Valstybinė biudžetinė ugdymo įstaiga
Saratovo sritis
vidurinis profesinis išsilavinimas
"Engelso politechnika"
Paskaitų kursas
"Mikrobiologija, sanitarijos ir higienos maisto gamyboje"
už specialybę
260807 Maitinimo produktų technologija
Engelsas – 2013 m.
Sudarė: Marchukova O.Yu., chemijos mokytoja, GBOU SO SPO "EP"
Šis paskaitų kursas skirtas dėstyti specialybės 260807 Viešojo maitinimo produktų technologija neakivaizdinių kursų studentams.
Mikrobiologijos pagrindai
Paskaita 1. Mikroorganizmai, jų sandara ir klasifikacija
1.1.Mikroorganizmų samprata
Mmikrobiologija - mokslas, tiriantis mikrobų gyvenimą ir savybes. Mikrobai – vienaląsčiai organizmai – plačiai paplitę dirvožemyje, vandenyje, ore. Jie dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose gamtoje, suskaidydami sudėtingas gyvūnų ir augalų liekanų organines medžiagas į paprastas neorganines medžiagas, kurias augalai naudoja mitybai.
Kai kurie mikrobai vaidina teigiamą, kiti neigiamą vaidmenį žmogaus gyvenime. Naudingi mikrobai dalyvauja maisto produktų (sūrio, varškės, duonos, giros) gamyboje, jų konservavimo ir konservavimo procese (rauginti kopūstai, marinuoti agurkai), maisto ir pašarų baltymų gamyboje iš angliavandenilių ūkiniams gyvūnams iš pigių. augalinės žaliavos. Žalingi mikrobai sukelia įvairias žmonių ligas, taip pat maisto gedimą (puvimą, pelėsius), kurie yra puiki terpė jiems vystytis.
Mikrobus atrado olandų gamtininkas Anthony Leeuwenhoekas (1632-1723), sukūręs mikroskopą, padidinantį vaizdus iki 160-200 kartų. Naudodamas šį prietaisą, jis stebėjo mažiausių būtybių pasaulį įvairiose aplinkose, o vėliau aprašė juos savo knygoje „Gamtos paslaptis“. Prancūzų mokslininkas Louisas Pasteuras (1822-1895) inicijavo mikroorganizmų fiziologijos tyrimą. Jis pirmasis nustatė priežastinį ryšį tarp mikroorganizmų ir gamtoje vykstančių procesų (fermentacijos), įrodė, kad nemažai žmonių ir gyvūnų ligų kyla dėl patogeninių mikrobų, sukūrė vakcinas nuo pasiutligės ir juodligės, kurias naudojant užkertamas kelias šioms ligoms atsirasti. baisių ligų. Didelį indėlį į mikrobiologiją įnešė vokiečių bakteriologas Robertas Kochas (1843-1910), kurdamas mikrobų tyrimo metodus ir maistines terpes jiems auginti. Jis atrado tuberkuliozės ir choleros sukėlėjus.
Mikrobai, dažniausiai aptinkami gaminant maistą, skirstomi į bakterijas, pelėsius, mieles ir virusus. Dauguma mikrobų yra vienaląsčiai organizmai, matuojami mikrometrais – mikronais (1/1000 mm) ir nanometrais – nm (1/1000 mikronų).
Bakterijos yra vienaląstės, labiausiai tirti mikroorganizmai, kurių dydis yra 0,4-10 mikronų. Pagal formą jie skirstomi į cocci- sferiniai mikrobai (mikrokokai, diplokokai, tetrakokai, sarkinai, streptokokai, stafilokokai), lazdos(vienviečiai, dvejetai, grandinėlės), vibrio, spirilla Ir spirochetos(lenktos ir spirale susuktos formos). Bakterijų dydis ir forma gali keistis priklausomai nuo įvairių aplinkos veiksnių (3 pav.).
Ryžiai. 3. Bakterijų formos:
1 - mikrokokai; 2 - streptokokai; 3 - sarkinai; 4 - lazdelės be sporų;
5 - lazdelės su sporomis (bacilos); 6 - vibrijos; 7 - spirochetai;
8 - spirilė.
Bakterijos yra padengtos membrana, kuri yra sutankintas citoplazmos sluoksnis, suteikiantis ląstelei formą. Išorinis apvalkalo sluoksnis daugelyje bakterijų gali būti gleivingas, sudarydamas apsauginį dangtelį – kapsulę. Pagrindinė ląstelės dalis yra citoplazma – skaidri baltymų masė, impregnuota ląstelių sultimis. Citoplazmoje yra branduolinė medžiaga, atsarginės maistinės medžiagos (krakmolo grūdeliai, riebalų lašeliai, glikogenas, baltymai) ir kitos ląstelių struktūros. Kai kurių bakterijų paviršiuje (lazdelės pavidalo) susidaro siūliniai dariniai – žvyneliai (pavieniai, ryšulio pavidalo arba per visą paviršių), kurių pagalba jos juda.
Kai kurios lazdelės formos bakterijos nepalankiomis sąlygomis formuoja sporas (kondensuota citoplazma, padengta tankia membrana). Sporoms nereikia mitybos, jos nepajėgios daugintis, tačiau išlaiko gyvybingumą aukštoje temperatūroje, džiūstant, užšaldant kelis mėnesius (botulino bacila) ar net daugelį metų (juodligės bacila). Sporos žūva sterilizuojant (kaitinant iki 120°C
29 min). Esant palankioms sąlygoms, jie sudygsta į normalią (vegetatyvinę) bakterinę ląstelę. Sporas formuojančios bakterijos vadinamos bacilos.
Bakterijos dauginasi paprasto dalijimosi būdu. Esant palankioms sąlygoms, vienos ląstelės dauginimasis vyksta per 20 -
30 min. Susikaupus kenksmingoms bakterijų atliekoms ir senkant maistinių medžiagų ištekliams, dauginimosi procesas sustoja.
Pelėsiniai grybai yra vienaląsčiai arba daugialąsčiai žemesniųjų augalų organizmai, kurių gyvybinei veiklai reikia paruoštų maistinių medžiagų ir oro. Pelėsio ląstelės turi pailgų susipynusių siūlų pavidalą – 1-15 mikronų storio hifus, sudarančius pelėsio kūną – grybieną (micelį), susidedantį iš vienos ar kelių ląstelių. Grybienos paviršiuje vystosi vaisiakūniai, kuriuose sunoksta sporos (4 pav.).
Pagal struktūrą pelėsių ląstelės nuo bakterijų skiriasi tuo, kad turi vieną ar daugiau branduolių ir vakuolių (ląstelių skysčio užpildytų ertmių). Pelėsiai dauginasi naudodami hifus ir sporas.
Pelėsiai plačiai paplitę gamtoje. Besivystydami ant maisto produktų, jie formuoja įvairių spalvų purius reidus. Pelėsiai išskiria medžiagas, kurios suteikia maisto produktams pelėsių kvapą ir skonį. Jie gali išsivystyti esant žemai drėgmei (15%), o tai paaiškina džiovintų vaisių, krekerių,
Ryžiai. 4. Pelėsių grybų rūšys:
1 - penicilijos; 2 - aspergilas; 3 - mukor..
esant padidintai druskos ir rūgščių koncentracijai (ant sūrių ir rūgščių produktų), esant žemai temperatūrai, turint įtakos šaldytuvuose laikomiems produktams.
Tarp pelėsių yra naudingų, naudojamų sūrių (rokforo, kamambero), citrinų rūgšties ir vaistų (penicilino) gamyboje.
Mielės yra vienaląsčiai nejudrūs mikroorganizmai. Iki 15 mikronų dydžio mielių ląstelės būna įvairių formų: apvalios, ovalios, lazdelės formos (5 pav.). Jie turi aiškiai apibrėžtą didelį branduolį, vakuoles ir įvairius inkliuzus citoplazmoje riebalų, glikogeno ir kt. lašelių pavidalu.
Mielės palankiomis sąlygomis per kelias valandas dauginasi šiais būdais: pumpuravimu, sporomis (1-112 ląstelėje), dalijimuisi. Mielės gamtoje plačiai paplitusios. Jie gali suskaidyti (fermentuoti) cukrų į alkoholį ir anglies dioksidą. Alkoholinė fermentacija naudojama vyno gamyboje, kepiniuose ir rauginto pieno produktų (kefyro, kumiso) gamyboje. Kai kurios mielės išsiskiria dideliu baltymų, riebalų, B grupės vitaminų, mineralinių medžiagų kiekiu, todėl naudojamos kaip maisto ir pašarų produktas.
. 5. Mielių ląstelių formos:
1 - kiaušinio formos; 2 - elipsoidas; 3 - cilindrinis (stiebo formos);
4 - sferinis; 5 - citrinos formos; 6 – mielės, kurios dauginasi dalijantis ir sporomis.
Virusai – dalelės, kurios neturi ląstelinės struktūros, turi savitą medžiagų apykaitą, gebėjimą daugintis. Jos yra apvalios, stačiakampės ir siūlinės formos, jų dydis svyruoja nuo 8 iki 150 nm. Juos galima pamatyti tik elektroniniais mikroskopais.
2 paskaita. Mikroorganizmų fiziologija
Mikrobai, kaip ir visos gyvos būtybės, susideda iš baltymų (6-14%), riebalų (1-4%), angliavandenių, mineralų, vandens (70-85%), fermentų.
Vanduo sudaro didžiąją mikroorganizmo ląstelės dalį. Jo kiekis svyruoja nuo 70 iki 85% vegetatyvinėse ląstelėse ir apie 50% sporose. Eode ištirpsta visos svarbios mikrobų ląstelės organinės ir mineralinės medžiagos, vyksta pagrindiniai biocheminiai procesai (baltymų, angliavandenių hidrolizė ir kt.).
Voverės - mikroorganizmų gyvybės struktūrų pagrindas. Jie yra citoplazmos, branduolio, membranų ir kitų ląstelės struktūrų dalis. Mikrobų baltymai yra sudaryti iš aminorūgščių.
Angliavandeniai - yra apvalkalo dalis, gleivinės kapsulės, protoplazma ir glikogeno grūdelių pavidalu - rezervinė maistinė medžiaga. Į mikrobų ląstelę angliavandeniai patenka iš aplinkos ir ląstelė juos naudoja kaip energijos šaltinį. Ląstelėse yra tiek paprastų, tiek sudėtingų angliavandenių (krakmolo, glikogeno, skaidulų).
Riebalai - nedidelis kiekis yra citoplazmos dalis, branduolys sudėtingų junginių su baltymais pavidalu. Riebalai yra mikroorganizmų energijos šaltinis.
Mineralai vaidina svarbų vaidmenį kuriant sudėtingus baltymus, vitaminus, mikrobų ląstelių fermentus. Tirpieji mineralai palaiko normalų tarpląstelinio osmosinio slėgio (turgoro) lygį.
Mineralinės mikrobų medžiagos pateikiamos: fosforo, natrio, magnio, geležies, sieros ir kt.
Fermentai - medžiagų, greitinančių (katalizatorių) biocheminius procesus ir yra mikrobų ląstelių viduje. Mikrobuose yra įvairių fermentų, kurių vieni veikia biocheminius procesus ląstelės viduje, kiti išsiskiria į lauką, perdirbdami aplinkos medžiagas, sukeldami maisto produktuose fermentaciją, puvimą ir kitus procesus.
Mikrobų mityba. Mikrobai minta baltymais, riebalais, angliavandeniais, mineralais, kurie per membraną osmoso būdu (difuzijos per pusiau pralaidžią membraną procesas) patenka į ląstelę ištirpusiu pavidalu. Baltymus ir sudėtinius angliavandenius mikrobai pasisavina tik po to, kai mikroorganizmų išskiriami fermentai juos suskaido į paprastus komponentus.
Normaliam mikrobų maitinimuisi būtinas tam tikras medžiagų koncentracijos santykis tiek mikroorganizmo ląstelės viduje, tiek aplinkoje. Palankiausia koncentracija yra 0,5% natrio chlorido kiekis aplinkoje. Aplinkoje, kurioje tirpių medžiagų koncentracija yra daug didesnė (2-10%) nei ląstelėje, vanduo iš ląstelės patenka į aplinką, vyksta citoplazmos dehidratacija ir raukšlėjimasis, dėl kurio mikrobas žūva. Ši mikroorganizmų savybė naudojama konservuojant produktus su cukrumi (uogiene) arba druska (mėsa, žuvis sūdyti).
Kvėpuojantys mikrobai. Kvėpavimas yra būtinas, kad mikrobai gautų energiją, kuri aprūpina visus gyvybės procesus. Pagal kvėpavimo būdą mikrobai skirstomi į aerobai, reikalaujantis oro deguonies (pelėsių grybeliai, acto rūgšties bakterijos); anaerobai, gyvena ir vystosi be deguonies (botulino, sviesto rūgšties bakterijų), sąlyginis(neprivaloma) anaerobai, vystosi tiek esant deguoniui, tiek be jo (pieno rūgšties bakterijos, mielės).
3 paskaita. Išorinės aplinkos įtaka mikroorganizmų vystymuisi ir jų paplitimui gamtoje
Mikrobų gyvybinė veikla priklauso nuo aplinkos. Sudarant tam tikras sąlygas aplinkoje, kurioje vystosi mikrobai, galima skatinti naudingųjų vystymąsi ir slopinti kenksmingų mikroorganizmų gyvybinę veiklą. Maisto produktai gali būti gerai išsilaikę tik tuo atveju, jei bus sudarytos nepalankios sąlygos juose daugintis kenksmingiems mikrobams.
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos gyvybinei mikrobų veiklai, yra: temperatūra, drėgmė, šviesos poveikis, maistinės terpės pobūdis.
Temperatūra. Visi mikrobai turi maksimalią, optimalią ir mažiausią vystymosi temperatūrą. Daugeliui mikroorganizmų optimali temperatūra yra 25-35°C. Todėl maisto produktai tokiomis sąlygomis greitai genda.
Minimali skirtingų mikrobų temperatūros riba yra skirtinga. Sumažinus temperatūrą mikrobų vystymasis sulėtėja arba sustabdomas, bet jų nežūsta. Todėl vėsinant (6°C) ir šaldant (nuo -6 iki -20°C) maisto produktai gerai išsilaiko, tačiau juos atšildžius ir apdorojant mikrobai vėl pradeda savo veiklą.
Maksimali temperatūra (45-50°C) taip pat sustabdo mikrobų vystymąsi. Tolesnis temperatūros padidėjimas sukelia vegetatyvinių ląstelių, o vėliau ir sporų, mirtį. Maisto produktų pasterizavimas (60-90°C) ir sterilizavimas (100-120°C) grindžiamas naikinančiu aukštos temperatūros poveikiu mikrobams.
Priklausomai nuo vystymosi temperatūros, mikrobai skirstomi į psicho-Philly(atsparus šalčiui), kuriame optimalus vystymasis yra 15 ° C (pelėsiai); mezofilinis(vystosi esant vidutinei temperatūrai), kurioje optimali yra 25–37 ° C (patogeninės bakterijos, mielės); termofilinis(šilumą mėgstančios), kurių optimali temperatūra yra 50 °C (pieno rūgšties bakterijos).
Drėgmė. Padidėjęs drėgnumas padidina tirpių maistinių medžiagų kiekį, todėl skatina mitybą ir mikrobų vystymąsi. Todėl maisto produktai, kuriuose yra daug drėgmės (pienas, mėsa, žuvis, daržovės, vaisiai), greitai genda.
Aplinkos drėgmės apatinė riba bakterijoms vystytis yra 20%, o pelėsiniams grybams - 15%. Todėl patikimas būdas apsaugoti produktus nuo gedimo – juos išdžiovinti iki drėgmės lygio, mažesnio už nurodytą ribą.
Aplinka, kurioje didelė medžiagų koncentracija. Kaip jau minėta, mikrobai gyvena aplinkoje, kurioje tirpių medžiagų koncentracija maža. Padidėjus druskos (iki 10-20%) ir cukraus (iki 60-70) koncentracijai %) daugelis mikrobų visiškai sustabdo savo vystymąsi (puvimas, pieno rūgštis) dėl mikrobų ląstelių dehidratacijos. Didelės koncentracijos druskos poveikis mikrobams naudojamas sūdant žuvį, mėsą ir cukrų – ruošiant uogienę, uogienę, marmeladą.
Aplinkos reakcija. Dauguma mikrobų vystosi neutralioje (pH = 7) arba silpnai šarminėje aplinkoje (pH = 8), o pelėsiai ir mielės – šiek tiek rūgščioje aplinkoje (pH = 3-6). Keičiant aplinkos reakciją, galima daryti įtaką mikroorganizmų vystymosi eigai. Tai yra daržovių ir vaisių konservavimo fermentacijos (susidaro pieno rūgšties pagalba) ir marinavimo (įpilta acto rūgšties) metodų, kurių metu slopinama puvimo mikrobų gyvybinė veikla, pagrindas.
Šviesa. Tiesioginiai saulės spinduliai naikina mikrobus, įskaitant patogenus. Vandeniui, orui ir patalpoms dezinfekuoti naudojami ultravioletiniai saulės spinduliai ir specialios BUV lempos yra žalingos.
Cheminės medžiagos. Daugelis cheminių junginių daro žalingą poveikį mikrobams ir yra naudojami jiems naikinti. Jie vadinami antiseptikais arba dezinfekavimo priemonėmis. Taigi baliklis viešojo maitinimo įstaigose naudojamas rankoms, indams ir įrangai dezinfekuoti (0,2 proc.), sorbo rūgštis – sultims konservuoti. Benzenkarboksirūgšties buvimas spanguolėse, bruknėse apsaugo jas nuo gedimo.
biologiniai veiksniai. Mikrobai gyvenimo procese gali daryti įtaką vieni kitiems, prisidėti prie vystymosi ar priespaudos. Paskutinę mikrobų savybę žmogus naudoja kovodamas su patogeniniais mikrobais. Daugelis bakterijų, pelėsių grybų išskiria medžiagas į aplinką - antibiotikai, kenkia kitų mikrobų vystymuisi. Penicilinas, streptomicinas, gramicidinas, biomicinas yra plačiai naudojami medicinoje antibiotikai.
Kitos medžiagos, kurios savo poveikiu mikrobams yra artimos antibiotikams fitoncidai.Šios medžiagos, kurias išskiria daugelis augalų (svogūnai, česnakai, krienai, citrusiniai vaisiai ir kt.), naikina patogeninius dizenterijos mikrobus, puvimo bacilas ir kt.