Сбраживание белков

Некоторые бактерии из рода Clostridium - гнилостные анаэробы - способны сбраживать не только углеводы, но и аминокислоты. Эти бактерии более приспособлены к использованию белков, расщепляемых ими при помощи протеолитических ферментов до аминокислот, которые затем подвергаются брожению. Процесс сбраживания белков имеет значение в круговороте веществ в природе.

Разрушение жиров

Различные физико-химические факторы, а также микроорга­низмы, могут вызывать разложение и порчу жиров.

Начальной стадией разрушения жиров является их гидролиз (омыление) на глицерин и жирные кислоты. Этот процесс легко происходит при высокой температуре под действием щелочей или кислот. Под влиянием ферментов (липаз) гирдолиз проте­кает при обычной температуре. Омыление жиров при воздей­ствии ферментов происходит, например, во время переваривания жиров в пищеварительном тракте животных. Ферменты, разру­шающие жиры, вырабатываются многими микроорганизмами.

Образовавшиеся в результате гидролитического расщепле­ния глицерин и жирные кислоты затем подвергаются дальней­шему разрушению. Наиболее легко разрушается глицерин, слу­жащий для многих микроорганизмов источником углерода. Разрушение глицерина может происходить в аэробных и анаэробных условиях.

Жирные кислоты менее подвержены разрушению, однако и они постепенно окисляются, преимущественно в аэробных усло­виях. Конечной стадией разрушения глицерина и жирных кислот является их минерализация, сопровождающаяся образованием углекислого газа и воды.

Наиболее активно разлагают жиры некоторые пигментные и флуоресцирующие бактерии, микрококки и актиномицеты, а также плесневые грибы, особенно оидиум лактис и многие виды из родов аспергиллус и пенициллиум.

Разложение жиров микроорганизмами в почве и воде про­исходит постоянно, оно является составной частью общего кру­говорота веществ в природе.

Порча пищевых жиров микробами нередко наносит большой ущерб. Развитию в жирах микроорганизмов способствует нали­чие в них воды и органических примесей. Поэтому чем меньше влаги содержится в жире и чем полнее он очищен от примесей, тем лучше сохраняется.

Гнилостные процессы

Гниением называется разложение белковых веществ микро­организмами. Белки являются важнейшей составной частью жи­вого и отмершего органического мира, содержатся во многих пищевых продуктах. Белки характеризуются большим разнооб­разием и сложностью строения.

Способность разрушать белковые вещества присуща многим микроорганизмам. Одни микроорганизмы вызывают неглубокое расщепление белка, другие могут разрушать его более глубоко. Гнилостные процессы постоянно протекают в природных усло­виях и нередко возникают в продуктах и изделиях, содержащих белковые вещества. Разложение белка начинается с его гидролиза под влиянием протеолитических ферментов, выделяемых микробами в окружающую среду. Гидролиз белков протекает в несколько стадий. Первичными продуктами гидролиза яв­ляются пептоны и полипептиды, мало отличающиеся от исход­ного белка, но обладающие меньшим молекулярным весом. Пептоны и полипептиды затем расщепляются более глубоко, до образования аминокислот, которые являются конечными про­дуктами гидролиза.

П роцесс гидролиза белка можно представить в виде следующей схемы: белок пептоны полипептиды аминокислоты.

Аминокислоты подвергаются дальнейшему рас­щеплению, в результате чего образуются различные продукты гниения, многие из которых характеризуются неприятным запа­хом (аммиак, сероводород, индол, скатол, меркаптаны и др.).

Органические соединения, получающиеся при распаде ами­нокислот, в аэробных условиях подвергаются последующему окислению вплоть до полной минерализации. В качестве конеч­ных продуктов гниения при этом образуются аммиак, углекис­лый газ, вода, сероводород и соли фосфорной кислоты, то есть минеральные вещества.

В анаэробных условиях не происходит полного окисления органических соединений, являющихся продуктами распада аминокислот.

Поэтому кроме аммиака и углекислоты среди конечных ве­ществ гниения накапливаются различные органические кислоты, спирты, амины и другие органические соединения, сообщающие гниющему материалу отвратительный тошнотворный запах. Гнилостные микроорганизмы широко распространены в при­роде.

Среди гнилостных микроорганизмов наибольшее значение имеют бактерии. Гнилостные бактерии бывают спорообразующие и бесспоровые, аэробные и анаэробные.

Чаще других гниение вызывают следующие аэробные бактерии: бациллус субтилис (сенная палочка) и бациллус мезентерикус (картофельная палочка). Обе эти бактерии по­движны и образуют споры, отличающиеся устойчивостью к вы­соким температурам.

Сенная палочка постоянно обитает на сене, благодаря чему и получила своё название. Развивается на сенном настое в виде пленки. Сенная палочка способна вырабатывать антибиотиче­ские вещества, подавляющие жизнедеятельность многих болез­нетворных и неболезнетворных бактерий. Температурный оптимум ее развития составляет 37-50°С. При разложении ею белков выделяется много аммиака.

Картофельная палочка обладает большей активностью в разрушении белков, чем сенная. Оптимальная температура ее роста 36-45°С.

Картофельная палочка (сенная палочка в меньшей мере) способна вызывать упоминавшуюся ранее картофельную бо­лезнь печеного хлеба, вследствие чего он становится тягучим и липким. Такой хлеб в пищу непригоден. Обе бактерии могут вызывать порчу многих других продуктов - молочных и конди­терских изделий, картофеля, плодов и др.

К числу гнилостных бактерий, разрушающих белковые ве­щества в аэробных условиях, относится также бациллус. микоидес. Эта бактерия широко распространена в почве. Она представляет собой подвижную спорообразующую палочку.

Наиболее распространенными и активными возбудителями гниения в анаэробных условиях являются бациллус путрификус и бациллус спорогенес.

Путрификус является подвижной, спорообразующей палоч­кой, энергично разлагает белки с выделением большого количе­ства газа.

Спорогенес - подвижная, спорообразующая палочка, при разложении белков образует много сероводорода. Споры ее термоустойчивы. Оптимальная температура развития 37°С.

Среди факультативных анаэробов разложение белка вызывает протеус вульгарис (протей). Бактерии представ­ляют собой мелкие, бесспоровые, очень подвижные палочки. Эта бактерия обладает способностью менять форму и размеры на разных питательных субстратах, вследствие чего она и полу­чила имя мифического бога Протея, необыкновенные превраще­ния которого описаны в знаменитой «Одиссее» Гомера. При разложении белка протей образует сероводород и индол, а на средах, богатых углеводами, выделяет большое количество угле­кислоты и водорода. Хорошо развивается при температуре в пределах 25-37°С.

В гнилостных процессах нередко участвует бактериум коли (кишечная палочка). Эта бактерия представляет собою корот­кую подвижную, бесспоровую палочку, относящуюся к факуль­тативным анаэробам. Она постоянно обитает в кишечнике че­ловека и животных и попадает в почву вместе с навозом. Протей и кишечная палочка, попав на пищевые продукты, способны при определенных условиях накапливать ядовитые вещества, вызывающие отравления при употреблении этих про­дуктов.

К числу гнилостных микроорганизмов относятся многие пигментные неспоровые бактерии, флуоресцирующие бактерии, актиномицеты, различные плесневые грибы.

Таким образом, гнилостные процессы вызываются разнооб­разными микроорганизмами, состав которых зависит от харак­тера разлагаемого белкового вещества и окружающих условий.

Оптимальная температура развития для большей части гни­лостных микроорганизмов находится в пределах 25-35°С. Низ­кие температуры не вызывают их гибели, а лишь приостанавли­вают развитие. При температуре 4-6°С жизнедеятельность гни­лостных микроорганизмов подавляется. Бесспоровые гнилостные бактерии погибают при температуре выше 60°С, а спорообразующие бактерии выдерживают нагревание до 100°С.

В природе гниение играет большую положительную роль. Оно является составной частью круговорота веществ. Гнилост­ные процессы обеспечивают обогащение почвы такими формами азота, которые необходимы растениям.

Однако гнилостные микроорганизмы могут вызывать порчу многих пищевых продуктов и материалов, содержащих белковые вещества. Для предотвращения порчи продуктов гнилостными микроорганизмами следует обеспечивать такой режим их хра­нения, который исключал бы развитие этих микроорганизмов.

ЛЕКЦИЯ № 8

Микробиологический контроль

качества товаров

Патогенные микроорганизмы

и пищевые заболевания, вызываемые ими

Среди множества микроорганизмов встречаются такие, кото­рые вызывают болезни человека, животных и растений. Они называются патогенными, или болезнетворными микроор­ганизмами.

Одни патогенные микроорганизмы вызывают заболевания, с которыми пораженный организм справляется сравнительно легко, другие - способны возбуждать тяжело протекающие и очень опасные болезни. При этом каждый патогенный микроб вызывает только определенную болезнь, с характерными для нее симптомами, или признаками. Болезнетворные микроорганизмы являются, как правило, микробами-паразитами и живут за счет веществ живого организма, в котором они обитают.

Важнейшая особенность патогенных микробов состоит в их способности вырабатывать в пораженном организме ядовитые вещества, называемые токсинами. Многие токсины обла­дают чрезвычайно высокой ядовитостью, значительно превосхо­дящей силу неорганических ядов. Именно токсины являются обычно причиной болезненного состояния зараженного орга­низма.

Вырабатываемые патогенными микробами токсины подраз­деляются на два вида: экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины выделяются микробной клеткой в окружающую среду. Они представляют собой белковые вещества и разру­шаются при нагревании свыше 70°С.

Эндотоксины микроорганизмами наружу не выделяются. При жизни микробной клетки они остаются внутри клетки и освобождаются только после ее гибели и разрушения клеточной оболочки.

Эндотоксины включают в свой состав сложные белковые соединения и полисахариды. Они более устойчивы к высоким температурам, чем экзотоксины, и выдерживают нагревание до 80-100°С.

Микроорганизмы с патогенной способностью встречаются среди бактерий, ультрамикробов и грибков. К числу патогенных микроорганизмов относятся также риккетсии. Они названы так по имени открывшего их американского ученого Риккетса. В си­стеме микроорганизмов риккетсии образуют самостоятельную группу, занимающую промежуточное положение между бакте­риями и вирусами. По некоторым свойствам они приближаются к бактериям: не проходят через бактериальные фильтры и обла­дают одинаковой с бактериями устойчивостью к воздействию температур и дезинфицирующих веществ. Однако риккетсии, подобно вирусам, являются внутриклеточными паразитами.

Риккетсии встречаются в виде кокковидных, палочковидных, бациллярных и нитевидных форм.

Болезнетворными бактериями вызываются, например, такие заболевания, как туберкулез, сифилис, возвратный тиф, столб­няк, гангрена, сибирская язва, бруцеллез, брюшной тиф, дизен­терия, паратиф, ботулизм и т. д.

Возбудителями гриппа, бешенства, кори, натуральной оспы, чумы крупного рогатого скота, ящура и других болезней яв­ляются вирусы. Некоторые грибки являются причиной заболевания эрготиз­мом, септической ангиной и др.

Риккетсии вызывают у человека сыпной тиф, пятнистую ли­хорадку Скалистых гор, лихорадку Ку, лихорадку цуцугамуши и другие заболевания. Из них наиболее злокачественными яв­ляются пятнистая лихорадка Скалистых гор (Америка) и лихо­радка цуцугамуши (Япония). Лечение болезней, вызываемых риккетсиями, как и многих других заболеваний, успешно осу­ществляется с помощью антибиотиков (синтомицина, биомици­на, хлоромицетина и др.).

Большинство названных болезней связано с проникновением их возбудителей - живых патогенных микробов – в организм че­ловека или животного. Часть этих болезней (например, боту­лизм, эрготизм и др.) может возникать при попадании в орга­низм лишь микробных токсинов при отсутствии живых токсинообразующих микробов.

Проникновение возбудителей болезни в организм человека или животного называется инфекцией. Этим термином обычно обозначают также инфекционные заболевания, т. е. за­болевания, носящие заразный характер.

Источниками инфекции в первую очередь являются больные люди и животные, выделяющие болезнетворные микробы в окружающую среду. Распространителями инфекций могут быть и переболевшие люди и животные, в организме которых болез­нетворные микробы продолжают оставаться некоторое время (иногда многие месяцы) после выздоровления. Люди и живот­ные, выделяющие патогенные микробы после перенесения бо­лезни, называются бактерионосителями. Иногда бакте­рионосителями оказываются и здоровые, не болевшие данной болезнью люди.

Выделенные больным организмом патогенные микробы по­падают в воздух, воду, почву, на окружающие предметы и про­дукты питания, где они могут в течение некоторого времени сохранять жизнеспособность.

В организм здоровых людей патогенные микроорганизмы могут проникнуть в результате непосредственного соприкоснове­ния с больным человеком или косвенным путем: через воздух, воду, почву, продукты питания, предметы обихода, которыми пользовался больной и т. д.

Через воздух возбудители инфекций распространяются вме­сте с мельчайшими капельками слюны, выделяемыми в воздух больным во время разговора, кашля и чихания (капельная инфекция), или с пылью (пылевая инфекция). Микробы-возбу­дители некоторых болезней выделяются больными с испражне­ниями и мочой (кишечные инфекции). В организм здорового человека такие микробы могут попасть через грязные руки, не вымытые после пользования уборной. С загрязненных рук бо­лезнетворные микроорганизмы попадают и на пищевые продук­ты, которые после этого могут стать передатчиками инфекции. Возбудители кишечных инфекций проникают в здоровый орга­низм также при употреблении загрязненной воды, в которой некоторые микробы могут не только сохраняться, но и размно­жаться.

Переносчиками инфекционных заболеваний часто являются некоторые насекомые и грызуны. Мухи могут переносить воз­будителей брюшного тифа и дизентерии, вши - сыпного тифа, некоторые виды комаров - малярии, блохи - бубонной чумы. Мыши и крысы являются распространителями возбудителей чумы, туляремии, сибирской язвы, пищевых отравлений.

Вирус бешенства передается больными этой болезнью жи­вотными, чаще всего собаками, при укусах.

Через почву могут передаваться возбудители газовой ган­грены, столбняка и др.

Однако проникновение болезнетворных микробов в организм человека не всегда приводит к его заболеванию. Следовательно, для возникновения и развития инфекционной болезни недоста­точно только попадания возбудителя инфекции в здоровый ор­ганизм. В возникновении и течении болезни большую роль играют свойства проникших в организм патогенных микробов, их количество и активность, а также место внедрения в орга­низм. Возбудитель дизентерии, например, может вызвать забо­левание только в том случае, если попадет в организм через рот, а проникновение его через кожу к заболеванию не при­водит; столбнячная палочка вызывает заболевание организма, если проникнет в него через рану в кожном покрове, но не может вызывать заболевания при попадании в организм че­рез рот.

Нужны благоприятные условия для размножения патоген­ных микробов, а они появляются тогда, когда организм человека ослаблен и его защитная способность понижена (например, при голодании, при переохлаждении, после перенесения другой бо­лезни и т. д.). От состояния организма человека зависит и тяжесть заболевания. Нередко одна и та же болезнь у разных людей протекает неодинаково одних - резко выражено, со всеми характерными симптомами, у других - менее выражено, а у третьих - настолько незаметно, что они не чувствуют себя нездоровыми, а болезнь устанавливается лишь на основе лабо­раторных исследований.

Восприимчивость к инфекции зависит также от возраста, у детей она более высокая, чем у взрослых.

С момента проникновения патогенных микробов в организм человека до появления признаков болезни обычно проходит некоторый период времени. Этот период называется скрытым периодом болезни, или инкубационным периодом. За это время происходит размножение патогенных микроорганизмов и накопление вредных продуктов их жизнедеятельности. Продол­жительность инкубационного периода у разных болезней неоди­накова. Она колеблется от нескольких дней (сибирская язва, столбняк) до нескольких недель (сыпной тиф, брюшной тиф). Некоторые болезни имеют инкубационный период, исчисляю­щийся месяцами (бешенство) и даже годами (проказа). По прошествии инкубационного периода начинают проявляться бо­лезненные признаки, характерные для каждого инфекционного заболевания.