сапрофиты являются основными возбудителями порчи пищевых продуктов.

В некоторых производствах (консервном, сахарном, хлебопекарном и др.) используются дополнительные микробиологические показатели, например, количество анаэробных, термофильных, спорообразующих и других микроорганизмов, характерных для каждого вида исследуемого объекта. Для их учета имеются специальные методические приемы, описанные в соответствующей нормативной документации. Например, для определения процентного содержания спорообразующих бактерий посев производят из пробирок с разведениями проб, предварительно прогретых несколько минут в кипящей водяной бане. При посевах из прогретых проб вырастают только спороносные бактерии, а из непрогретых - все остальные. Затем рассчитывают процентное содержание спорообразующих форм микроорганизмов.

Чем выше показатель МАФАМ, тем больше вероятность попадания в исследуемый объект патогенных микроорганизмов - возбудителей инфекционных болезней и пищевых отравлений. Обычно в 1 г (или 1 мл) продукта, не прошедшего термической обработки, содержится не более 100 тысяч сапрофитных мезофильных бактерий. Если же их количество превышает 1 млн. клеток, то стойкость готового продукта при хранении снижается и его употребление может нанести вред здоровью человека.

Определение бактерий кишечной группы основано на способности кишечной палочки сбраживать лактозу до кислоты и газа. При санитарно - гигиеническом контроле сырья, полуфабрикатов, готовой продукции исследование на наличие бактерий кишечной группы ограничивают проведением так называемой первой бродильной пробы.

Бродильную пробу осуществляют путем посева в пробирки со специальной дифференциально-диагностической средой для кишечной палочки (среда Кесслера с лактозой) различных объемов (или навесок) исследуемого объекта - 1,0; 0,1; 0,01; 0,001 мл (или г). Пробирки с посевами .помещают в термостат при 37°С на 24 ч, затем их просматривают и устанавливают бродильный титр, т. е. те пробирки, в которых наблюдается рост (помутнение среды) и образование газа в результате брожения. При отсутствии газообразования объект контроля считают не загрязненным кишечной палочкой. При наличии газообразования производят вычисление коли-титра для различных объектов контроля по специальным таблицам. Существуют нормы допустимой общей бактериальной обсемененности и содержания кишечной палочки в объектах контроля.

Контроль воды. Для санитарно-гигиенической оценки воды используются два микробиологических показателя: общее количество бактерий в воде и коли-индекс, которые определяются в. соответствии с ГОСТ 18963—73 “Вода питьевая. Методы санитарно - бактериологического анализа”.

Общее количество бактерий - это количество колоний аэробных и факультативно-анаэробных мезофильных сапрофитных бактерий, вырастающих при посеве 1 мл неразбавленной воды на мясо - пептонном агаре (МПА) за 24 ч при 37°С.

Для оценки качества воды наибольшее значение имеет не общее количество бактерий, а наличие в ней патогенных микроорганизмов. Микробиологическим показателем загрязненности воды патогенными бактериями кишечной группы служит коли-индекс. В соответствии с ГОСТ 2874—82 “Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством” общее количество клеток бактерий в 1 мл воды должно быть не более 100, а коли-индекс - не более 3 в 1 л.

Анализ воды проводится при пользовании городским водопроводом 1 раз в квартал, а при наличии собственных источников водоснабжения - 1 раз в месяц.

Выявление патогенных микроорганизмов в воде (возбудителей брюшного тифа, холеры и дизентерии) осуществляется местными санитарно-эпидемиологическими станциями только по эпидемиологическим показателям.

Контроль воздуха производственных помещений. Для санитарно - гигиенической оценки воздуха закрытых помещений определяют два показателя.

Первым является общее количество сапрофитных микроорганизмов в 1 м³ воздуха. Воздух производственных цехов пищевых производств считается чистым, если в нем содержится не более 500 сапрофитных микроорганизмов в 1 м³. Вторым показателем является количество в том же объеме воздуха санитарно - показательных микроорганизмов - гемолитических стрептококков и стафилококков. Нормативов по этому показателю в настоящее время нет. Обнаружение их в воздухе производственных помещений указывает на санитарное неблагополучие данного объекта и возможность возникновения у персонала инфекционных заболеваний, вызываемых микрофлорой дыхательных путей, которая передается через воздух (ангины, гриппа, коклюша, дифтерии, туберкулеза и др.). Такой воздух может стать источником обсеменения пищевых продуктов, а, следовательно, представлять потенциальную опасность для здоровья людей. Определение в воздухе санитарно - показательных микроорганизмов производят только по эпидемиологическим показаниям санитарно-эпидемиологическими станциями.

Для санитарно-гигиенического контроля воздуха применяют седиментационные и аспирационные методы анализа, описание которых имеется в нормативной документации.

Контроль оборудования, инвентаря, тары. Для предотвращения загрязнения посторонними микроорганизмами сырья и полуфабрикатов в процессе их переработки и готовой продукции при хранении необходимым условием является поддержание чистоты на рабочем месте, в производственных помещениях, санитарная обработка оборудования, инвентаря, тары.

Под санитарной обработкой подразумевается механическая очистка рабочих поверхностей от остатков пищевых продуктов, тщательное промывание горячей водой с применением моющих средств; дезинфекция и заключительное тщательное промывание горячей водой до полного удаления дезинфицирующего средства (дезинфектанта). Дезинфекция преследует цель уничтожить оставшуюся микрофлору. Дезинфекция оборудования может осуществляться путем пропаривания его насыщенным паром, при котором гибнут как вегетативные клетки, так и споры микроорганизмов. Дезинфекцию можно проводить и химическими дезинфицирующими средствами. Заключительная обработка горячей водой играет двоякую роль: с одной стороны, удаляются остатки дезинфектанта, с другой - происходит нагревание поверхностей, что способствует их быстрому высыханию.

После санитарной обработки проводят санитарно - гигиенический контроль качества мойки и дезинфекции оборудования, инвентаря, тары, который включает определение общей бактериальной обсемененности смывов с технологического оборудования. Смывы берут с помощью стерильных нержавеющих металлических трафаретов с вырезанной серединой (площадь выреза 10, 25 или 100 см²). Эту площадь протирают стерильным ватным тампоном, смоченным в стерильной воде в пробирке на 10 мл, после чего тампон погружают в эту пробирку, тщательно перемешивают содержимое и высевают 1 мл смыва на мясо - пептонный агар. После термостатирования посевов при 30 °С в течение 24 - 28 ч определяют общую бактериальную обсемененность в пересчете на 1 см² исследуемой поверхности.

В смывах с хорошо вымытого оборудования общее количество микроорганизмов и коли-индекс не должны превышать их содержания в чистой воде, поступающей на мойку.

Контроль качества мойки и дезинфекции трубопроводов, рукавов, шлангов подобным образом осуществить нельзя, так как с их внутренней поверхности трудно сделать смывы с помощью трафарета. В этом случае общее количество микроорганизмов и коли-индекс определяют в последней промывной воде путем ее микроскопирования и посева. Общая бактериальная обсемененность и коли-индекс промывной воды не должны отличаться от показателей воды, применяемой в производстве.

Для контроля качества мойки и дезинфекции инвентаря пробы отбирают в тот момент, когда инвентарь подготовлен к работе. С мелкого инвентаря (мешалки, пробники, термометры, ножи, шприцы и т. п.) мазки берут стерильным тампоном со всей поверхности предмета и исследуют на общее количество микроорганизмов и на наличие кишечной палочки. Со столов, стеллажей, лотков, ведер, лопат и т. д. мазки берут стерильным тампоном при помощи обожженного трафарета и производят аналогичные анализы.

Для контроля качества мойки и дезинфекции тары (бочки, бидоны, цистерны) пробы последней промывной воды микроскопируют или высевают на плотные питательные среды. Общее количество микроорганизмов в 1 мл и коли-индекс не должны значительно отличаться от обсемененности воды, применяемой в производстве.

Контроль чистоты рук и одежды персонала. При несоблюдении личной гигиены (чистоты рук, санодежды), особенно во время ручных операций, на пищевые продукты могут попадать микроорганизмы, в том числе и патогенные.

Бактериальную загрязненность рук и одежды определяют путем исследования микрофлоры смывов. В смывах, которые берут перед началом работы, обычно определяют общую бактериальную обсемененность и наличие кишечной палочки. Чистоту рук оценивают по количеству микроорганизмов в 1 мл смыва. Наличие бактерий группы кишечной палочки в смывах с рук и одежды не допускается. Контроль за соблюдением правил личной и производственной гигиены осуществляется работниками санитарного надзора и санитарными постами.

Для соблюдения правильного санитарно - гигиенического режима на предприятиях пищевой промышленности эффективным способом уничтожения и подавления развития посторонних микроорганизмов является дезинфекция.

Дезинфекцией (обеззараживанием) называется уничтожение в объектах внешней среды сапрофитных микроорганизмов - вредителей данного производства, которые вызывают порчу сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также патогенных микроорганизмов - возбудителей пищевых инфекций и пищевых отравлений. Дезинфекция оборудования, инвентаря, тары, производственных и бытовых помещений пищевых предприятий является профилактической мерой для предупреждения загрязнения продуктов микроорганизмами. Она проводится систематически в соответствии с установленными санитарными требованиями для каждой отрасли промышленности. Это так называемая текущая, или профилактическая, дезинфекция.

Кроме того, на пищевых предприятиях возможно проведение экстренной дезинфекции по эпидемиологическим показаниям: при подозрении на пищевое отравление, в случае инфекционных заболеваний среди персонала, при поступлении инфицированного сырья, полуфабрикатов, тары и т. п.

По виду действующего агента методы дезинфекции бывают физические и химические. К физическим средствам дезинфекции относятся: кварцевое и ультрафиолетовое облучение, ультразвук, действие высоких температур (обжигание, прокаливание, кипячение, ошпаривание посуды, тары и оборудования, обработка острым паром).

К химическим средствам дезинфекции относится большое количество химических веществ, обладающих антимикробным действием. Кроме питательных химических веществ, оказывающих положительное влияние на микроорганизмы, имеется ряд химических веществ, тормозящих или полностью прекращающих их рост. Химические вещества вызывают либо микробоцидное (гибель микроорганизмов), либо микробостатическое действие (приостанавливают их рост, но после удаления этого вещества рост вновь возобновляется). Характер действия (микробоцидный или микробостатический) зависит от дозы вещества, времени его воздействия, также температуры и рН. Малые дозы антимикробных веществ часто стимулируют развитие микроорганизмов. С повышением температуры токсичность многих антимикробных веществ, как правило, возрастает. Температура влияет не только на активность самого химического вещества, но и на микроорганизмы. При температурах, превышающих максимальную для данного микроорганизма, даже небольшие дозы таких веществ вызывают их гибель. Аналогичное действие оказывает и рН среды.

К различным антимикробным веществам один и тот же микроорганизм проявляет разную степень устойчивости. Одно и то же вещество может оказывать неодинаковое действие на различные виды микроорганизмов - одни вызывают быструю гибель, другие приостанавливают их развитие, третьи могут вообще не оказывать действия. Это зависит от наличия спор и капсул, устойчивых к химическим веществам. Антимикробные вещества значительно сильнее действуют на вегетативные клетки, чем на споры.

Из неорганических веществ сильным антимикробным действием обладают соли тяжелых металлов (ртути, меди, серебра), окислители – (хлор, озон, йод, пероксид водорода,. хлорная известь, перманганат калия), щелочи и кислоты (едкий натр, сернистая, фтористоводородная, борная кислоты), некоторые газы (сероводород, оксид углерода, сернистый и углекислый газы). Вещества органической природы (спирты, фенолы, альдегиды, особенно формальдегид) также оказывают губительное действие на микроорганизмы. Механизм губительного действия антимикробных веществ различен и зависит от их химической природы. Например, спирты, эфиры растворяют липиды ЦПМ, вследствие чего они легко проникают в клетку и вступают во взаимодействие с различными ее компонентами, что нарушает нормальную жизнедеятельность клетки. Соли тяжелых металлов, формалин вызывают быструю коагуляцию белков цитоплазмы, фенолы - инактивацию дыхательных ферментов, кислоты и щелочи - гидролиз белков. Хлор и озон, обладающие сильным окислительным действием, также инактивируют ферменты. Антимикробные химические вещества используются в качестве дезинфицирующих средств и антисептиков.

Дезинфицирующие вещества вызывают быструю (в течение нескольких минут) гибель бактерий, они более активны в средах, бедных органическими веществами, уничтожают не только вегетативные клетки, но и споры. Они не вызывают появления устойчивых форм микроорганизмов. Микробоцидное действие антисептиков, в отличие от дезинфектантов, проявляется через 3 ч и более. Наибольшая активность проявляется в средах, содержащих органические вещества. Антисептики уничтожают только вегетативные клетки и вызывают образование устойчивых форм микроорганизмов.

Такие антимикробные вещества, как фенолы, хлорамин, формалин, в больших концентрациях (2 - 5%) являются дезинфектантами, но их же растворы, разбавленные в 100 - 1000 раз, могут быть использованы как антисептики. Многие антисептики используют в качестве консервантов пищевых продуктов (сернистая, бензойная, сорбиновая кислоты, юглон, плюмбагин и др.).

Дезинфицирующие вещества в пищевой промышленности используются, как правило, для обработки рабочих поверхностей аппаратов и другого технологического оборудования, инвентаря, тары, посуды и помещений. В пищевой промышленности можно применять лишь такие препараты, которые не оказывают токсического действия на организм человека, не имеют запаха и вкуса. Кроме того, они должны обладать антимикробным действием при минимальной концентрации, растворяться в воде и быть эффективными при небольших сроках действия. Большое значение имеет также их стойкость при хранении. Препараты не должны оказывать разрушающего действия на материал оборудования, должны быть дешевы и удобны для транспортирования.

Для обработки оборудования на предприятиях пищевой промышленности в основном применяются хлорсодержащие вещества, дезинфицирующее действие которых обусловлено выделением активного хлора. Обычно для дезинфекции применяют растворы, содержащие 150—200 мг активного хлора в 1 л. Наиболее уязвимые в смысле бактериального загрязнения места обрабатывают растворами, содержащими 400 мг активного хлора в 1 л. Продолжительность обработки оборудования должна быть не менее 15 мин.

К неорганическим хлорсодержащим дезинфицирующим веществам относятся: хлорная известь, антиформин (смесь хлорной извести, кальцинированной и каустической соды), гипохлорит натрия; к органическим - хлорамин Б, новые синтетические препараты (дихлордиметилгидантоин) и сложные комбинации новых хлорактивных соединений с поверхностно - активными веществами (например, сульфохлорантин, обладающий одновременно смачивающим, моющим и высоким антимикробным эффектом). В качестве дезинфектантов применяют также формалин (водный раствор формальдегида), известковое молоко, кальцинированную и каустическую соду.

Высокой антимикробной активностью в малых дозах обладают органические синтетические дезинфектанты - так называемые четвертичные аммониевые соединения. Их преимущество перед существующими антимикробными средствами заключается в том, что они хорошо растворимы в воде, не имеют запаха, вкуса, мало токсичны для организма человека, не вызывают коррозии металлов, не раздражают кожи рук персонала. Среди отечественных препаратов этой группы можно назвать цетозол и катамин-АБ. Механизм действия этого класса соединений на микроорганизмы еще не совсем ясен. Предполагают, что они повреждают клеточную стенку бактерий, в результате чего резко возрастает проницаемость клетки, происходит денатурация белков, инактивация ферментных систем и лизис (растворение) микроорганизмов.

Сильным бактерицидным действием обладают многие газообразные вещества (формальдегид, сернистый ангидрид, окись этилена и β-пропиолактон).

При применении дезинфектантов для обработки оборудования необходимо соблюдать следующие общие правила: применять их только после тщательной механической мойки оборудования; растворы дезинфектантов должны быть свежеприготовленными; после дезинфекции все обработанное оборудование и коммуникации тщательно промывают до полного удаления дезинфектанта.

Питьевую воду, а также воду промышленного назначения обычно обеззараживают разнообразными путями - с помощью сильных окислителей (большое количество воды - хлором, малое - соединениями хлора, йодом, ионами тяжелых металлов), путем озонирования, облучения ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 200—295 нм, обработки гамма - излучением, ультразвуком.

Для дезинфекции воздуха наиболее часто применяют хлорсодержащие препараты и триэтиленгликоль в виде их испарений или аэрозолей. Указанные дезинфектанты снижают общее количество микроорганизмов в воздухе более чем на 90%. Хорошие результаты для обеззараживания воздуха производственных цехов и холодильных камер дает озонирование и ультрафиолетовое облучение. Периодическое применение физических (вентиляция, фильтрование) и химических способов дезинфекции, очистки и обеззараживания воздуха и сочетание их с влажной уборкой помещений позволяет значительно понизить бактериальную обсемененность воздуха производственных и бытовых помещений.

120