Температурный оптимум для различных групп микроорганизмов

Министерство образования и  науки Российской федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

Расчетно-графическая  работа по дисциплине

 «Микробиология»

на тему №8:

1. Температурный оптимум для различных групп микроорганизмов. Кардинальные температурные точки. Характеристика психрофилов, мезофитов и термофилов.

 

2.   Микробиология кондитерских товаров: микрофлора сырья, ее влияние на качество товаров, дефекты микробного происхождения, их профилактика, устранение. Санитарно-гигиенические нормы.

 

 

 

Выполнила: Чубарова Елена,

Группа: ЭМ-111

Факультет:    МА 

 

Проверила: Дрижанова  О.Н.

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2012

 

Оглавление:

 

 

1. Температурный оптимум  для различных групп микроорганизмов

Жизнь организмов определяется температурой больше, чем каким-либо фактором внешней  среды, в связи с тем, что все  организмы построены из химических компонентов и все процессы жизни происходят на основе химических реакций, подчиненных законам термодинамики. Температура действует не только на скорость химических реакций, но также является причиной структурной перестройки протеинов, фазовых перемещений жиров, изменения структуры воды. Температурная амплитуда биохимической активности относительно мала в связи со специфическими свойствами биомолекул.

В зависимости от температуры, при которой растут микроорганизмы, их можно разделить на три группы. Приведенные ниже значения температур являются ориентировочными, поскольку в действительности существует непрерывный ряд различных типов.

1. Термофилы. Оптимальная температура для роста превышает 45 °С, например некоторые виды Lactobacillus (обнаруженные в молоке).

2. Мезофилы. Оптимальная температура для роста составляет 25—45 °С. Для бактерий, живущих в организме млекопитающих, температурный оптимум составляет около 37 °С, а максимум 42-43 °С, как например, для Escherichia coli (Е. coti), обычного обитателя кишечника человека. Дрожжи (грибы) также являются мезофилами.

3. Психрофилы. Температурный оптимум для этих бактерий ниже 15 °С, и они не могут расти при температуре выше 20 °С. Эти микроорганизмы часто создают проблемы при хранении пищи в холодильниках.

1. Психрофильные микроорганизмы (психрофилы)

Психрофилы (хладолюбивые микроорганизмы) хорошо развиваются при сравнительно низких температурах. Для них оптимум составляет около 10°С, минимум от - 10 до 0°С и максимум около 30°С. К психрофилам относятся некоторые гнилостные бактерии и плесени, вызывающие порчу продуктов, хранящихся в холодильниках и ледниках.

Психрофилы делятся на облигатных и факультативных.

Основное различие между подгруппами  заключается в том, что облигатные психрофилы не способны к росту при  температуре выше 20^o0 а верхняя температурная граница роста факультативных форм намного выше. Различаются они также и оптимальными температурными зонами роста, находящимися у облигатных психрофилов значительно ниже, чем у факультативных. Принципиальное же сходство между ними – способность к росту при 0^o и минусовых температурах.

2. Мезофильные бактерии

Мезофилы лучше всего развиваются  при температуре около 30°С (оптимум). Температурный минимум для этих микроорганизмов составляет 0-10°С, а максимум доходит до 50°.

Большинство известных видов относится  к мезофилам, у которых оптимальные  температуры роста лежат между 3^o и 40^o, а температурный диапазон, в котором возможен рост находится между 10 и 45-50^o. К этой группе относится большинство бактерий, плесневых грибов и дрожжей. Типичным мезофилом является E. сoli: нижняя граница роста +10^o, верхняя +49^o, оптимальная температура +37^o при росте на богатой среде.

3. Термофилы.

Группу термофилов делят на 4 подгруппы:

• Термотолерантные виды растут в пределах от 10 до 55 – 60^o, оптимальная область лежит при 35 - 40^o.
• Факультативные термофилы имеют максимальную температуру роста между 50 и 65^o, но способны также к размножению при комнатной температуре (20^o). К облигатным термофилам относят виды, обнаруживающие способность расти при температурах около 70^o и не растущие ниже 40^o.
• Наконец, недавно обнаружены прокариоты, выделенные в подгруппу экстремальных термофилов. Для них характерны следующие температурные параметры: оптимум в области 80 –105^o, минимальная граница роста 60^o и выше, максимальная – до 110^o. К экстримальным термофилам относятся организмы из группы архебактерий, не имеющие аналогов среди мезофилов, например представители родов Thermoproteus, Pyrococcus, Pyrodictium и др.

Высокая температура вызывает коагуляцию структурных белков и ферментов микроорганизмов. Большинство вегетативных форм гибнет при 60 ^oС в течение 30 мин, а при 80-100^o С – через 1мин. Для сохранения жизнеспособности относительно благоприятны низкие температуры (например, ниже 0^o С), безвредные для большинства микробов. Бактерии выживают при температуре ниже -100^o С; споры бактерий и вирусы годами сохраняются в жидком азоте. Простейшие и некоторые бактерии (спирохеты, риккетсии и хламидии) менее устойчивы к температурным воздействиям.

Воздействие высоких температур широко используется в лабораторной микробиологической практике. Стерилизация (sterilis –бесплодный) объектов проводится методами автоклавирования, кипячения, тиндализации, пастеризации, фламбирования, стерилизацией сухим жаром, паром без давления.

4. Холодоустойчивость микроорганизмов

Организмы, способные образовывать тепло внутри своего тела с помощью  различных физиологических и  биохимических механизмов, называют эндотермными (эндотермы), а организмы, температура тела которых полностью зависит от температуры окружающей среды, т.е. определяется внешними источниками тепла – эктотермными (эктотермы).

Патогенные бактерии при выведении  из теплокровного организма попадают в окружающую среду, где температура  значительно ниже и перепад ее для бактерий может составлять до 30-35^oС. С учетом узкого диапазона активности ферментов, становится понятным, что в этих изменяющихся условиях один фермент не способен функционировать. Эктотермные организмы могут синтезировать несколько форм ферментов, сходных по функции, но отличающихся молекулярной массой и приспособленностью к различным температурам. Синтез этих форм кодируeтся разными генными локусами и они называются изоферментами (изозимами).

Возможен ли рост патогенных бактерий при низких температурах? Считалось, что патогенные микроорганизмы, будучи паразитами теплокровных животных и человека, температурный оптимум которых лежит в пределах 36-39°С, не могут размножаться при низких температурах и в связи с этим не способны обитать в окружающей среде. Почти все патогенные бактерии относятся к мезофилам. Однако большое количество видов бактерий, способных вызывать болезни животных, имеют широкий температурный диапазон роста (от 0 до 43-45^oС). Например, Jersinia pestis может расти как при –2^oС, так и при +40^oС. J.pseudotuberculosis – от 0^o до 40^oС, L.monocytogenes – от 4 до 40^oС, J.interocolita - от 0,5 до 42^oС, Bac.anthracis способна к споруляции от 4 до 20 и 37^oС и размножаться при 8^oС. Возбудитель холеры размножается при 5^oС, возбудитель туберкулеза – при 20-40^oС.

2. Микробиология кондитерских товаров

Кондитерские изделия и товары — это сладкие продукты, отличающиеся приятным вкусом и ароматом, красивым внешним видом, высокой пищевой ценностью, а также хорошей усвояемостью.

Кондитерские товары подразделяют на две группы: сахаристые и мучные.

К сахаристым относят фруктово-ягодные  изделия, шоколад, какао-порошок, карамель, конфеты, ирис, драже, халву и восточные  сладости типа карамели и конфет. К  мучным кондитерским изделиям относят  печенье, пряники, вафли, торты и  пирожные, кексы, ромовые бабы, рулеты, мучные восточные сладости.

1. Микробиология основного сырья для производства кондитерских изделий.

Основным  источником  вредных  микроорганизмов является сырье, в значительно меньшей степени — аппаратура     и оборудование, а также нарушение санитарных требований и   правил обслуживающим персоналом.

Сырье для  производства кондитерских изделий  подразделяется на животное и растительное.

Основным сырьем для производства кондитерских изделий являются: сахар  и другие сладкие вещества (мед, заменители сахара), патока, молоко, сливочное масло, различные фрукты и ягоды, мука, крахмал, какао-продукты (какао-масло, какао-порошок, какао тертое), орехи, различные жиры и масла (маргарин, растительные масла, заменители какао-масла, кондитерские жиры) и др. Кроме того, в кондитерском производстве используют различные пищевые красители (индиго-кармин, тартразин, кармин, куркуму), студнеобразователи (агар, агароид, фурцелларан, пектин), пенообразователи (яичные белки, кровяной альбумин, мыльный корень), ароматические вещества (эфирные масла, различные эссенции, ванилин), пищевые кислоты (лимонную, винную, яблочную), консерванты (бензойную кислоту, сернистую кислоту, сорбиновую кислоту) и др.

Таблица 1. Патогенная микрофлора кондитерских изделий.

Видовой состав	Свойства бактерий
Pseudomonas      fluorescens	Аэробы – факультативные анаэробы. Окисляют глюкозу
Achromabacter sp.	Аэробы – факультативные анаэробы. При сбраживании образуют кислоты, газообразование отсутствует
Flavobacterium sp.	Аэробы – факультативные анаэробы. Обладают протеолитической активностью, газообразование отсутствует
Escherichia coli	Аэробы – факультативные анаэробы. Сбраживают сахара, включая лактозу, в кислоты и газообразные продукты ( и  в равном количестве)
Aerobacter   aerogenes	Аэробы – факультативные анаэробы. При сбраживании сахаров, включая  лактозу,  образуется вдвое больше, чем
Serratia sp.	Аэробы – факультативные анаэробы. При брожении образуют и , уксусную, муравьиную, молочную и янтарные кислоты, а также ацетилметилкарбинол и 2,3-бутиленгликоль
Paracolobacterium	Аэробы – факультативные анаэробы. Слабо сбраживают лактозу, при сбраживании  глюкозы образуются газообразные продукты
Proteus vulgaris	Аэробы – факультативные анаэробы. Лактозы не сбраживают, при сбраживании глюкозы образуют органические кислоты и газообразные продукты
Micrococcus  candidus  caselyticum  varians  liquefaciens  flavus	Аэробы – факультативные анаэробы. При сбраживании сахаров не образуют газообразных продуктов. Обладают протеолитической активностью
Brevibacterium   stationis	Аэробы – факультативные анаэробы. Сбраживают сахара (кроме лактозы), в молочную кислоту, не образуют газообразных продуктов
Lactobacillus   leichmannii	Микроаэрофилы и анаэробы. Сбраживают сахара и многоатомные спирты гомоферментативно в молочную кислоту
Pediococcus sp.	Микроаэрофилы. Сбраживают гомоферментативно  в d-1-молочную кислоту
Streptococcus sp.	Микроаэрофилы и анаэробы. Сбраживают углеводы в 1-молочную кислоту
Bacillus  brevis  lactosporus  subtilis  pumilus  mesentericus  panis  vulgaris	Аэробы или факультативные анаэробы. Сбраживают углеводы с образованием органических кислот, иногда газообразных продуктов. Обладают протеолитической активностью
Cellulomonas	Аэробы или микроаэрофилы. Углеводы сбраживают без образования газообразных продуктов. Обладают способностью сбраживать клетчатку

 

1. Сырье растительного происхождения

1. Микробиология муки

Мука пшеничная, используемая в  кондитерском производстве представляет собой порошкообразный продукт, получаемый при  размоле (измельчении) зерен пшеницы с предварительной очисткой и отделением оболочек.

Пшеничная мука вырабатывается высшего, первого, второго сортов и обойная. В производстве кондитерских изделий используется пшеничная мука высшего сорта - мягкая, тонкого помола (торты, пирожные, вафли, печенье), мука 1 сорта - мягкая, но менее тонкого помола (пряники, печенье, изделия из дрожжевого теста).  

В муке обычно сохраняются микроорганизмы, занесенные при размоле зерна. Их число варьируется от 2x10³  до 5x10⁶ КОЕ/г. Микроорганизмы находятся на поверхностных оболочках зерен, которые переходят в отруби при размоле. Чем выше сорт муки, тем больше оболочек уходит в отруби и тем чище (с микробиологической точки зрения) мука. КМАФАнМ муки высшего сорта на три порядка, то есть в 100 раз меньше, чем низшего.

Количество бактерий Erwinia herbicola в сахарном песке составляет от 2,0x10² до 3,4x10³ КОЕ/г, количество дрожжей от 2,0x10 до 6,0x10² КОЕ/г, количество плесеней от 1,0x10² до 3,0x10² КОЕ/г.

Микрофлора муки представлена микроорганизмами перерабатываемого зерна. Основная масса бактерий (до 90 %) представлена видом Erwinia herbicola, в меньшей степени - споровыми бактериями Bac. pumilus, Bac. cereus, микрококки, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, дрожжи и споры плесеней. Плесени муки представлены родами Penicillium и Aspergillus, реже мукоровыми.

2. Микробиология сахара-песка

Сахар - это белый кристаллический  порошок, вырабатываемый из сахарного тростника и сахарной свеклы. Сахар-песок содержит 99,7% сахарозы и 0,14% влаги; в воде растворяется полностью, раствор сахара должен быть прозрачным или слабо опалесцирующим, без нерастворимого осадка, механических или других посторонних примесей; не имеет постороннего привкуса и запаха, как в кристаллическом состоянии, так и в его водном  растворе; на вкус сладкий, на ощупь сухой; сыпучий; цвет - белый.

Было показано, что микрофлора сахара представлена в основном Erwinia herbicola, также встречаются различные виды осмофильных дрожжей, относящихся к родам Saccharomyces и Candida (Torulopsis), споры бактерий — термофильных (Вас. stearothermophilus) и   обычных   аэробных   мезофилов   (Вас. subtilis — mesentericus), бесспоровые бактерии, образующие капсулу (Leuconostoc mesenterioides), а также споры и конидии различных видов плесневых грибов из родов Apergillus, Penicillium и Rhizopus.

Общее количество микроорганизмов  достигает до 200 клеток в 100г сахара, плесневых грибов - до 10 клеток в 10 г  сахара, термофильных микроорганизмов - до 150 клеток на 10 грамм.