Благоприятная температура для размножения бактерий в пище

БЕЗОПАСНОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ

Распространённой проблемой здравоохранения являются заболевания, вызванные потреблением заражённой пищи. Данные ВОЗ показывают, что большая часть случаев пищевых отравлений связана с немногочисленными основными причинами:

· приготовление пищи задолго до её употребления;

· приготовлённая пища храниться при температуре, допускающей размножение бактерий;

· передача инфекции от продукта к продукту;

· инфицированное лицо вступает в контакт с пищей.

Ниже приводятся «десять золотых правил», предостерегающих от этих ошибок; следование им уменьшает риск того, пищевые патогенные бактерии смогут попасть в продукты, выжить, и размножиться. Правила были выпущены ВОЗ и должны помочь людям в безопасном домашнем приготовлении пищи.

1. Если мы выбираем готовую пищу, мы должны убедиться, что она приготовлена правильно; все молочные продукты должны быть пастеризованы. Если молоко не пастеризовано, его нужно прокипятить в течение 1 мин (бурное кипение).

2. Хорошо проваривайте и прожаривайте продукты. Тепловая обработка убивает патогены, но имейте в виду, что все части продукта должны быть прогреты, как минимум, до 70 градусов.

3. Съедать пищу нужно свежеприготовленную. Когда приготовленная пища остывает до комнатной температуры, микробы начинают размножаться. Чем дольше стоит блюдо, тем выше риск, чтобы гарантировать полную безопасность; ешьте пищу, пока она не остыла. Но если вы подаёте пищу холодной, то должны убедиться в надлежащем её хранении

4. Соблюдайте осторожность при хранении готовых блюд. Если вы вынуждены готовить блюдо заранее, или хотите сохранить остатки, держите их либо при высокой (не ниже 60°С), либо при низкой (не более 10°С) температуре. Это правило особенно важно соблюдать, если собираетесь хранить пищу более 4-5 часов. Питание для грудных детей предпочтительно вообще не хранить в готовом виде. Распространённая ошибка, ставшая причиной бесчисленных отравлений, заключалась в том, что большое количество неостывшей пищи ставится в холодильник. В перегруженном холодильнике продукты не могут охлаждаться так быстро, как это необходимо. Когда середина продукта остаётся тёплой (более 10°С) слишком долго, микробы процветают, быстро размножаются и могут вызвать отравление. Рекомендуется хранить продукты в мелкой расфасовке.

5. Тщательно разогревайте готовые блюда. Это ваша лучшая защита от бактерий, которые могли размножаться за время хранения (надлежащие условия хранения замедляют рост бактерий, но не убивают их). Ещё раз имейте в виду, что при разогреве все части продукта должны быть прогреты до 70°С.

6. Избегайте контакта между сырыми и готовыми продуктами. Это – перекрёстное заражение.

7. Многократно мойте руки. Тщательное мытьё рук должно быть перед приготовлением пищи, а также после каждого перерыва (туалет, телефонная трубка, дверная ручка и т. п.). Если у вас на руках есть ранка, перевяжите или прикройте её перед началом приготовления пищи. Кроме того, помните, что домашние животные – собаки, кишки, птицы – часто являются носителями опасных патогенов, которые могут через ваши руки попасть в пищу.

8. Поддерживайте рабочие поверхности кухни в безупречной чистоте. Поскольку пищевые продукты легко подвержены заражению, все поверхности, используемые при приготовлении пищи, должны приготавливаться в абсолютной чистоте. Считайте каждую крошку или пятно возможным обитанием микробов. Ткани и полотенца, соприкасающаяся посуда, следует менять каждый день и кипятить после использования. Тряпки для пола так же требуют частой стирки.

9. Предохраняйте пищу от насекомых, грызунов и других животных. Лучшей защитой является хранение продуктов в закрытой в посуде.

10. Используйте чистую воду. Чистота так же важна для приготовления пищи, как и для питья. Если вы сомневаетесь в чистоте имеющихся источников воды, кипятите её перед применением для готовки. Особенно осторожны будьте с водой, применяемой для приготовления детского питания.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РОСТ БАКТЕРИЙ

Бактерии погибают или перестают размножаться, когда:

— удаляются частицы пищи;

— пища сохраняется при очень высокой или очень низкой температуре:

1) + 110°С – контроль за ростом бактерий в некислых продуктах;

2) + 105°С – токсин стафилококка, устойчивый к кипячению;

3) + 95°С – ботулинотоксин, инактивирумый кипячением;

4) + 80°С – санитарная обработка посуды;

5) + 60°С – храните горячие продукты при температуре выше 60°С;

6) + 50°С – +15°С – интервал наилучшего роста бактерий; быстро охлаждайте продукты через этот интервал температур;

7) + 4°С – некоторый рост бактерий;

8) — 1°С – рост бактерий незначителен;

9) -20°С – хранение замороженных продуктов;

10) — 25°С и ниже – быстрая заморозка продуктов, но не следует забывать, что и в холодильнике когда-нибудь портится пища.

ПРИЧИНЫ ЗАРАЖЕНИЯ ПРОДУКТОВ

Повсюду нас окружают бактерии, дрожжи и плесневые грибки в воздухе, на нашем теле и на пище. Отдельные организмы нельзя видеть невооружённым глазом, но в больших количествах они становятся видимыми, как, например, плесень на томатном соусе.

Когда мы замечаем на хлебе серо-жёлтые пятна плесени, – немедленно нужно выбросить весь хлеб, так как она проникает в глубину до 10 см. Если запах пищи неприятен, никогда нельзя есть эту пищу.

Бактерии – это одноклеточные организмы; по отдельности не видимые без помощи микроскопа. Большинство бактерий под микроскопом выглядят как шарики (кокки) или палочки (бациллы). Первые обычно имеют диаметр 0,5-1 микрон, и такова же толщина вторых. Длина палочек обычно равна 3-5 микрон, но может достигать и 80 микрон. Большинство палочек и некоторые кокки мобильны (способны передвигаться в жидкости). Механизм их размножения несложен. Кокки делятся по диаметру, а палочки по длине, образуя две новые клетки. При оптимальных условиях деление происходит примерно каждые 20 минут. При такой скорости за семь часов одна бактерия может произвести 2 млн. потомков.

Факторы, влияющие на рост, включают, главным образом, источники питания, влажность и температуру. Вид бактерий определяется по потребляемой ими пище и составу выделяемых ими веществ.

Температура влияет на скорость роста. Для каждого вида бактерий существует максимальная температура, ниже которой рост и размножение бактерий не происходит. Но они не погибают – при повышении температуры рост и размножение возобновляются. Существует также максимальная температура, и если поддерживать её достаточно долго, бактерии погибают.

Для уничтожения бактерий влажный жар более эффективен, чем сухой. Пар более эффективен, чем горячая или кипящая вода; чтобы уничтожить бактерии, их следует выдержать при высокой температуре некоторое время, так как они погибают не мгновенно.

Нормальные клетки гибнут быстрее, чем споры. Из 10 тыс. бактерий за 5 минут нагревания гибнут 9/10, а 1/10, то есть 1000 бактерий выживут. Ещё через 5 минут из оставшейся тысячи выживет только сотня, а ещё через 5 минут – 1/10 из сотни.

ЗАВИСИМОСТЬ БАКТЕРИЙ ОТ…

Приготовление пищи (74-100°С) – большинство бактерий погибают за несколько минут.

Хранение горячей пищи (64-74°С) – бактерии не размножаются, и большинство их выживают.

Опасная зона (5-60°С) – бактерии быстро размножаются. Оставляйте пищу при данном диапазоне температур лишь на самое короткое время.

Хранение продуктов (0-5°С) – незначительный рост бактерий. Безопасные температуры для хранения в течение недолгого времени.

Неглубокое замораживание (-18-0°С) – бактерии не размножаются, но выживают.

Хранение в морозильной камере (ниже -18°С) – бактерии не растут, хотя большинство выживает. При такой температуре хранят замороженные продукты.

Наиболее часто вызываются бактериями группы сальмонелла. Они вызывают типичные симптомы: боль в животе, рвоту, понос и повышение температуры. Инкубационный период продолжается от нескольких часов до нескольких дней. Болезнь распространяется и передаётся через фекалии и мочу больных или носителей, а также воду и пищу, заражённые прямо или косвенно людьми, мухами, или грызунами. Другие пищевые отравления включают тиф, паратиф, шигеллу, стафилококк.

ЧТО ВЫЖНО ЗНАТЬ О ХОЛОДИЛЬНИКЕ

1. Старайтесь, чтобы продукты, помещаемые в холодильник, были, по возможности, чистыми. Овощи следует промыть, а банки и упаковки протереть со всех сторон.

2. Следите, чтобы остатки разлитой пищи, особенно молока или сливок, своевременно вытирались чистой тряпкой.

3. Берите продукты только чистыми руками.

4. Регулярно мойте свой холодильник.

5. Холодильник предназначен для портящихся продуктов. Не используйте его в качестве дополнительного кухонного шкафа.

6. Остудите горячие блюда перед тем, как убрать их в холодильник.

7. Следите за состоянием холодильника, включая внутреннее освещение, плотное закрытие дверцы и т. п.

Правило: мы не должны болеть от пищи!

Температура.Следует различать 1) температурные условия, при которых микроорганизмы растут и размножаются и 2) температурные границы, при которых микроорганизмы остаются живыми. Понятно, что во втором случае диапазон температур шире.

1) В зависимости от температурных условий, которые требуют мик­роорганизмы для своего роста и размножения, различают три группы: психрофилы, растущие при низкой температуре, мезофилы — при сред­ней, и термофилы — при высокой температуре

Для психрофилов оптимальная температура для роста 10-15°С. ми­нимальная 0-5°С, максимальная 25-30°С. Большинство из них свободноживущие и паразиты холоднокровных животных, по есть и патогенные для человека, например, иерсинии, псевдомонады. Они разм­ножаются при температуре бытового холодильника и более вирулент­ны при низких температурах.

Мезофилы размножаются преимущественно в организме теплок­ровных животных и человека. Оптимальная температура для их роста 30-37°С, максимальная 43-45°С, минимальная 15-20°С. Большинство па­тогенных микроорганизмов относятся к мезофилам. В окружающей среде они обычно не размножаются, но могут сохраняться живыми.

Для термофилов оптимальная температура для роста 50-60°С, ми­нимальная равна 45°С максимальная 90°С. Термофильные бактерии живут в юрячей воде гейзеров. Они не размножаются в организме че­ловека.

2) Температурные зоны гибели микроорганизмов шире, чем тем­пературы, при которых они могут расти.

К низким температурам микроорганизмы более устойчивы. Мно­гие из них переносят замораживание. Холерный вибрион, сальмонел­лы, кишечная палочка могут сохраняться во льду. Особенно устой­чивы к низким температурам споры бактерий и вирусы. В то же время есть виды микробов, не переносящих температуры ниже 20°С: менингококки, гонококки, возбудители коклюша, сифилиса.

Жизнедеятельность бактерий характеризуется ростом —формированием структурно-функциональных компонентов клетки и увеличением самой бактериальной клетки, а также размножением — самовоспроизведением, приводящим к увеличению количества бактериальных клеток в популяции.

Бактерии размножаются путем бинарного деления пополам,реже путем почкования. Актиномицеты, как и грибы, могут размножаться спорами. Актиномицеты, являясь ветвящимися бактериями, размножаются путем фрагментации нитевидных клеток.

Грамположительные бактерии делятся путем врастания синтезирующихся перегородок деления внутрь клетки, а грамотрицательные — путем перетяжки, в результате образования гантелевидных фигур, из которых образуются две одинаковые клетки.

Размножение бактерий в жидкой питательной среде. Бактерии,засеянные в определенный, не изменяющийся объем питательной среды, размножаясь, потребляют питательные элементы, что приводит в дальнейшем к истощению питательной среды и прекращению роста бактерий. Культивирование бактерий в такой системе называют периодическим культивированием, а культуру —периодической. Если же условия культивирования поддерживаются путем непрерывной подачи свежей питательной среды и оттока такого же объема культуральной жидкости, то такое культивирование называется непрерывным, а культура — непрерывной.

При выращивании бактерий на жидкой питательной среде наблюдается придонный, диффузный или поверхностный (в виде пленки) рост культуры. Рост периодической культуры бактерий, выращиваемых на жидкой питательной среде, подразделяют на несколько фаз, или периодов:

· фаза логарифмического роста;

· фаза стационарного роста, или максимальной концентрации бактерий;

· фаза гибели бактерий.

Эти фазы можно изобразить графически в виде отрезков кривой размножения бактерий, отражающей зависимость логарифма числа живых клеток от времени их культивирования.

Лаг-фаза (от англ. lag — запаздывание) — период между посевом бактерий и началом размножения. Продолжительность лаг-фазы в среднем 4—5 ч. Бактерии при этом увеличиваются в размерах и готовятся к делению; нарастает количество нуклеиновых кислот, белка и других компонентов.

Фаза логарифмического (экспоненциального) роста является периодом интенсивного деления бактерий. Продолжительность ее около 5-6 ч. При оптимальных условиях роста бактерии могут делиться каждые 20—40 мин. Во время этой фазы бактерии наиболее ранимы, что объясняется высокой чувствительностью компонентов метаболизма интенсивно растущей клетки к ингибиторам синтеза белка, нуклеиновых кислот и др. Затем наступает фаза стационарного роста, при которой количество жизнеспособных клеток остается без изменений, составляя максимальный уровень (М-концентрация). Ее продолжительность выражается в часах и колеблется в зависимости от вида бактерий,их особенностей и культивирования. Завершает процесс роста бактерий фаза гибели, характеризующаяся отмиранием бактерий в условиях истощения источников питательной среды и накопления в ней продуктов метаболизма бактерий.

Продолжительность ее колеблется от 10 ч до нескольких недель.

Интенсивность роста и размножения бактерий зависит от многих факторов, в том числе оптимального состава питательной среды, окислительно-восстановительного потенциала, рН, температуры и др.

Размножение бактерий на плотной питательной среде. Бактерии,растущие на плотных питательных средах, образуют изолированные колонии округлой формы с ровными или неровными краями (S- и R-формы; см. главу 5), различной консистенции и цвета, зависящего от пигмента бактерий.

Пигменты, растворимые в воде, диффундируют в питательную среду и окрашивают ее, например синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) окрашивает среду в синий цвет.

Другая группа пигментов нерастворима в воде, но растворима в органических растворителях. Так, колонии «чудесной палочки» имеют кроваво-красный пигмент, растворимый в спирте. И, наконец, существуют пигменты, не растворимые ни в воде, ни в органических соединениях.

Наиболее распространены среди микроорганизмов такие пигменты, как каротины, ксантофиллы и меланины. Меланины являются нерастворимыми пигментами черного, коричневого или красного цвета, синтезирующимися из фенольных соединений.

Меланины наряду с каталазой, супероксидцисмутазой и пероксидазами защищают микроорганизмы от воздействия токсичных перекисных радикалов кислорода.Многие пигменты обладают антимикробным, антибиотикоподобным действием.

Вид, форма, цвет и другие особенности колоний на плотной питательной среде могут учитываться при идентификации бактерий, а также отборе колоний для получения чистых культур.

В промышленных условиях при получении биомассы микроорганизмов с целью приготовления антибиотиков, вакцин, диагностических препаратов, эубиотиков культивирование бактерий и грибов осуществляют в ферментерах при строгом соблюдении оптимальных параметров для роста и размножения культур.

25) Определение понятий: асептика, антисептика, дезинфекция, стерилизация.

Асептика— комплекс мероприятий, направленных на предупреж­дение попадания микробов в рану, или в пробирку с питательной сре­дой, в ампулу с лекарственным средством и т.д.

Антисептика— способ обеззараживания ран, операционного поля, рук хирурга, а также воздействие на инфекцию в организме пациента с помощью химических веществ — антисептиков.

Дезинфекция— уничтожение патогенных микробов в окружающей среде и различных объектах с целью прервать путь передачи и распро­странения инфекционного заболевания. Для дезинфекции используют химические вещества, лучевые и другие воздействия.

Стерилизация— процесс, направленный на полное уничтожение всех микроорганизмов в каком-либо объекте.

26) Стерилизация высокой температурой. Назвать методы и дать их характеристику: аппарат, режим, материалы.

Прокаливание на огне.Это надежный метод стерилизации, но он имеет ограниченное применение из-за порчи предметов. Таким спосо­бом стерилизуются бактериологические петли.

Стерилизация паром под давлением (автоклавирование). Наиболее универсальный метод стерилизации. Проводится в автоклаве — водо-паровом стерилизаторе. Принцип действия автоклава основан на за­висимости температуры кипения воды от давления.

Питательные среды, содержащие сахара, нельзя стерилизовать при 1 атм., так как они карамелизуются, поэтому их подвергают дробной стерилизации текучим паром, или автоклавированнию при 0,5 атм.

Для контроля режима стерилизации применяются биологический и физический методы. Биологичесжй метод основан на том, что од­новременно со стерилизуемым материалом помещают споры Bacillus stearothermophilus, которые погибают при 121°С за 15 минут. После проведения стерилизации споры не должны дать рост на питательной среде. Физический метод основан на применении веществ, имеющих определенную точку плавления, например, серу (119°С), бензойную кислоту (120°С). Запаянные трубки, содержащие вещество в смеси с сухим красителем (фуксин) помещают в автоклав вместе со стерилизу­емым материалом. Если температура в автоклаве достаточна, веще­ство расплавится и окрасится в цвет красителя.

Стерилизация текучим паром_проводится в аппарате Коха или в автоклаве при незавинченной крышке и открытом выпускном кране. Воду в аппарате нагревают до 100°С. Образующийся пар проходит через заложенный материал и стерилизует его. Однократная обработка при 100°С не убивает споры. Поэтому применяют дробный метод сте­рилизации — 3 дня подряд по 30 минут, в промежутках оставляя на сут­ки при комнатной температуре. Прогревание при 100°С вызывает теп­ловую активацию спор, вследствие чего они прорастают до следующе­го дня в вегетативные формы и погибают при втором и третьем про­гревании. Вследствие этого стерилизация текучим паром могут под­вергаться только питательные среды, т.к. для прорастания спор необ­ходимо наличие питательных веществ.

Для материалов, разрушающихся при 100°С (например, сыворот­ки, питательные среды, содержащие белок) применяют другой вид дроб­ной стерилизации — тиндализацию. Стерилизуемый материал прогревают на водяной бане при 56-60°С в течение 5-6 дней подряд — в первый день в течение 2 часов, в остальные дни по 1 часу.

52. Влитяние температуры на микроорганизмы.

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.

Витальная температурная зона, в пределах которой осуществляется активная жизнедеятельность микроорганизмов, за некоторым исключением, укладывается в рамки от 0o до 50-60o С. Нижняя граница активной жизнедеятельности микроорганизмов лимитируется, прежде всего, капельно-жидкой водой, постоянным потоком которой в клетке поддерживается трехмерность белковых молекул и других структурных носителей жизни и протекающие процессы ассимиляции и диссимиляции. Поэтому кристаллизация воды в омывающих жидкостях и клетках служит критическим порогом их жизни. Однако, если верхний порог витальной зоны, который определяется тепловой коагуляцией белков, довольно узок, то нижняя граница зоны жизнедеятельности более широка и «размыта», вследствие многих прямых и косвенных адаптаций к сохранению части воды в жидком состоянии, выработавшихся у организмов в процессе эволюции. Судя по многочисленным фактам выживания микроорганизмов после глубокого охлаждения, холод не нарушает органических соединений, и при нагревании микробные тела возвращаются к жизни.

По отношению к температурным условиям микроорганизмы разделяют на мезофильные, психрофильные и термофильные (см.рис1). Деление бактерий на указанные группы довольно условно, так как температурные диапазоны их роста значительно перекрываются.

Температура — важнейший фактор для развития микроорганизмов. Для каждого из микроорганизмов существует минимум, оптимум и максимум температурного режима для роста. По этому свойству микробы подразделяются на три группы:

Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, но не убивают их. В охлажденных пищевых продуктах рост микроорганизмов замедленно, но продолжается. При температуре ниже О °С большинство микробов прекращают размножаться, т.е. при замораживании продуктов рост микробов останавливается, некоторые из них постепенно отмирают. Установлено, что при температуре ниже О °С большинство микроорганизмов впадают в состояние, похожее на анабиоз, сохраняют свою жизнеспособность и при повышении температуры продолжают свое развитие. Это свойство микроорганизмов следует учитывать при хранении и дальнейшей кулинарной обработке пищевых продуктов. Например, в замороженном мясе могут длительно сохраняться сальмонеллы, а после размораживания мяса они в благоприятных условиях быстро накапливаются до опасного для человека количества.

Как быстро могут бактерии умножаться в пище?

Видео дня

Бактериальный отдел

Размер бактерий

Факторы роста

Бактерии на пищу не будут автоматически расти. Вместо этого у них должна быть правильная среда, которая способствует росту. Минимизируя эти факторы, вы можете предотвратить рост бактерий, которые могут привести к болезни. Одним из примеров является температура. Чем жарче окружающая среда, тем вероятнее, что бактерии будут расти. По данным FDA, у бактерий менее вероятно, что они вырастут ниже 40 градусов по Фаренгейту и выше 140 градусов по Фаренгейту. Питательные вещества — еще один фактор. Бактерии любят есть белок, что означает, что такие продукты, как мясо, птица, яйца, молочные продукты и морепродукты, могут быть питательной средой для бактерий. Влага также размножает бактерии. Сухие продукты с меньшей вероятностью способствуют росту бактерий.

Советы

Чтобы бактерии быстро размножались, важно хранить пищу в безопасной зоне для таких температур, как в холодильнике или морозильнике. Приготовление пищи настолько тщательно, насколько возможно, может привести к высокой температуре бактерий, убивая их.Выход из пищи более двух часов может привести к размножению бактерий на опасный уровень. Сохранение рук и поверхностей варочных поверхностей может также уменьшить вероятность того, что бактерии будут переданы. Санитарные поверхности с отбеливателем или горячей водой могут убивать бактерии и уменьшать загрязнение.

Благоприятная температура для размножения бактерий в пище

Кроме состава питательной среды, рост бактерий сильно зависит от условий окружающей среды, поэтому эти условия нужно строго контролировать. Микроорганизмы лучше растут при определенных температурах и рН, и они чувствительны к ряду факторов, таких как концентрация кислорода и интенсивность света. Оптимальными являются условия, при которых обеспечивается самое короткое время генерации. Каждый вид микроорганизмов приспосабливается к определенным условиям окружающей среды.

Температура и рост бактерий

Требования к температуре у разных микроорганизмов существенно различаются, поэтому от температуры во многом зависит, какие микроорганизмы вырастут в определенных условиях. Влияние температуры легко объяснить, если рассмотреть действие температуры на ферменты. Все клетки содержат ферменты, и скорость работы ферментов, а следовательно, и скорость реакций и роста клетки, зависит от температуры. Для каждого данного микроорганизма есть оптимальная температура, при которой он лучше всего растет, а также диапазон температур, вне которого он расти не может. Верхним пределом обычно является температура, при которой начинается денатурация некоторых жизненно важных белков. Границы оптимальных температур сильно варьируют: от 0—5 °С для некоторых бактерий, обитающих в полярных областях океанов, до 70 °С и выше — для бактерий, живущих в горячих источниках или гниющих растительных остатках, таких как компост и силос, где температуры могут быть достаточно высокими. Некоторые глубоководные бактерии, живущие в вулканических кратерах, на дне океана или вблизи них, выживают при 118 °С.

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

Рн и рост бактерий

Как и в случае температуры, каждый вид имеет свой собственный минимум, максимум и оптимум рН, при котором он растет. Для большинства бактерий оптимум находится в области рН 7 (нейтральное значение рН). Микроорганизмы, которые хорошо растут в кислой среде, такие как бактерии, продуцирующие уксус, называются ацидофилами, тогда как растущие в щелочной среде бактерии относятся к алкалофилам. Большинство дрожжей может расти в кислой среде с оптимумом рН 4,5-5,0- Плесневые грибы предпочитают слабокислые условия.

Концентрация кислорода и рост бактерий

Кислород необходим для аэробного дыхания. В зависимости от потребностей в кислороде микроорганизмы можно разделить на следующие группы:
1. Облигатные аэробы. Микроорганизмы, которые могут расти только в присутствии кислорода, например Mycobacterium tuberculosis — бактерия, вызывающая туберкулез, плесневые грибы, такие как Penicilli-um, водоросли и большинство простейших. Облигатными аэробами являются большинство бактерий и грибов.
2. Факультативные аэробы. Микроорганизмы, которые используют кислород, если он доступен, но в его отсутствие могут расти и анаэробно, например, Е. coli и многие другие бактерии, дрожжи, некоторые простейшие.
3. Облигатные анаэробы. Микроорганизмы, которые выживают только в анаэробных условиях, например в кишечнике или рубце жвачных животных. К ним относятся Clostridium tetani, обитающий в почве и вызывающий столбняк, и Clostridium botulinum, обнаруживаемый иногда в богатых белком (например, мясных) консервах и являющийся возбудителем ботулизма — тяжелой формы пищевого отравления, часто приводящего к смертельному исходу.
4. Микроаэрофилы. Микроорганизмы, которые лучше всего растут при более низких, чем в воздухе, концентрациях кислорода. К ним относится, например, Lactobacillus, обнаруживаемый в молоке.

Ионный, осмотический баланс и рост бактерий

Когда клетка находится в растворе, более концентрированном, чем ее внутреннее содержимое, она обычно теряет воду путем осмоса. Тем не менее существуют галофилы — организмы, которые приспособились к жизни при высоких концентрациях соли, например в Большом Соленом озере в Америке, Мертвом море в Израиле и соляных топях. Примером галофила является Halobacterium. И наоборот, если простейшие не имеют сократительной вакуоли, которая собирает избыток воды и удаляет его, они разбухают и лопаются в разведенной среде, поскольку не имеют клеточной стенки. При этом важное значение имеет также правильный баланс ионов.

Существует целый ряд факторов, которые оказывают существенное влияние на рост и развитие всех бактерий. Среди основных причин можно назвать:

• температуру;
• химический состав среды;
• кислотность (уровень , pH);
• влажность;
• свет.

Изменение какого-либо одного или целого ряда условий может подавить или ускорить развитие бактерии, заставить ее подстроиться под новую среду обитания или привести к гибели.

Основные понятия

Для прокариотов понятия роста и развития почти тождественны. Под ними понимается то, что в процессе жизнедеятельности отдельный микроорганизм или группа бактерий синтезируют клеточный материал (белок, ДНК, РНК), за счет чего происходит увеличение цитоплазматической массы. Рост продолжается еще некоторое время, пока клетка не становится способной к размножению, и тогда развитие бактерий останавливается.

Размножение характеризуется способностью к самовоспроизведению. Результатом этого процесса является увеличение числа микроорганизмов на единицу объема, то есть происходит рост популяции.

Все вещества и структуры клетки могут расти и развиваться пропорционально. В этом случае микробиологи говорят о сбалансированном росте. Он таковым не является, если изменяются особенности среды. Тогда начинают преобладать определенные продукты метаболизма, а выработка других веществ прекращается. Зная о такой закономерности, ученые делают процесс роста намеренно несбалансированным, чтобы производить синтез полезных соединений.

Жизненный цикл бактериальной клетки

Деление клетки микроорганизма, за счет которого и осуществляется размножение, характеризуется достаточно коротким временным циклом. На скорость образования колонии микробов оказывают влияние все перечисленные выше факторы. В достаточно питательной среде с нужным уровнем pH и при оптимальной температуре время генерации может составлять от 20 минут до получаса. В проточной воде цикл развития может сокращаться до 15–18 минут.

Идеальные условия, гарантирующие такой быстрый рост, достаточно редко встречаются: питание в нужном объеме отсутствует, мешают накапливающиеся продукты распада. Если бы воплотился в жизнь сценарий с возникновением наилучших условий для цикла размножения бактерий, то за сутки только одна клетка кишечной палочки образовала бы обширную колонию весом в несколько десятков тысяч тонн!

Рост микроорганизмов исследовался в условиях замкнутых резервуаров, где, находясь в воде, бактерии не сразу начинали развиваться и размножаться. Только попав в питательную среду, они некоторое время приспосабливались к новым условиям. Размножение проходило постепенно, пока не стало спадать и не прекратилось вовсе. Эти наблюдения позволили выделить некоторые фазы развития, складывающиеся в общий жизненный цикл существования бактерий.

1. Исходная фаза характеризуется отсутствием роста и деления клеток. Идет процесс адаптации (от 1 до 2 часов).
2. Период интенсивного роста получил название лаг-фаза. Начинается деление клеток, но пока очень медленно. Продолжительность этого этапа развития индивидуальна у различных видов бактерий. К тому же на время ее протекания оказывают влияние условия среды.
3. Для третьей фазы характерно начало интенсивного размножения, скорость которого возрастает по экспоненте.
4. Период генерации начинает увеличиваться к началу четвертой фазы. Но питательная среда истощается, в ней растет концентрация продуктов обмена. Скорость размножения снижается, а некоторые клетки погибают.
5. Этой фазе цикла свойственно сохранение знака равенства между вновь появляющимися клетками и количеством погибших микроорганизмов. Популяция продолжает ненамного увеличиваться.
6. Шестая и седьмая фазы завершают цикл развития. Это время отмирания клеток, число погибающих начинает доминировать.
7. На финальной восьмой стадии цикл жизни бактерий завершается. Скорость отмирания уменьшается, но под воздействием неблагоприятных факторов среды гибель продолжается.

Описанные стадии соответствуют непроточной культуре бактерий. Чтобы рост не замедлялся, в среду постоянно можно вводить новые порции питательных веществ, выводя из нее продукты обмена. Это позволяет добиться того, чтобы нужные микроорганизмы постоянно находились в периоде развития. Такой принцип проточного культивирования микроорганизмов используется, например, в аквариуме.

Влажность как необходимое условие жизнедеятельности микроорганизмов

Для роста и развития бактериям нужно, чтобы уровень влажности в среде их обитания поддерживался на определенном уровне. Воде отводится важная роль при осуществлении обмена веществ, она помогает поддерживать нормальное осмотическое давление в клетке бактерии, делает ее жизнеспособной. Поэтому почти все прокариоты влаголюбивы, а падение этого показателя до значения ниже 20% относят к деструктивным для роста факторам.

Чем меньше воды содержится в среде, тем пассивнее идет процесс размножения. На продуктах питания это утверждение проверяется легче всего: сухими они хранятся гораздо дольше. Но такой способ обработки и хранения не является универсальным. Сушка задерживает рост некоторых бактерий и микробов, но есть и те, кто сохранит свою дееспособность.

Влияние кислотности среды на жизнеспособность бактерий

Кислотность среды относят к одному из важнейших показателей для роста и развития микроорганизмов. Ее обозначают символом pH и рассматривают в интервале от 0 до 14. Кислым средам соответствуют значения от 0 до 6, для щелочных показатель колеблется от 8 до 14, а нейтральной точкой считается уровень pH 7,07. Оптимумом для развития микроорганизмов являются цифры, характеризующие нейтральную среду.

Интервал pH от 1 до 11 – это предельные показатели, при которых удалось выжить некоторым бактериям. Но в основной массе их рост прекращается при уровне кислотности, равном 4. Если значение pH определяется как 9, то практически все известные микроорганизмы перестают размножаться. То есть для развития и роста бактерий важно, чтобы кислотность находилась в рамках от 4 до 9.

Существует вид прокариотов, для которых жизненно важно, чтобы pH как можно больше соответствовал кислым средам. Их называют ацидофильными и относят к виду молочнокислых бактерий. Когда они оказываются в молоке, то начинают перерабатывать содержащиеся в нем углеводы в молочную кислоту. Они являются важными участниками процесса получения пробиотических продуктов.

Полезные свойства молочнокислых ацидофильных микроорганизмов используются и для того, чтобы создать лекарственные препараты. Они оказывают благотворное влияние не только на функцию кишечника, но и помогают справиться с рядом других заболеваний. Понижение уровня pH с целью сохранения заготовок на зиму использует каждая хозяйка. Добавление уксуса создает кислую среду, в которой патогенные микроорганизмы не выживают.

Для некоторых молочнокислых бактерий в процессе роста и развития характерен синтез кислоты в таком большом количестве, что pH падает до критического уровня, и они прекращают развиваться или погибают. Встречаются и настоящие рекордсмены по выживанию и успешному функционированию в кислых средах. Так, при оптимальном значении pH, равном 2,5, молочнокислая ацидофильная бактерия Thiobacillus thooxidans может развиваться при показателе кислотности 0,9.

Что происходит с микроорганизмами во время бактерицидной фазы?

Если бактерии при идеальных условиях способны очень быстро развиваться, то почему, например, в только что полученном молоке их рост некоторое время не происходит? Среда достаточно благоприятная, и даже асептические условия доения не исключают наличие большого числа микроорганизмов. Но в свежем молоке имеются лактенины – бактерицидные вещества, способные определенный период времени сдерживать развитие бактерий.

Действие лактенинов настолько сильно, что многие микроорганизмы не просто замедляют рост, но и погибают. Период их действия, названный бактерицидной фазой, постепенно заканчивается. Это зависит от начального количества бактерий в молоке и повышения температуры продукта. Влияние лактенинов может продолжаться от 2 до 40 часов. Бактерицидную фазу стараются продлить и молоко охлаждают. По ее истечении рост микробов и бактерий возобновляется.

Даже если изначально в молоке было небольшое количество молочнокислых микроорганизмов, то они постепенно начинают преобладать. И для того чтобы предотвратить скисание и избавиться от вредных бактерий, применяют тепловые способы обработки. Нагрев, кипячение и другие виды тепловой обработки относят к еще одному способу устранения нежелательной микрофлоры в продуктах. И можно назвать еще одну важную составляющую среды, оказывающую влияние на рост и развитие бактерий, – температуру.

Чего боятся мезофилы?

Особенности строения бактерий исключают у них наличие механизмов, которые могли бы регулировать температуру. Поэтому они очень зависят от того, насколько охлаждается или нагревается среда их обитания. По температурным предпочтениям прокариотов принято делить на:

• Психрофилов – любителей низких показателей (диапазон от 0 до 35°C, оптимум 5–15°C).
• Термофилов – они предпочитают высокие температуры (40–80°C допустимые условия для существования, но оптимальный показатель от 55 до 75°C).
• Мезофилов. К ним относят большинство бактерий, в том числе и болезнетворных. Их рост и развитие требуют температуры в 30–45°C. Диапазон для их выживания гораздо шире (от 40 до 80°C), но только при оптимуме жизнедеятельность протекает наиболее активно.

Прямое влияние повышения или понижения температуры на развитие микрофлоры помогает бороться с ее присутствием на продуктах. Особое значение эта мера обработки приобретает в рамках предотвращения ботулизма.

Clostridium botulinum, или Еще один повод для тщательной тепловой обработки продуктов

В процессе роста и развития некоторые микроорганизмы способны производить особо опасные для здоровья человека вещества – токсины. Бактерия Clostridium botulinum является причиной возникновения ботулизма, при котором наиболее вероятен летальный исход. Выделяют две разновидности существования бактерии:

Вегетативный вариант ботулизма не так опасен. Микроорганизм с такой формой существования погибает уже после того, как продукт подвергся кипячению в течение 5 минут. А вот споры ботулизма погибнут только после пятичасовой обработки, при этом температура должна достигать определенной отметки. Споры – это своеобразные защитные оболочки, которые сохраняют дремлющую бактерию длительное время. Спустя несколько месяцев происходит их прорастание, и ботулизм «просыпается».

Споры надежно хранят свой ценный груз и в условиях холода, и под действием ультрафиолета. Критической окажется температура в 80°C для вегетативной разновидности ботулизма и более длительная обработка при 120°C для споровой формы. Эти условия не всегда соблюдаются хозяйками при консервировании заготовок, поэтому заразиться можно и от неправильно приготовленных домашних консервов.

Для ботулизма свойственны следующие первые признаки:

• боли в центральной части живота;
• приступы диареи (от 3 до 10 раз в сутки);
• головная боль;
• чувство слабости, недомогание и быстрая утомляемость;
• периодическая рвота;
• высокая температура тела (до 40°С).

Начало ботулизма несколько реже, но все-таки может сопровождаться расстройством зрения, расплывчатым видением предметов, наличием тумана или мушек перед глазами и не проявлявшейся ранее дальнозоркостью. Дыхательные сбои и затрудненное глотание – еще один возможный симптом.

Осложнения ботулизма проявляются в виде вторичных бактериальных инфекций, например, пневмонии, пиелонефрита, сепсиса, гнойного трахеобронхита. Может развиваться аритмия, происходит поражение миозитом икроножных и бедренных мышц. Болезнь протекает около трех недель, а в результате грамотного и своевременного лечения ботулизма восстанавливаются утраченные функции зрения, дыхания и возвращается способность глотать.

Как бактерии размножаются в еде?

Любые продукты, употребляемые человеком в пищу, имеют собственную микрофлору. Ее можно разделить на два вида:

• специфическую – это микроорганизмы, которые были добавлены намеренно для того, чтобы придать определенные вкусовые или ароматические качества;
• неспецифическую – ее составляют бактерии, попавшие на продукт случайно (не был соблюден санитарный режим на производстве или в магазине, нарушались сроки хранения, правила обработки).

При этом разные представители болезнетворных прокариотов предпочитают свой определенный тип продуктов. Сальмонеллы, например, заядлые любители яиц, мяса и молока. Опасность заражения заключается в том, что в чистоте продукта нельзя убедиться по его внешнему виду. Сальмонеллы в зараженном мясе, субпродуктах или фарше никак не меняют их цвет, вкус или запах. Если приготовленные из такого сырья блюда не пройдут правильную тепловую обработку, то заболевание неизбежно.

Палочкам сальмонеллы для развития нужна температура в 37°C, спор и капсул они не образуют, но к условиям внешней среды весьма устойчивы. Даже в охлажденном до 0°C мясе они способны выживать до 140 суток. При этом способность к делению не утрачивается. В открытых водоемах сальмонеллы останутся жизнеспособными около 4 месяцев, а в яйцах птиц примерно год. Большая часть штаммов способна выживать после воздействия антибиотиков и дезрастворов.

Сальмонеллы, служащие возбудителями инфекции, чаще всего живут в организме сельскохозяйственных животных. Болезнь у коров, лошадей, овец, свиней или птиц протекает без симптомов. Возбудители выделяются вместе с мочой, слюной, испражнениями и слизью из носа, но люди заражаются чаще всего через молоко, мясо или яйца (пищевой способ). Сальмонеллы могут передаваться и от уже заболевшего человека (контактно-бытовой путь передачи).

Мясо птиц или животных может быть заражено во время транспортировки или обработки. Чтобы сальмонеллы не стали причиной заболевания, в домашних условиях можно только соблюдать простые правила профилактики любых кишечных инфекций.

• качественная обработка мяса, рыбы, яиц и молока;
• покупка мясных полуфабрикатов, необработанной продукции с частных фермерских хозяйств только при наличии заключения СЭС о безопасности;
• выполнение правил личной гигиены;
• отдельный инвентарь для разделки сырых и вареных продуктов поможет не стать носителями сальмонеллы.

Со стороны фермерских хозяйств и соответствующих надзорных органов должен вестись постоянный мониторинг условий содержания животных, их здоровья и качества продукции (особенно мяса) на выходе.

Болезнь протекает следующим образом. Палочки сальмонеллы попадают в пищеварительный тракт. В верхних отделах кишечника они уничтожают часть полезной микрофлоры, затем начинают размножаться в тонкой кишке. При этом нарушается работа этого отдела ЖКТ, страдает перистальтика. Затем болезнь переходит в острую форму, начинается интоксикация организма, обезвоживание, судороги и острая почечная недостаточность. Так что недооценивать сальмонеллез весьма опрометчиво.

Как добиться сохранения численности популяции микроорганизмов в аквариуме

Как уже упоминалось, в воде численность бактерий может резко увеличиваться. И не всегда это полезная микрофлора. Чтобы рыбы и растения в аквариуме не болели, а вода оставалась чистой и незамутненной, существуют специальные препараты, помогающие функционировать полезным микроорганизмам или содержащие нужные бактерии.

Аквариумисты стремятся к тому, чтобы в водной среде всегда присутствовали простейшие, отвечающие за азотный цикл. Препараты, направленные на поддержание такой микрофлоры, отвечают за то, чтобы в воде аквариума восполнялись природные ферменты и коллоиды. Поврежденные или больные микроорганизмы при наличии такой поддержки приходят в норму и возвращают свои утраченные способности.

Препараты, улучшающие состояние воды в аквариуме, расщепляют органические вещества, останавливают размножение и рост водорослей. Есть и такие растворы, которым под силу восстановить кислотность и поддерживать ее на нужном уровне. Но они будут эффективны только в том случае, если аквариум не находится в запущенном состоянии, а фильтрующие материалы заменены новыми.

Ускорить переход азота в простую форму, снизить жесткость воды также под силу специальным препаратам. Создаваемое ими в аквариуме биологическое равновесие гарантирует, что скорость образования продуктов жизнедеятельности будет равна скорости их выведения. А в незагрязненной отходами воде охотно развиваются и функционируют полезные бактерии.

Так называемые стартовые микроорганизмы содержатся в препаратах в состоянии покоя. Как только они оказываются в аквариуме, то происходит их активизация. В воде они распространяются и преобразуют грунт в биофильтр высокой производительности. Другие виды бактерий для аквариума начинают перерабатывать нитриты и аммиак в нитраты. Так достигается высокое качество водной среды.

Концентрированные суспензии весьма эффективно работают в аквариуме, популярными являются препараты брендов:

Развитие и рост бактерий можно сделать контролируемым процессом, поэтому знания о факторах, влияющих на эти процессы, так важны. И вовсе не нужно быть узконаправленным специалистом, чтобы интересоваться жизнедеятельностью микроорганизмов – их гарантированное присутствие повсюду позволяет грамотно применять имеющуюся информацию в быту.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.