Toksykologia drobnoustroje wersja 2 - Notatki - Technologia żywności - Parte1, Notatki z Technologia przemysłowa

Pobierz Toksykologia drobnoustroje wersja 2 - Notatki - Technologia żywności - Parte1 i więcej Notatki w PDF z Technologia przemysłowa tylko na Docsity! 1 Technologia Żywności i żywienie człowieka „Wymagania pokarmowe i wzrost drobnoustrojów. Drobnoustroje środowisk naturalnych jako źródło zanieczyszczeń w przemyśle spożywczym.” 2 SPIS TREŚCI: I. Wstęp …………………………………………………….………..…… 3 II. Zapotrzebowanie pokarmowe drobnoustrojów ……………….….… 3 III. Warunki hodowli drobnoustrojów …………………..……………… 5 IV. Ogólny podział podłoży ………………………………………….….. 8 V. Hodowla drobnoustrojów …………………………………………… 9 VI. Bytowanie ……………………………………………….………..…. 19 VII. Drobnoustroje w żywności ……………………………..………….. 21 VIII. Ciekawostka ………………………………………………………… 25 5 Fosfor, który w formie związanej jest istotnym składnikiem kwasów nukleinowych, bogatych w energię fosforanów, fosfoplipidów biorących udział w budowie błon komórkowych, pewnych enzymów oraz licznych innych związków. Fosfor bierze praktycznie udział we wszystkich procesach biologicznych. Większość drobnoustrojów może zaspakajać swe zapotrzebowanie fosforanami nieorganicznymi . Siarka. Pierwiastek ten występuje w wielu związkach nieorganicznych i organicznych. Stan utlenienia siarki, jak również swoista budowa związków organicznych, zawierających siarkę, wpływa na ich zużycie . Siarka występuje w białku w postaci grup sulfhydrylowych (SH-) oraz disiarczkowych (S-S). Odgrywa ona ważną rolę w przemianach białek i występuje m. in. w grupach prostetycznych kilku enzymów oraz w koenzymie A. Większość drobnoustrojów zaspokaja swe potrzeby nieorganicznymi związkami siarki, np. w postaci siarczanów, inne są uzależnione od dostarczenia aminokwasów siarkowych, np. cysteiny lub metioniny . Potas jest niezbędny dla wszystkich organizmów . Pełni wielorakie funkcje w komórce drobnoustrojów. W soku komórkowym występuje w postaci wolnych jonów i w dużym stopniu bierze udział w regulacji gospodarki wodnej komórki. Jony potasu wywierają wpływ na pęcznienie koloidów plazmy. A jego brak powoduje zakłócenia w normalnych funkcjach błon komórkowych. Poza tym potas odgrywa rolę aktywatora enzymów, a także w przenoszeniu grup fosforowych podczas przemian cukrowców . Magnez odgrywa ważną rolę w aktywacji licznych enzymów oraz stabilizacji kwasów nukleinowych i rybosomów. Jego wysokie stężenia działają silnie toksycznie . Zapotrzebowanie na wapń jest bardzo różne. Zresztą nie wszystkie drobnoustroje wymagają jego obecności. Jony wapnia wpływają odwrotnie niż jony potasu na pęcznienie protoplazmy i funkcje błon półprzepuszczalnych. U grzybów tworzących kwasy mogą odgrywać rolę neutralizującą. Sole wapniowe złożonych kwasów organicznych są częściowo składnikami ścian komórkowych. Stężenia wapnia potrzebne dla maksymalnego wzrostu zmieniają się od 2 do 6 mg w dm3 pożywki . Sód jest zawsze gromadzony w komórkach drobnoustrojów. Znaczenie jego jest jeszcze nie wyjaśnione . III. Warunki hodowli drobnoustrojów Wzrost i rozwój drobnoustrojów zależą nie tylko od wystarczającego zaopatrzenia w składniki odżywcze. Dużą rolę odgrywają również warunki środowiskowe, które mogą pobudzać procesy życiowe mikroorganizmu lub działać niekorzystnie, hamując je i niszcząc . Woda Intensywność procesów życiowych w istotnym stopniu zależy od zasobu i dostępności wody. Odwodnienie jest zawsze związane z wpływem na procesy życiowe i z reguły prowadzi do zakłóceń w żyjącej komórce. Ogólnie rozwój drobnoustrojów może odbywać się tylko w takich substratach, które wykazują zawartość wody wyższą od 15%. Decydująca jest jednak nie tylko bezwzględna zawartość wilgoci w środowisku; ale również jej "dostępność" . Jako miernik "dostępności" wody służy aktywność wody aw, która określa stosunek ciśnienia pary w danym roztworze do ciśnienia pary czystej wody. Minimalne wartości aktywności wodnej potrzebne do wzrostu różnych drobnoustrojów podaje poniższa tabela. 6 Tabela 1. Zależność wzrostu drobnoustrojów od aktywności wodnej (aw) Grupa drobnoustrojów Minimalna aktywność wodna (aw) Drożdże 0,88 Pleśnie 0,80 Drożdże osmofilne 0,60 Wymagania wilgotności są u grzybów różne, ale rozwijają się najłatwiej w środowisku o dużej wilgotności . Temperatura Funkcje życiowe drobnoustrojów określają trzy zakresy temperatur: minimalna, optymalna i maksymalna. Zakres temperatur pomiędzy najniższym i najwyższym punktem określa się zwykle jako zakres rozmnażania i wynosi od 25 do 40 K . Temperatura optymalna stwarza najdogodniejsze warunki wzrostu. Czas generacji, tj. okres, w którym następuje podwojenie liczby organizmów jednokomórkowych, w zakresie temperatury optymalnej wynosi około 20 minut. Ze względu na różne wymagania dotyczące temperatury, drobnoustroje można podzielić na psychrofile, mezofile i termofile (Tab. 2). Te trzy grupy nie są ściśle między sobą rozgraniczone i przenikają się w sposób płynny. Tabela 2. Zakresy temperatur rozmnażania drobnoustrojów . Drobnoustroje Zakres temperatur [oC] MinimumOptimumMaksimum Psychrofile -10 - 0 15 - 20 20 - 30 Mezofile 10 - 30 20 - 37 35 - 50 Termofile 25 - 50 50 - 65 60 - 95 Niewiele grzybów może rosnąć poniżej 0oC, lecz dla większości gatunków temperatura minimalna wynosi 0-5oC .Temperatura optymalna waha się znacznie w zależności od gatunku grzyba. Część grzybów wzrasta w temperaturze pokojowej, część w temperaturze 37oC, a część zarówno w temperaturze pokojowej, jak i w temperaturze 37oC. Temperatura maksymalna to najczęściej 40- 44oC . Stężenie jonów wodorowych (pH) Obok temperatury, stężenie jonów wodorowych (pH) należy do najważniejszych czynników fizycznych, wpływających na przemianę materii i wzrost drobnoustrojów. Podczas gdy drożdże i pleśnie lepiej rozwijają się w środowisku kwaśnym, optymalne wartości pH dla większości rodzajów bakterii i promieniowców mieszczą się w pobliżu odczynu obojętnego, z wyjątkiem bakterii kwaszących, np. pałeczek mlekowych (Tab. 3) Jedne rodzaje drobnoustrojów wykazują dużą wrażliwość na zmiany stężenia jonów wodorowych i rozwijają się w bardzo wąskim zakresie pH, natomiast inne, np. liczne pleśnie, są stosunkowo niewrażliwe . 7 Tabela 3. Optymalne wartości pH . Rodzaj organizmu Zakres pH Pleśnie 1,5 - 8,5 Drożdże 1,5 - 8,5 pH podłoża wywiera wyraźny wpływ na szybkość i ilość wzrostu oraz na wiele innych procesów życiowych. Podłoże może mieć pH korzystne dla wzrostu, a niekorzystne dla zarodnikowania lub innych procesów .Dolne i górne wartości pH, w granicach których grzyb rośnie, stanowią zakres pH dla wzrostu danego gatunku. Większość grzybów rozwija się w środowisku słabo kwaśnym (pH 5- 7) . Dla wielu różnych grzybów stwierdzono dwa optymalne pH. Rhizopus nigricans, kiedy rośnie na płynnej pożywce glikozowo-ziemniaczanej, ma dwa optymalne zakresy pH. Każde z nich znajduje się po jednej ze stron punktu izoelektrycznego grzybni, leżącego w pobliżu pH 5,5 . Soccol i inni . prowadzili badania nad optymalizacją warunków hodowli i wzrostu Rhizopus delemar ATCC 34612 na surowym manioku. Stwierdzili, że optymalna temperatura dla tego grzyba wynosi 30-40oC, zawartość wilgoci 50-52%. Badania nad określeniem optymalnych warunków wzrostu Rhizopus arrhizus i produkcji przez ten grzyb kwasu fumarowego prowadzili Fedreici, i inni . Autorzy wykazali, że najlepszym związkiem do utrzymywania stałego pH jest CaCO3. Wykazali również, że istotna w tego typu hodowlach jest szybkość obrotów mieszadła. Za wystarczającą uznali szybkość 800 RPM (Round Per Minute - obroty na minutę). Petruccioli, i inni . zajmowali się hodowlą grzyba Rhizopus arrhizus NRRL 1526 unieruchomionego w gąbce poliuretanowej. Jako źródło węgla zastosowali melasę, a źródło azotu - siarczan amonu, a najlepszy stosunek C:N wynosił 150. Czas fermentacji 48 godzin wówczas oznaczyli maksymalną produkcję kwasu fumarowego (22-28 g/dm3). Buzzini i współprac . do produkcji kwasu fumarowego używali Rhizopus arrhizus ATCC 13310 hodowany na moszczu winogronowym i unieruchomiony na kilku nośnikach takich jak: korek, poliester, glina i wióry drzewne. Czas fermentacji wynosił 144 godzin. Najwyższą ilość kwasu fumarowego uzyskali przy wykorzystaniu korka jako nośnika komórek (24,06 g/dm3). 10 Kolonia jest zbiór komórek wyrastających na podłożu stałym, widoczny gołym okiem. Przyjmuje się (w posiewach półilościowych i ilościowych), że jedna kolonia odpowiada jednej komórce bakteryjnej lub grzybiczej. Zamiast liczby komórek przypadających na g (gram) lub ml (mililitr), wprowadzono do badań ilościowych określenie cfu (ang. colony forming units), czyli jednostki tworzące kolonie. Przy opisie kolonii (osobnik I rzędu) = MORFOLOGIA KOLONII najczęściej bierze się pod uwagę: 1. kształt – okrągły, owalny, nieregularny, postrzępiony, gwiazdkowaty, promienisty, soczewkowaty, głowa meduzy i inne, 2. wielkość – średnica kolonii w mm, 3. brzeg – równy, falisty, zatokowaty, postrzępiony, poszarpany, ząbkowany i inny; 4. powierzchnia – gładka, szorstka, drobno- lub gruboziarnista, pomarszczona matowa, błyszcząca, brodawkowata itp.; 5. struktura – bezkształtna, szorstka, nitkowata, ziarnista i inne; 6. wyniosłość ponad powierzchnię – brak, wypukła, płaska, stożkowata, o wyniosłym brzegu i zapadłym środku, kopulasta ze środkiem wzniesionym w postaci guziczka, itp.; 7. kolor – barwa w świetle odbitym i przepuszczalnym, zabarwienie samej kolonii, zabarwienie podłoża (barwniki rozpuszczalne). Najczęstsze barwy – biała, żółta, pomarańczowa, czerwona, czarna, zielona, niebieska, brązowa, i inne; 8. przejrzystość – przejrzysta, mętna, przeświecająca, opalizująca, nieprzejrzysta 9. konsystencja – masłowata, sucha, lepka, błoniasta, skórzasta, ciągła, śluzowata, 10. zapach – mdławy (np. Pseudomonas aeruginosa = kredki świecowe, jaśmin), kwaśne = gronkowce, piwa, miodu, gliny itp., 11. zawieszalność – zdolność do tworzenia jednolitej zawiesiny w roztworze soli fizjologicznej – łatwa; niezawieszalna – grudkowa, 12. inne cechy, takie jak: typ hemolizy na podłożu z dodatkiem krwi: - typ β – całkowita liza wokół kolonii - typ α – częściowa liza, zazielenienie wokół kolonii - typ γ – brak hemolizy Typy wzrostu na podłożach płynnych, jako ocena morfologii niektórych drobnoustrojów, wiążą się ściśle ze sposobem oddychania. Drobnoustroje tlenowe rosną na powierzchni podłoża płynnego; względne beztlenowce powodują zmętnienie całej pożywki, a beztlenowce tworzą osad na dnie próbówki – np. wzrost drobnoustrojów na podłożu półpłynnym Schedlera. Opis podłoża : Agar MacConkey – podłoże wybiórczo-różnicujące; służy do izolacji pałeczek Gram-ujemnych z materiałów klinicznych. Jest to podłoże diagnostyczne o słabej wybiórczości. Zawartość soli żółci i fioletu krystalicznego hamuje wzrost bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, które mają duże wymagania odżywcze. Zawartość laktozy jako jedynego cukru pozwala na odróżnienie pałeczek laktozo-dodatnich od laktozo-ujemnych. W obecności zawartego w podłożu wskaźnika – czerwieni obojętnej, wskutek zależnego od rozkładu laktozy zakwaszenia środowiska, kolonie bakterii rozkładających laktozę zabarwiają się na kolor różowy. Kolonie, które aktywnie rozkładają laktozę (np. Escherichia coli), są ponadto otoczone różową strefa wytrąconych soli kwasów żółciowych. Kolonie szczepów rozkładających laktozę słabo lub z opóźnieniem (np. Citrobacter sp.) mogą 11 pozostać bezbarwne lub stają się lekko różowe dopiero po 48 godzinach hodowli. Pałeczki laktozo- ujemne (np. Shigella sp.; Salmonella sp.; Pseudomonas sp.;) mają bezbarwne kolonie. Podłoże hamuje mgławicowy (rozpełzliwy) wzrost bakterii z rodzaju Proteus np. Proteus mirabilis. 2.4.1. Identyfikacja i wykonanie antybiogramu dla pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae – Escherichia coli. 2.4.2. Wykonanie preparaty mikroskopowego z kolonii bakteryjnej barwionego metodą Grama (Załacznik 1). 2.4.3. Wykonanie testu bibułowego – wykrywanie indolu. 2.4.4. Wykonanie krótkiego szeregu biochemicznego dla pałeczek z rodzaju Enterobacteriaceae: 2.4.4.1. Podłoże Kliglera: jest to stałe podłoże diagnostyczne dla pałeczek Gram- ujemnych o małych wymaganiach odżywczych, szczególnie używane w diagnostyce Enterobacteriaceae. Pozwala ono zbadać zdolność rozkładu glukozy, laktozy i wytwarzanie siarkowodoru. Przygotowane jest w probówkach Pałeczka Gram-ujemna z rodziny Enterobacteriaceae – fermentująca laktozę Escherichia coli Wykonanie preparatu met. Grama Test bibułowy – wykrywanie indolu Rząd biochemiczny lub identyfikacja met. automatyczna karty GNI+ Wykonanie antybiogramu: met. krążkowo-dyfuzyjna, E-testy , met. automatyczna