הרצאות מיקרואורגניזמים, מבנהם וסיווגם

משרד החינוך של חבל סרטוב

מוסד חינוך בתקציב המדינה

אזור סרטוב

חינוך מקצועי תיכוני

"אנג'לס פוליטכניק"

קורס הרצאה

"מיקרוביולוגיה, תברואה והיגיינה בייצור מזון"

עבור המומחיות

260807 טכנולוגיה של מוצרי קייטרינג

אנגלס - 2013.

ערכה: Marchukova O.Yu., מורה לכימיה, GBOU SO SPO "EP"

קורס הרצאות זה מיועד להוראת תלמידי קורסי התכתבות בהתמחות 260807 טכנולוגיה של מוצרי קייטרינג ציבוריים

יסודות המיקרוביולוגיה
הרצאה 1. מיקרואורגניזמים, מבנהם וסיווגם
1.1 מושג המיקרואורגניזמים
Mמיקרוביולוגיה -מדע החוקר את החיים והתכונות של חיידקים. מיקרובים - אורגניזמים חד-תאיים - מופצים באופן נרחב באדמה, מים, אוויר. הם משתתפים בתהליכי מחזור החומרים בטבע, תוך פיצול חומרים אורגניים מורכבים של שאריות בעלי חיים וצמחים לחומרים אנאורגניים פשוטים המשמשים צמחים לתזונה.

חלק מהחיידקים ממלאים תפקיד חיובי ואחרים תפקיד שלילי בחיי האדם. חיידקים מועילים מעורבים בייצור מוצרי מזון (גבינה, גבינת קוטג', לחם, קוואס), בתהליך שימורם ושימורם (כרוב כבוש, חמוצים), בייצור חלבוני מזון ומזון מפחמימנים עבור חיות משק מזולות. חומרי גלם צמחיים. חיידקים מזיקים גורמים למחלות אנושיות שונות, כמו גם לקלקול מזון (נרקב, עובש), המשמשים כר גידול מצוין להתפתחותם.

מיקרובים התגלו על ידי חוקר הטבע ההולנדי אנתוני לוונהוק (1632-1723), שתכנן מיקרוסקופ שהגדיל תמונות עד פי 160-200. באמצעות מכשיר זה, הוא צפה בעולמם של היצורים הקטנים ביותר בסביבות שונות, ולאחר מכן תיאר אותם בספרו "סוד הטבע". המדען הצרפתי לואי פסטר (1822-1895) יזם את חקר הפיזיולוגיה של מיקרואורגניזמים. הוא היה הראשון שקבע קשר סיבתי בין מיקרואורגניזמים ותהליכים המתרחשים בטבע (תסיסה), הוכיח שמספר מחלות של בני אדם ובעלי חיים נובעות מחיידקים פתוגניים, פיתח חיסונים נגד כלבת ואנתרקס, שהשימוש בהם מונע את התרחשותם של אלה. מחלות איומות. הבקטריולוג הגרמני רוברט קוך (1843-1910) תרם תרומה רבה למיקרוביולוגיה, ופיתח שיטות לחקר חיידקים ואמצעי תזונה לגידולם. הוא גילה את הגורמים הגורמים לשחפת ולכולרה.

החיידקים הנפוצים ביותר בהכנת מזון מחולקים לחיידקים, עובשים, שמרים ווירוסים. רוב החיידקים הם אורגניזמים חד-תאיים הנמדדים במיקרומטר - מיקרון (1/1000 מ"מ) וננומטר - ננומטר (1/1000 מיקרון).

חיידקים הם חד-תאיים, המיקרואורגניזמים הנחקרים ביותר בגודל של 0.4-10 מיקרון. לפי צורתם, הם מחולקים ל cocci- חיידקים כדוריים (מיקרוקוקים, דיפלוקוקים, טטרקוקים, סרקינים, סטרפטוקוקים, סטפילוקוקים), מקלות(יחידים, זוגיים, שרשראות), ויבריו, ספירילהו ספירושטים(צורות מעוקלות ומפותלות ספירלית). גודל וצורת החיידקים יכולים להשתנות בהתאם לגורמים סביבתיים שונים (איור 3).

אורז. 3. צורות של חיידקים:

1 - מיקרוקוקי; 2 - סטרפטוקוקים; 3 - סרקינים; 4 - מקלות ללא נבגים;

5 - מקלות עם נבגים (בצילונים); 6 - ויבריוס; 7 - ספירושטים;

8 - ספירילה.

חיידקים מכוסים בממברנה, שהיא שכבה דחוסה של ציטופלזמה, שנותנת לתא את צורתו. השכבה החיצונית של הקליפה בחיידקים רבים יכולה להיות רירית, ויוצרת כיסוי מגן - קפסולה. החלק העיקרי של התא הוא הציטופלזמה - מסת חלבון שקופה ספוג במוהל תאים. הציטופלזמה מכילה את החומר הגרעיני, חומרי הזנה רזרבה (גרגרי עמילן, טיפות שומן, גליקוגן, חלבון) ומבנים תאיים אחרים. על פני חיידקים מסוימים (בצורת מוט) יש תצורות חוטיות - דגלים (בודדים, בצורת צרור או על פני כל פני השטח), בעזרתם הם נעים.

כמה חיידקים בצורת מוט יוצרים נבגים בתנאים לא נוחים (ציטופלזמה מעובה מכוסה בקרום צפוף). נבגים אינם זקוקים להזנה, אינם מסוגלים להתרבות, אך שומרים על כדאיותם בטמפרטורות גבוהות, ייבוש, הקפאה למשך מספר חודשים (בוטולינום bacillus) או אפילו שנים רבות (אנתרקס bacillus). נבגים מתים במהלך עיקור (חימום ל-120 מעלות צלזיוס עבור

29 דקות). בתנאים נוחים הם נובטים לתא חיידקי רגיל (וגטטיבי). נקראים חיידקים היוצרים נבגים בקילי.

חיידקים מתרבים בחלוקה פשוטה. בתנאים נוחים, ההתרבות של תא אחד ממשיכה תוך 20 -

30 דק. עם הצטברות של תוצרי פסולת מזיקים של חיידקים ודלדול משאבי התזונה, תהליך הרבייה נעצר.

פטריות עובש הן אורגניזמים צמחיים תחתונים חד-תאיים או רב-תאיים אשר בפעילותם החיונית זקוקים לחומרי הזנה מוכנים ולגישה לאוויר. לתאי עובש יש צורה של חוטים מוארכים השזורים זה בזה - היפאות בעובי 1-15 מיקרון, היוצרים את גוף העובש - תפטיר (תפטיר), המורכב מתאי אחד או רבים. גופי פרי מתפתחים על פני התפטיר, בהם מבשילים נבגים (איור 4).

מבחינת המבנה, תאי עובש שונים מתאי חיידקים בכך שיש להם גרעין אחד או יותר ואקואולים (חללים מלאים בנוזל התא). עובשים מתרבים באמצעות היפות ונבגים.

עובשים מופצים באופן נרחב בטבע. מתפתחים על מוצרי מזון, הם יוצרים פשיטות רכות בצבעים שונים. עובשים מפרישים חומרים המעניקים למוצרי מזון ריח וטעם מעופש. הם יכולים להתפתח בלחות נמוכה (15%), מה שמסביר את העובש של פירות יבשים, קרקרים,

אורז. 4. סוגי פטריות עובש:

1 - פניציליום; 2 - אספרגילוס; 3 - מוקור..

בריכוז מוגבר של מלח וחומצות (על מוצרים מלוחים וחומצים), בטמפרטורות נמוכות, המשפיעים על מוצרים המאוחסנים במקררים.

בין התבניות יש שימושיות המשמשות לייצור גבינות (רוקפור, קממבר), חומצת לימון ותרופות (פניצילין).

שמרים הם מיקרואורגניזמים חד-תאיים שאינם תנועתיים. תאי שמרים בגודל של עד 15 מיקרון מגיעים בצורות שונות: עגולים, סגלגלים, בצורת מוט (איור 5). יש להם גרעין גדול מוגדר בבירור, ואקוולים ותכלילים שונים בציטופלזמה בצורה של טיפות שומן, גליקוגן וכו'.

שמרים מתרבים בתנאים נוחים תוך מספר שעות בדרכים הבאות: ניצנים, נבגים (1 - 112 לתא), חלוקה. שמרים מופצים באופן נרחב בטבע. הם מסוגלים לפרק (להתסיס) סוכרים לאלכוהול ולפחמן דו חמצני. תסיסה אלכוהולית משמשת בייצור יין, אפייה ובייצור מוצרי חלב מותססים (קפיר, קומיס). חלק מהשמרים נבדלים על ידי תכולה גבוהה של חלבונים, שומנים, ויטמינים מקבוצת B, מינרלים, ולכן הם משמשים כמוצר מזון ומזון.

. 5. צורות של תאי שמרים:

1 - ביצית; 2 - אליפסואיד; 3 - גלילי (בצורת מוט);

4 - כדורי; 5 - בצורת לימון; 6 - שמרים המתרבים על ידי חלוקה ונבגים.

וירוסים - חלקיקים שאין להם מבנה תאי, בעלי חילוף חומרים מוזר, יכולת רבייה. הם עגולים, מלבניים וחוטים בצורתם, בגודלם נע בין 8 ל-150 ננומטר. ניתן לראות אותם רק במיקרוסקופ אלקטרוני.

הרצאה 2. פיזיולוגיה של מיקרואורגניזמים

מיקרובים, כמו כל היצורים החיים, מורכבים מחלבונים (6-14%), שומנים (1-4%), פחמימות, מינרלים, מים (70-85%), אנזימים.

מיםמהווה את עיקר התא של המיקרואורגניזם. כמותו נעה בין 70 ל-85% בתאים וגטטיביים וכ-50% בנבגים. כל החומרים האורגניים והמינרליים החשובים של התא המיקרוביאלי מומסים ב-Eode, ומתרחשים התהליכים הביוכימיים העיקריים (הידרוליזה של חלבונים, פחמימות וכו').

סנאים -בסיס מבני חיים של מיקרואורגניזמים. הם חלק מהציטופלזמה, הגרעין, הממברנות ומבנים אחרים של התא. חלבונים מיקרוביאליים מורכבים מחומצות אמינו.

פחמימות -הם חלק מהקליפה, קפסולות ריריות, פרוטופלזמה ובצורת גרגירי גליקוגן - חומר מזין מילואים. פחמימות חודרות לתא של חיידקים מהסביבה ומשמשות את התא כמקור אנרגיה. תאים מכילים גם פחמימות פשוטות וגם פחמימות מורכבות (עמילן, גליקוגן, סיבים).

שומנים -בכמות קטנה הם חלק מהציטופלזמה, הגרעין בצורה של תרכובות מורכבות עם חלבונים. שומנים משמשים כמקור אנרגיה למיקרואורגניזמים.

מינרליםלשחק תפקיד חשוב בבניית חלבונים מורכבים, ויטמינים, אנזימים של תאים מיקרוביאליים. מינרלים מסיסים שומרים על רמה תקינה של לחץ אוסמוטי תוך תאי (טורגור).

חומרים מינרליים של חיידקים מוצגים בצורה של: זרחן, נתרן, מגנזיום, ברזל, גופרית וכו '.

אנזימים -חומרים המאיצים (מזרזים) תהליכים ביוכימיים ונמצאים בתוך תאים של חיידקים. מיקרובים מכילים אנזימים שונים, חלקם משפיעים על התהליכים הביוכימיים בתוך התא, אחרים משתחררים החוצה, מעבדים חומרים סביבתיים, גורמים לתסיסה, ריקבון ותהליכים נוספים במוצרי מזון.

תזונה של חיידקים. חיידקים ניזונים מחלבונים, שומנים, פחמימות, מינרלים הנכנסים לתא בצורה מומסת דרך הממברנה על ידי אוסמוזה (תהליך הדיפוזיה דרך קרום חצי חדיר). חלבונים ופחמימות מורכבות מוטמעים על ידי חיידקים רק לאחר שהם מתפרקים לרכיבים פשוטים על ידי אנזימים המופרשים על ידי מיקרואורגניזמים.

לתזונה תקינה של חיידקים, יש צורך ביחס מסוים של ריכוז החומרים הן בתוך התא של המיקרואורגניזם והן בסביבה. הריכוז הטוב ביותר הוא תכולת 0.5% נתרן כלורי בסביבה. בסביבה שבה ריכוז החומרים המסיסים גבוה בהרבה (2-10%) מאשר בתא, המים מהתא עוברים לסביבה, מתרחשת התייבשות וקמטוטים של הציטופלזמה, מה שמוביל למוות של החיידק. מאפיין זה של מיקרואורגניזמים משמש לשימור מוצרים עם סוכר (ריבה) או מלח (בשר, המלחת דגים).

חיידקים נושמים. הנשימה הכרחית לחיידקים כדי להשיג אנרגיה המספקת את כל תהליכי החיים. לפי הדרך שבה הם נושמים, חיידקים מחולקים ל אירובי,צורך בחמצן אוויר (פטריות עובש, חיידקי חומצה אצטית); אנאירובים,חיים ומתפתחים בהיעדר חמצן (בוטולינום, חיידקי חומצה בוטירית), מותנה(אופציונאלי) אנאירובים,מתפתח הן בנוכחות חמצן והן בלעדיו (חיידקי חומצת חלב, שמרים).
הרצאה 3. השפעת הסביבה החיצונית על התפתחות מיקרואורגניזמים ותפוצתם בטבע

הפעילות החיונית של חיידקים תלויה בסביבה. על ידי יצירת תנאים מסוימים בסביבה שבה מתפתחים חיידקים, ניתן לקדם התפתחות מועילה ולדכא את הפעילות החיונית של מיקרואורגניזמים מזיקים. מוצרי מזון יכולים להישמר היטב רק אם נוצרים תנאים לא נוחים לפיתוח חיידקים מזיקים בהם.

הגורמים העיקריים המשפיעים על פעילותם החיונית של חיידקים הם: טמפרטורה, לחות, חשיפה לאור, אופי המדיום התזונתי.

טֶמפֶּרָטוּרָה. לכל החיידקים יש טמפרטורה מקסימלית, אופטימלית ומינימלית להתפתחותם. הטמפרטורה האופטימלית עבור רוב המיקרואורגניזמים היא 25-35 מעלות צלזיוס. לכן, מוצרי מזון בתנאים אלה מתדרדרים במהירות.

מגבלת הטמפרטורה המינימלית עבור חיידקים שונים שונה. הורדת הטמפרטורה מאטה או עוצרת את התפתחותם של חיידקים, אך אינה הורגת אותם. לכן, בעת קירור (6 מעלות צלזיוס) והקפאה (מ-6 עד -20 מעלות צלזיוס), מוצרי המזון נשמרים היטב, אך כאשר הם מופשרים ומעובדים, החיידקים מתחילים שוב את פעילותם.

הטמפרטורה המקסימלית (45-50 מעלות צלזיוס) גם עוצרת את התפתחותם של חיידקים. עלייה נוספת בטמפרטורה מובילה למוות של תאים וגטטיביים, ולאחר מכן נבגים. פסטור (60-90 מעלות צלזיוס) ועיקור (100-120 מעלות צלזיוס) של מוצרי מזון מבוססים על ההשפעה ההרסנית של טמפרטורות גבוהות על חיידקים.

בהתאם לטמפרטורת ההתפתחות, חיידקים מחולקים ל פסיכו-פילי(עמיד בפני קור), שבו הפיתוח האופטימלי הוא 15 מעלות צלזיוס (תבניות); מזופילית(מתפתח בטמפרטורה ממוצעת), שבה האופטימלי הוא 25-37 מעלות צלזיוס (חיידקים פתוגניים, שמרים); תרמופילי(אוהב חום), שיש להם אופטימום של 50 מעלות צלזיוס (חיידקי חומצת חלב).

לחות. לחות מוגברת מגדילה את כמות החומרים המזינים המסיסים, ולכן מקדמת תזונה ופיתוח של חיידקים. לכן, מוצרי מזון המכילים כמות גדולה של לחות (חלב, בשר, דגים, ירקות, פירות) מתדרדרים במהירות.

הגבול התחתון של לחות סביבתית להתפתחות חיידקים הוא 20%, ופטריות עובש - 15%. לכן, דרך אמינה לשמר מוצרים מפני קלקול היא לייבש אותם לתכולת לחות מתחת לגבול שצוין.

סביבה עם ריכוז גבוה של חומרים. כפי שכבר הוזכר, חיידקים חיים בסביבה עם ריכוז נמוך של חומרים מסיסים. עם עלייה בריכוז המלח (עד 10-20%) וסוכר (עד 60-70 %) חיידקים רבים עוצרים לחלוטין את התפתחותם (ריקבון, חומצה לקטית) כתוצאה מהתייבשות של תאים מיקרוביאליים. פעולת ריכוז גבוה של מלח על חיידקים משמשת בהמלחת דגים, בשר וסוכר - בהכנת ריבה, ריבה, ריבה.

תגובת הסביבה. רוב החיידקים מתפתחים בסביבה ניטרלית (pH=7) או מעט בסיסית (pH=8), בעוד שעובשים ושמרים מתפתחים בסביבה מעט חומצית (pH=3-6). על ידי שינוי תגובת הסביבה, ניתן להשפיע על מהלך ההתפתחות של מיקרואורגניזמים. זהו הבסיס לשיטות שימור ירקות ופירות על ידי תסיסה (בעזרת חומצת חלב שנוצרת) וכבישה (בעזרת חומצה אצטית), שבמהלכן מדוכאת הפעילות החיונית של חיידקים ריקביים.

אוֹר. אור שמש ישיר הורס חיידקים, כולל פתוגנים. קרני השמש האולטרה סגולות ומנורות BUV מיוחדות המשמשות לחיטוי מים, אוויר וחצרים הרסניות.

חומרים כימיים. לתרכובות כימיות רבות יש השפעה מזיקה על חיידקים ומשמשות להשמדתם. הם נקראים חומרי חיטוי או חיטוי. כך, אקונומיקה בקייטרינג משמשת לחיטוי ידיים, כלים וציוד (0.2%), חומצה סורבית משמשת לשימור מיצים. הנוכחות של חומצה בנזואית בחמוציות, לינגונברי מגן עליהם מפני קלקול.

גורמים ביולוגיים. חיידקים בתהליך החיים יכולים להשפיע זה על זה, לתרום להתפתחות או לדיכוי. התכונה האחרונה של חיידקים משמשת את האדם במאבק נגד חיידקים פתוגניים. חיידקים רבים, פטריות עובש משחררים חומרים לסביבה - אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה,מזיק להתפתחותם של חיידקים אחרים. פניצילין, סטרפטומיצין, גראמיצין, ביומיצין הן אנטיביוטיקה בשימוש נרחב ברפואה.

חומרים נוספים שקרובים לאנטיביוטיקה מבחינת פעולתם על חיידקים הם phytoncides.חומרים אלו, המופרשים על ידי צמחים רבים (בצל, שום, חזרת, פירות הדר וכו'), הורגים חיידקים פתוגניים של דיזנטריה, חיידק ריקבון וכו'.