Državna proračunska izobraževalna ustanova
regija Saratov
srednje poklicno izobraževanje
"Politehnika Engels"
Tečaj predavanja
"Mikrobiologija, sanitacija in higiena v proizvodnji hrane"
za posebnost
260807 Tehnologija gostinskih izdelkov
Engels - 2013.
Sestavila: Marchukova O.Yu., učiteljica kemije, GBOU SO SPO "EP"
Ta tečaj predavanj je namenjen poučevanju študentov dopisnih tečajev na specialnosti 260807 Tehnologija izdelkov javne prehrane.
Osnove mikrobiologije
Predavanje 1. Mikroorganizmi, njihova zgradba in razvrstitev
1.1 Pojem mikroorganizmov
Mmikrobiologija - veda, ki preučuje življenje in lastnosti mikrobov. Mikrobi - enocelični organizmi - so zelo razširjeni v tleh, vodi, zraku. Sodelujejo v procesih kroženja snovi v naravi, cepijo kompleksne organske snovi živalskih in rastlinskih ostankov v enostavne anorganske snovi, ki jih rastline uporabljajo za prehrano.
Nekateri mikrobi imajo v človekovem življenju pozitivno, drugi pa negativno vlogo. Koristni mikrobi so vključeni v proizvodnjo prehrambenih izdelkov (sir, skuta, kruh, kvas), v procesu njihovega konzerviranja in konzerviranja (kislo zelje, kisle kumarice), v proizvodnji hrane in krmnih beljakovin iz ogljikovodikov za domače živali iz poceni rastlinske surovine. Škodljivi mikrobi povzročajo različne človeške bolezni, pa tudi kvarjenje hrane (gnitje, plesen), kar je odlično gojišče za njihov razvoj.
Mikrobe je odkril nizozemski naravoslovec Anthony Leeuwenhoek (1632-1723), ki je zasnoval mikroskop, ki je slike povečal do 160-200-krat. S to napravo je opazoval svet najmanjših bitij v različnih okoljih in jih nato opisal v svoji knjigi Skrivnost narave. Francoski znanstvenik Louis Pasteur (1822-1895) je začel raziskovanje fiziologije mikroorganizmov. Prvi je ugotovil vzročno zvezo med mikroorganizmi in procesi v naravi (fermentacija), dokazal, da številne bolezni ljudi in živali nastanejo zaradi patogenih mikrobov, razvil cepiva proti steklini in antraksu, katerih uporaba preprečuje nastanek teh strašne bolezni. Nemški bakteriolog Robert Koch (1843-1910) je veliko prispeval k mikrobiologiji, razvil metode za preučevanje mikrobov in hranilne medije za njihovo gojenje. Odkril je povzročitelja tuberkuloze in kolere.
Mikrobe, ki jih najpogosteje najdemo pri pripravi hrane, delimo na bakterije, plesni, kvasovke in viruse. Večina mikrobov je enoceličnih organizmov, merjeno v mikrometrih – mikronih (1/1000 mm) in nanometrih – nm (1/1000 mikronov).
Bakterije so enocelični, najbolj raziskani mikroorganizmi z velikostjo 0,4-10 mikronov. Glede na obliko jih delimo na koki- sferični mikrobi (mikrokoki, diplokoki, tetrakokoki, sarcini, streptokoki, stafilokoki), palice(enojni, dvojni, verige), vibrio, spirilla in spirohete(ukrivljene in spiralno zavite oblike). Velikost in oblika bakterij se lahko spreminjata glede na različne dejavnike okolja (slika 3).
riž. 3. Oblike bakterij:
1 - mikrokoki; 2 - streptokoki; 3 - sarcini; 4 - palice brez spor;
5 - palice s sporami (bacili); 6 - vibrioni; 7 - spirohete;
8 - spirila.
Bakterije so prekrite z membrano, ki je zbita plast citoplazme, ki daje celici obliko. Zunanja plast lupine pri mnogih bakterijah je lahko sluzasta in tvori zaščitni pokrov - kapsulo. Glavni del celice je citoplazma - prozorna beljakovinska masa, prepojena s celičnim sokom. Citoplazma vsebuje jedrno snov, rezervna hranila (zrna škroba, maščobne kapljice, glikogen, beljakovine) in druge celične strukture. Na površini nekaterih bakterij (v obliki palice) so nitaste tvorbe - flagele (posamezne, v obliki snopa ali po celotni površini), s pomočjo katerih se premikajo.
Nekatere paličaste bakterije tvorijo spore v neugodnih pogojih (zgoščena citoplazma prekrita z gosto membrano). Spore ne potrebujejo prehrane, niso sposobne razmnoževanja, vendar ohranijo sposobnost preživetja pri visokih temperaturah, sušenju, zamrzovanju več mesecev (botulinum bacillus) ali celo več let (antraksni bacillus). Spore odmrejo med sterilizacijo (segrevanje na 120°C za
29 min). V ugodnih pogojih vzklijejo v normalno (vegetativno) bakterijsko celico. Imenujejo se bakterije, ki tvorijo spore bacili.
Bakterije se razmnožujejo s preprosto delitvijo. Pod ugodnimi pogoji se razmnoževanje ene celice nadaljuje v 20 -
30 min. S kopičenjem škodljivih odpadnih produktov bakterij in izčrpavanjem hranilnih virov se proces razmnoževanja ustavi.
Plesni so enocelični ali večcelični nižji rastlinski organizmi, ki v svoji življenjski dejavnosti potrebujejo že pripravljena hranila in dostop do zraka. Celice plesni imajo obliko podolgovatih prepletenih niti - hif debeline 1-15 mikronov, ki tvorijo telo plesni - micelij (micelij), sestavljen iz ene ali več celic. Na površini micelija se razvijejo plodiči, v katerih zorijo trosi (slika 4).
Po zgradbi se celice plesni razlikujejo od celic bakterij po tem, da imajo eno ali več jeder in vakuol (votlin, napolnjenih s celično tekočino). Plesni se razmnožujejo s pomočjo hif in trosov.
Plesni so v naravi zelo razširjene. Razvijajo se na prehrambenih izdelkih in tvorijo puhaste ranice različnih barv. Plesni izločajo snovi, ki dajejo živilom zatohel vonj in okus. Lahko se razvijejo pri nizki vlažnosti (15%), kar pojasnjuje plesen suhega sadja, krekerjev,
riž. 4. Vrste plesnivih gliv:
1 - penicilij; 2 - aspergillus; 3 - mukor..
pri povečani koncentraciji soli in kislin (na slanih in kislih izdelkih), pri nizkih temperaturah, ki vplivajo na izdelke, shranjene v hladilnikih.
Med plesni so koristne, ki se uporabljajo pri izdelavi sirov (Roquefort, Camembert), citronska kislina in zdravila (penicilin).
Kvasovke so enocelični negibljivi mikroorganizmi. Celice kvasovk do velikosti 15 mikronov so različnih oblik: okrogle, ovalne, paličaste (slika 5). Imajo jasno izraženo veliko jedro, vakuole in različne vključke v citoplazmi v obliki kapljic maščobe, glikogena itd.
Kvasovke se v ugodnih pogojih razmnožujejo v nekaj urah na naslednje načine: brstenje, trose (1 - 112 na celico), delitev. Kvasovke so v naravi zelo razširjene. Sposobni so razgraditi (fermentirati) sladkorje v alkohol in ogljikov dioksid. Alkoholno vrenje se uporablja v vinarstvu, pekarstvu in pri proizvodnji fermentiranih mlečnih izdelkov (kefir, kumis). Nekatere kvasovke odlikuje visoka vsebnost beljakovin, maščob, vitaminov B, mineralov, zato se uporabljajo kot hrana in krma.
. 5. Oblike celic kvasovk:
1 - jajčasta; 2 - elipsoid; 3 - cilindrična (v obliki palice);
4 - sferična; 5 - v obliki limone; 6 - kvasovke, ki se razmnožujejo z delitvijo in sporami.
Virusi - delci, ki nimajo celične strukture, imajo svojstven metabolizem, sposobnost razmnoževanja. So okrogle, pravokotne in nitaste oblike, velikosti od 8 do 150 nm. Vidimo jih lahko le z elektronskimi mikroskopi.
Predavanje 2. Fiziologija mikroorganizmov
Mikrobi, kot vsa živa bitja, so sestavljeni iz beljakovin (6-14%), maščob (1-4%), ogljikovih hidratov, mineralov, vode (70-85%), encimov.
voda predstavlja glavnino celice mikroorganizma. Njegova količina se giblje od 70 do 85 % v vegetativnih celicah in približno 50 % v sporah. V Eode so raztopljene vse pomembne organske in mineralne snovi mikrobne celice in potekajo glavni biokemični procesi (hidroliza beljakovin, ogljikovih hidratov itd.).
veverice - osnova življenjskih struktur mikroorganizmov. So del citoplazme, jedra, membran in drugih struktur celice. Mikrobne beljakovine so sestavljene iz aminokislin.
ogljikovi hidrati - so del lupine, sluzničnih kapsul, protoplazme in v obliki zrnc glikogena - rezervnega hranila. Ogljikovi hidrati pridejo v celico mikrobov iz okolja in jih celica uporabi kot vir energije. Celice vsebujejo tako enostavne ogljikove hidrate kot kompleksne ogljikove hidrate (škrob, glikogen, vlaknine).
Maščobe - v majhni količini so del citoplazme, jedra v obliki kompleksnih spojin z beljakovinami. Maščobe služijo kot vir energije za mikroorganizme.
Minerali igrajo pomembno vlogo pri gradnji kompleksnih beljakovin, vitaminov, encimov mikrobnih celic. Topni minerali vzdržujejo normalno raven znotrajceličnega osmotskega tlaka (turgor).
Mineralne snovi mikrobov so predstavljene v obliki: fosforja, natrija, magnezija, železa, žvepla itd.
Encimi - snovi, ki pospešujejo (katalizatorje) biokemične procese in so znotraj celic mikrobov. Mikrobi vsebujejo različne encime, od katerih nekateri vplivajo na biokemične procese znotraj celice, drugi pa se sproščajo zunaj, obdelujejo snovi iz okolja, povzročajo fermentacijo, gnitje in druge procese v živilih.
Prehrana mikrobov. Mikrobi se hranijo z beljakovinami, maščobami, ogljikovimi hidrati, minerali, ki z osmozo (proces difuzije skozi polprepustno membrano) vstopajo v celico v raztopljeni obliki skozi membrano. Beljakovine in kompleksne ogljikove hidrate mikrobi asimilirajo šele potem, ko jih encimi, ki jih izločajo mikroorganizmi, razgradijo na preproste sestavine.
Za normalno prehranjevanje mikrobov je potrebno določeno razmerje med koncentracijo snovi v celici mikroorganizma in v okolju. Najbolj ugodna koncentracija je vsebnost 0,5 % natrijevega klorida v okolju. V okolju, kjer je koncentracija topnih snovi veliko višja (2-10%) kot v celici, voda iz celice prehaja v okolje, pride do dehidracije in gubanja citoplazme, kar povzroči odmrtje mikroba. Ta lastnost mikroorganizmov se uporablja pri konzerviranju izdelkov s sladkorjem (marmelada) ali soljo (soljenje mesa, rib).
Dihalni mikrobi. Dihanje je potrebno mikrobom za pridobivanje energije, ki zagotavlja vse življenjske procese. Glede na način dihanja delimo mikrobe na aerobi, ki potrebujejo kisik (plesni glive, bakterije ocetne kisline); anaerobi,življenje in razvoj v odsotnosti kisika (botulinum, bakterije maslene kisline), pogojno(neobvezno) anaerobi, ki se razvijajo v prisotnosti kisika in brez njega (mlečnokislinske bakterije, kvasovke).
Predavanje 3. Vpliv zunanjega okolja na razvoj mikroorganizmov in njihovo razširjenost v naravi
Vitalna aktivnost mikrobov je odvisna od okolja. Z ustvarjanjem določenih pogojev v okolju, kjer se mikrobi razvijajo, je mogoče spodbuditi razvoj koristnih in zatreti vitalno aktivnost škodljivih mikroorganizmov. Živila se lahko dobro ohranijo le, če so v njih ustvarjeni neugodni pogoji za razvoj škodljivih mikrobov.
Glavni dejavniki, ki vplivajo na vitalno aktivnost mikrobov, so: temperatura, vlažnost, izpostavljenost svetlobi, narava hranilnega medija.
Temperatura. Vsi mikrobi imajo najvišjo, optimalno in najnižjo temperaturo svojega razvoja. Optimalna temperatura za večino mikroorganizmov je 25-35°C. Zato se živila v teh pogojih hitro pokvarijo.
Najnižja temperaturna meja za različne mikrobe je različna. Znižanje temperature upočasni ali ustavi razvoj mikrobov, vendar jih ne ubije. Zato se živila pri ohlajanju (6°C) in zamrzovanju (od -6 do -20°C) dobro ohranijo, ko pa se odmrznejo in obdelajo, mikrobi ponovno začnejo delovati.
Najvišja temperatura (45-50°C) prav tako zaustavi razvoj mikrobov. Nadaljnje zvišanje temperature vodi do smrti vegetativnih celic in nato spor. Pasterizacija (60-90°C) in sterilizacija (100-120°C) živilskih izdelkov temeljita na uničujočem delovanju visokih temperatur na mikrobe.
Glede na temperaturo razvoja se mikrobi delijo na psiho-Philly(mrazno odporen), pri katerem je optimalen razvoj 15 ° C (plesni); mezofilni(razvija se pri povprečni temperaturi), pri kateri je optimalna 25-37 ° C (patogene bakterije, kvasovke); termofilne(toploljubne), ki imajo optimum 50 °C (mlečnokislinske bakterije).
Vlažnost. Povečana vlažnost poveča količino topnih hranilnih snovi, zato spodbuja prehranjevanje in razvoj mikrobov. Zato se živila, ki vsebujejo veliko vlage (mleko, meso, ribe, zelenjava, sadje), hitro pokvarijo.
Spodnja meja vlažnosti okolja za razvoj bakterij je 20%, plesni pa 15%. Zato je zanesljiv način za zaščito izdelkov pred kvarjenjem sušenje do vsebnosti vlage pod določeno mejo.
Okolje z visoko koncentracijo snovi. Kot že rečeno, mikrobi živijo v okolju z nizko koncentracijo topnih snovi. S povečanjem koncentracije soli (do 10-20%) in sladkorja (do 60-70 %) mnogi mikrobi popolnoma ustavijo svoj razvoj (gnitje, mlečna kislina) zaradi dehidracije mikrobnih celic. Delovanje visoke koncentracije soli na mikrobe se uporablja pri soljenju rib, mesa in sladkorja - pri pripravi marmelade, džema, marmelade.
Reakcija okolja. Večina mikrobov se razvija v nevtralnem (pH = 7) ali rahlo alkalnem okolju (pH = 8), medtem ko se plesni in kvasovke razvijajo v rahlo kislem okolju (pH = 3-6). S spreminjanjem reakcije okolja je mogoče vplivati na potek razvoja mikroorganizmov. To je osnova za metode konzerviranja zelenjave in sadja s fermentacijo (s pomočjo nastale mlečne kisline) in vlaganjem (s pomočjo dodane ocetne kisline), med katerimi se zatre vitalna aktivnost gnitnih mikrobov.
Svetloba. Neposredna sončna svetloba uničuje mikrobe, vključno s patogeni. Uničujoči so ultravijolični sončni žarki in posebne BUV svetilke za dezinfekcijo vode, zraka in prostorov.
Kemične snovi. Številne kemične spojine škodljivo delujejo na mikrobe in se uporabljajo za njihovo uničevanje. Imenujejo se antiseptiki ali razkužila. Tako se belilo v gostinstvu uporablja za razkuževanje rok, pribora in opreme (0,2%), sorbinska kislina se uporablja za konzerviranje sokov. Prisotnost benzojske kisline v brusnicah, brusnicah jih ščiti pred kvarjenjem.
biološki dejavniki. Mikrobi v procesu življenja lahko vplivajo drug na drugega in prispevajo k razvoju ali zatiranju. Zadnjo lastnost mikrobov človek uporablja v boju proti patogenim mikrobom. Številne bakterije, plesni v okolje sproščajo snovi – antibiotiki,škodljivo vpliva na razvoj drugih mikrobov. Penicilin, streptomicin, gramicidin, biomicin so antibiotiki, ki se pogosto uporabljajo v medicini.
Druge snovi, ki so po delovanju na mikrobe blizu antibiotikom, so fitoncidi. Te snovi, ki jih izločajo številne rastline (čebula, česen, hren, agrumi itd.), Ubijajo patogene mikrobe dizenterije, gnitja itd.