Микробиология ,санитария и гигиена в пищевом производстве

Трансформация (превращение, перестройка) заключается в том, что некоторые бактерии при выращивании их в присутствии веществ, извлеченных из клеток родственных им видов или разновидностей, приобретают некоторые свойства последних. Пневмококки - возбудители воспаления легких - имеют несколько разновидностей. Когда к неболезнетворной бескапсульной разновидности прибавили убитые микробные тела болезнетворной разновидности, имеющей капсулу, и ввели эту смесь белым мышам, то белые мыши, вопреки ожиданию, погибли и из крови их была выделена болезнетворная капсульная разновидность (Ф. Гриффитс, 1928). Контрольные мыши, получившие только убитые микробные тела, не заболели. Таким образом, в организме мышей неболезнетворный пневмококк приобрел свойства болезнетворного, хотя и убитого, пневмококка. Это свойство стало наследственно закрепленным. После больших исследований было найдено, что эта наследственная изменчивость была вызвана ДНК убитых микробных тел болезнетворного пневмококка (О. Т. Эвери, 1944). В дальнейшем такие трансформации были получены при помощи одной только ДНК, полученной из микробных тел. Так же хорошо изучена трансформация устойчивости к антибиотикам - пенициллину, стрептомицину. Если ДНК, выделенную из антибиотиков устойчивых бактерий, добавить в культуру чувствительных к антибиотикам бактерий, то в культуре под влиянием ДНК некоторое количество клеток приобретает наследственную устойчивость к данному антибиотику. Активность ДНК, измеряемая в гаммах на 1 мл среды (v=10^-6 г), оказалась чрезвычайно высокой. Показана также возможность и межвидовой трансформации. Установление генетической роли ДНК имеет общебиологическое значение, так как позволило перейти к изучению различных биологических процессов на молекулярном уровне (синтез белка, нуклеиновых кислот, кодирование и др.).

Трансдукция - наследственно закрепленная передача признаков от одной бактерийной клетки (донора) другой клетке (реципиенту), не имеющей этих признаков, при помощи умеренного фага. Так наблюдалась передача свойств разлагать некоторые сахара, образовывать жгутики, споры, устойчивость к пенициллину. Это явление оказалось довольно распространенным среди бактерий. Некоторые созревающие частицы фага захватывают небольшие фрагменты ДНК бактерий, содержащие тот или иной признак, и передают их новой бактерийной клетке - хозяину. Предполагают, что генетический материал донорской клетки частично замещается генетическим материалом умеренного фага во время его пребывания в донорской клетке и этот материал затем фагом переносится в клетку-реципиент. Одновременно трансдуцируются один, реже два тесно сцепленных признака от одной бактериальной клетки к другой.

Конъюгация бактерий. Наличие конъюгации у бактерий наблюдалось некоторыми учеными давно. Но подробно она была изучена в последнее время. Существование конъюгации у бактерий впервые было доказано генетическим методом Ледербергом и Татум (1947). Конъюгация двух бактериальных клеток была обнаружена в электронном микроскопе. Клетки, из которых одна удлиненная - донор, а другая круглая и более крупная - реципиент, сближаются, между ними образуется мостик, по которому генетический материал донора переходит в клетку-реципиент. Был установлен односторонний перенос генетического материала донора, обозначаемого как F⁺ (мужского типа), в клетку-реципиент, обозначаемую знаком F^-(женского типа). Клетка-донор содержит особый фактор плодовитости, обозначаемый F-фактор. При скрещивании штаммов F^- и F^- рекомбинаций не образуется, они образуются при скрещивании штаммов F⁺ и F^- с частотой около 10⁶, т. е. очень незначительной.

В дальнейшем были найдены штаммы доноры F⁺ , которые при скрещивании с F^- образовывали рекомбинанты с очень большой частотой 10¹-10³. Такие штаммы обозначаются High, frecuency of recombination Hfr. - высокая частота рекомбинации АШ, ЭФ, ЭР. Эти штаммы очень облегчили работу по изучению конъюгации.

При конъюгации происходит медленный перенос генетических факторов бактериальной хромосомы  от донорской клетки в реципиентную в строгой последовательности их расположения в хромосоме донора. Количество перенесенных факторов зависит от продолжительности контакта клеток. Конъюгацию можно прекращать искусственно через различные промежутки времени путем встряхивания в особом смесителе, и таким образом можно определять, какие наследственные факторы и в какой последовательности расположены в хромосоме клетки. При помощи конъюгации оказалось возможным легко и более точно составить генетическую карту хромосомы бактерийной клетки.

 
Рис. 48. Электронная микрограмма  конъюгации кишечной палочки

Генетика вирусов  изучалась главным образом на фагах. Хромосому вируса представляет одна молекула ДНК или РНК, находящаяся  в белковой оболочке вируса. Основными  признаками фага, наиболее часто используемыми  в генетических исследованиях, являются: морфология бляшек на бактерийной культуре, способность фага реагировать с  определенными штаммами бактерий хозяев, чувствительность фага к физическим и химическим факторам, лизогения и др. Генетический обмен, скрещивание фагов осуществляется путем заражения одной клетки бактерии двумя генетически различными фагами. В потомстве фага, возникшем в зараженной клетке, обнаруживаются особи с признаками каждого родительского фага и особи с объединенными признаками обоих родителей. Генетический материал фага представляет собой линейно расположенные локусы отдельных признаков. Так были построены генетические карты фагов группы Т и кишечной палочки К-12.

В настоящее  время уже встал вопрос о дробимости гена, о его конечных размерах. Так, американец Бензер в опытах по детализации гена r11 фага Т4 разделил этот ген на два цистрона, которые состоят из более мелких единиц: реконов и мутонов. Реконом он считает минимальный участок хромосомы, способный к генетической рекомбинации. Мутон - минимальный участок хромосомы, изменение которого вызывает мутацию. Цистрон - функциональная единица. Он становится неактивным при мутационном повреждении входящего в его состав мутона или рекона. Бензер полагает, что если ген r11 состоит из 3000 нуклеотидов, то мутон его состоит всего из 7 нуклеотидов.

Практическая  задача генетики - направленное получение  микроорганизмов с полезными  для человека свойствами. Значение ее особенно наглядно на примере создания микробов высокопродуктивных культур, образующих антибиотические, физиологически активные вещества, дефицитные аминокислоты и пр. Лучшим методом для этого  является селекция мутантов, полученных при воздействии различных мутагенных факторов на исходные (дикие) штаммы. Процесс  выведения высокопродуктивных штаммов  состоит из многих ступенчатых этапов, состоящих из воздействия на культуру мутагенных факторов с последующим отбором наиболее продуктивного штамма. Этот мутантный штамм может еще подвергаться воздействию мутагенов с последующим отбором наиболее продуктивных мутантов. Так был получен советский штамм пенициллина "Новый гибрид 369", при выведении которого применялись гибридизация, ультрафиолетовые лучи, этиленимин и отбор. Этот штамм применяется на пенициллиновых заводах многих стран.

Во Всесоюзном институте антибиотиков в очень  короткий срок была увеличена во много  раз активность исходных штаммов  при помощи воздействия на них  ультрафиолетовых, рентгеновских лучей, химического соединения этиленимина и др. воздействий.

Круговорот в  природе :

Круговорот веществ в природе  — это повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ. Он складывается из отдельных процессов, которые не являются полностью обратимыми, так как происходят утрата отдельных  веществ, изменение состава и  т. д.

Огромную роль в круговороте  играют живые организмы. Они активно  участвуют в круговороте углерода, азота, кислорода и других элементов  и тем самым способствуют расщеплению  и синтезу органических веществ. Решающая роль в круговороте веществ  в природе принадлежит микроорганизмам.

В почве содержится небольшое количество соединений азота, а органические вещества, которые попадают в почву в  виде отмерших растений и животных, содержат азот, непригодный для питания  растений. Эти сложные органические азотсодержащие вещества в процессе жизнедеятельности микроорганизмов  переходят в более простые  соединения азота (например, аммиак), т. е. минерализуются. А простые вещества далее могут использоваться растениями для синтеза белков. Таким образом, в круговороте азота синтез осуществляется растениями и животными, а расщепление  происходит под действием микроорганизмов.

Микроорганизмы также играют важную роль в круговороте углерода в  природе. Они расщепляют различные  вещества, содержащие углерод, переводя их в диоксид углерода, который  является источником питания для  растений. Большое количество СО₂ усваивают зеленые растения в процессе фотосинтеза, образуя углеводы. Таким образом, жизнедеятельность микроорганизмов играет главную роль в минерализации углеродсодержащих органических соединений. Следовательно, можно утверждать, что в круговороте азота и углерода микроорганизмы занимают ведущее положение.

Микрофлора воздуха

Состав микрофлоры воздуха разнообразен и значительно  изменяется в зависимости от условий. Микроорганизмы в воздухе могут находиться только временно, так как в нем отсутствует необходимая питательная среда. Загрязнение воздуха микробами происходит из почвы, от животных, людей и растений. В воздухе могут находиться споры бактерий, грибов, дрожжи, различные микрококки и др. Воздух верхних слоев атмосферы, а также горный и морской воздух содержит очень мало микроорганизмов. В населенных местах их значительно больше, особенно в летнее время.

Количество  микроорганизмов в жилых помещениях зависит от их санитарно-гигиенического состояния, воздух считается чистым при содержании в 1 м³ не более 1500 бактерий и 16 стрептококков. Наиболее загрязняется воздух в помещениях при скоплении людей и плохой работе вентиляции.

Воздух может  служить фактором передачи респираторных  вирусных заболеваний (ОРВИ), гриппа, туберкулеза, дифтерии, стафилококковой инфекции и др. Патогенные микроорганизмы выделяются больными людьми или бактерионосителями при кашле, чихании и т. п.

В воздухе цехов  предприятий питания патогенные микроорганизмы должны отсутствовать, общее количество микробов в 1 м³ не должно превышать 100-500 бактерий. Микробная обсемененность воздуха значительно снижается при хорошей работе вентиляции, наличии бактерицидных фильтров для подаваемого воздуха, регулярной влажной уборке помещений. В холодных и кондитерских цехах рекомендуется использование бактерицидных ламп.

Микрофлора воды

В воде количество микроорганизмов значительно выше, чем в воздухе, так как многие из них способны жить и развиваться в воде. В 1 мл (см³) воды поверхностных источников может находиться до миллиона микробов. В артезианской воде микробов очень мало.

Поверхностные воды рек, озер, водохранилищ загрязняются сточными водами населенных пунктов, промышленных предприятий и животноводческих ферм. Микробное загрязнение воды возрастает также после обильных дождей и весеннего половодья. Проточные  водоемы (реки, каналы) обладают способностью к самоочищению, количество микробов ниже места загрязнения реки может  существенно не изменяться, а через  некоторое время чистота воды в реке восстанавливается.

Вода служит фактором передачи кишечных инфекций (дизентерии, холеры, брюшного тифа и  др.), возбудители которых попадают в нее со сточными водами. Многие патогенные микроорганизмы (холерный вибрион, возбудитель туберкулеза  и др.) могут сохраняться в воде до нескольких месяцев.

На предприятиях питания должна использоваться вода только питьевого качества, прошедшая  очистку и обезвреживание.

Микрофлора почвы

Почва — естественная среда микроорганизмов, принимающих  участие в круговороте веществ  в природе. Микробы из почвы попадают в воздух и воду.

В 1 г почвы  находится несколько миллиардов самых разнообразных микроорганизмов: гнилостные аэробные и анаэробные бактерии, азотфиксирующие, нитрофицирующие и другие бактерии, актиномицеты, грибы, простейшие. Особенно длительно в почве находятся споры бактерий и грибов. Наибольшее количество микробов содержится на глубине 5-10 см. Почвенные микроорганизмы осуществляют процесс минерализации органических отходов с образованием гумуса, обеспечивающего плодородие почвы.

Болезнетворные  микроорганизмы попадают в почву  с выделениями больных людей  и животных, с отбросами, с трупами  крыс и других животных. Возбудители  кишечных инфекций могут находиться в почве от нескольких дней до месяца, иногда дольше. Споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и газовой  гангрены могут сохраняться в  почве десятки лет. Загрязнение  продуктов болезнетворными микробами  из почвы представляет большую опасность  заболевания людей.

Микрофлора тела человека

Микробы проникают  в организм человека из воздуха, воды, пищи или от других людей через  так называемые «входные ворота инфекции»  — ротовую полость, поврежденную кожу или слизистые оболочки. Некоторые  из них обитают в организме  человека, не нанося ему вреда, а  другие необходимы человеку для нормальной жизнедеятельности. Так, например, микрофлора толстого кишечника участвует в  переваривании пищевых волокон, синтезирует некоторые витамины группы В, способствует защите организма  от патогенных микробов. Микрофлора кишечника  состоит из кишечных палочек, бифидумбактерий и многих других микроорганизмов. При нарушении состава микрофлоры развивается дисбактериоз, в кишечнике поселяются условно патогенные микроорганизмы и даже возбудители кишечных инфекций, поэтому работники предприятий питания сдают анализ на бактерионосительство.

В ротовой полости  микробов особенно много в так  называемом «зубном налете», там  могут обитать микрококки, стрептококки, стафилококки, дрожжи и др. Источником заражения продуктов золотистым стафилококком могут быть воспаленные  миндалины или десна, кариозные  зубы и другие воспалительные процессы в ротовой полости и горле. При поступлении на работу в кондитерский цех будущий работник должен проходить  предварительный осмотр у отоларинголога и стоматолога, сдавать мазок  из горла на носительство золотистого  стафилококка.