Спорообразование и образование капсулы

Спора является формой защиты бактерий от неблагоприятных условий, таких как нагревание и холод, присутствие дезинфектантов, отсутствие влаги или питательных веществ.

Только небольшое число видов бактерий образуют споры, наиболее известными из них являются Bacillus и Сlostridium. При неблагоприятных условиях эти микроорганизмы собирают вместе ядерное вещество и некоторые питательные резервы на одном участке клетки и образуют жесткое покрытие, защищающее ядерное вещество.

В процессе спорообразования родительская клетка может сохранять свою исходную форму или претерпевать некоторые изменения. В зависимости от места расположения спора бактериальная клетка может набухать по краям или в середине.При спорообразовании вегетативная часть бактериальной клетки отмирает. Эта клетка в конце концов растворяется, и спора высвобождается.

Спора прорастает в вегетативную клетку снова и начинает воспроизведение, когда условия вновь становятся благоприятными. Метаболизм в спорах не происходит. Они могут существовать годами в сухом воздухе и обладают большей по сравнению с бактериями сопротивляемостью химическим стерилизующим агентам, антибиотикам, сушке и ультрафиолетовому излучению. Они также обладают термоустойчивостью – 100%-ная уверенность в их гибели наступает лишь после нагревания спор в течение 20 минут при 120°С. Однако в вегетативном состоянии спорообразующие бактерии точно так же, как и другие бактерии, гибнут после кипячения при температуре 100°С в течение нескольких минут.

Некоторые бациллы и кокки окружены капсулой из очень развитой слизи. Хотя она не защищает их в такой же степени, как споры, она может обеспечить им некоторую защиту при высушивании. “Случайное” или “направленное” распространение подобных организмов в молоке делает его вязким и слизистым. В обоих случаях это явление придает молоку “липкость”.

Условия для бактериального роста

Питательные вещества

Бактериям для роста необходимы определенные питательные вещества. Потребность в них широко меняется в зависимости от рода бактерий. Основными источниками питания бактерий являются органические соединения, такие как белки, жиры и углеводы. Кроме того, для их роста и размножения в незначительных количествах необходимы микроэлементы и витамины.

Микроорганизмы, развивающиеся на мертвых органических остатках, называются сапрофитами, а те, которые существуют в живых организмах (в животных и растительных тканях), называются паразитами.

Круглые

Элипсоидные

Овальные

Цилиндрические

Почкообразные

Серпообразные

Сапрофиты – это микроорганизмы, живущие на мертвых органических остатках.

Паразиты – это микроорганизмы, живущие в живых животных и растениях.

Органические вещества, играющие роль материала для создания клеток, являются также и носителяминеобходимой энергии. Они должны быть водорастворимыми и иметь низкую молекулярную массу, то есть должны быть расщеплены до очень маленьких молекул, чтобы быть способными проходить через цитоплазматическую мембрану и усваиваться бактериями.

Следовательно, бактериям необходим доступ к воде.

В связи с этим нам необходимо ввести понятие “водная активность” а_w, означающая отношение давления водяных паров продукта к давлению паров чистой воды при одной и той же температуре.

При равенстве давления паров продукта и паров атмосферы наступает равновесие системы.

Давление пара находится в соответствии с содержанием воды, которое различно для разных пищевых продуктов в зависимости от относительных количеств свободной и связанной воды. Бактерии не могут развиваться нормально при а_w < 0,9. Для дрожжей этот показатель при прекращении их роста составляет < 0,88, а для плесеней < 0,8. Однако низкая величина а_w не подавляет ферментную активность микроорганизмов.

При получении сухого молока максимальное водосодержание различных его видов должно быть отрегулировано так, чтобы оно могло сохраняться в течение продолжительного периода времени без порчи. Это означает, что величина а_w должна быть меньше 0,8 (обычно ниже 0,2–0,3).

Микроорганизмы питаются при помощи секретирования ферментов в окружающий их питательный субстрат. Ферменты вызывают распад сложных нерастворимых веществ на простые растворимые вещества, способные пройти через оболочку клеток. Количество и типы ферментов, продуцируемых данным микроорганизмом, определяют, какие компоненты сырья и до какой степени он сможет разложить.

Некоторые микроорганизмы не обладают способностью выделять ферменты, вызывающие внеклеточный распад необходимых веществ. Они должны иметь дело с продуктами распада, созданными другими микроорганизмами. Такое взаимоотношение, которое обеим сторонам приносит выгоду, называется симбиозом. Процесс же, при котором один организм продуцирует вещества, оказывающие ингибирующее действие на другие организмы, называется антибиозом.

Прохождение веществ через цитоплазматическую мембрану

Бактериальные клетки могутподдерживать относительное внутреннее постоянство среды при изменяющихся внешних условиях, регулируя равновесие между водой, минеральными и органическими веществами. Многие органические и неорганические ионы присутствуют при разных концентрациях внутри клеток и в окружающей среде. Клетки нуждаются в постоянной подаче органических и неорганических внешних питательных веществ для биопроцессов, а также в удалении отходов метаболических процессов, и т.д. Между клетками и окружающей средой происходит поэтому постоянный обмен веществами.

Этот обмен идет через цитоплазматическую мембрану, которая является полупроницаемой, а также обладает выборочной пропускной способностью, то есть действует в обоих направлениях в качестве барьера против определенных веществ. Например, растворитель проходит через нее намного легче, чем растворенное вещество. Проход через эту мембрану может быть пассивным или активным. Клетка сама должна подавать энергию для обеспечения прохода необходимых веществ. С другой стороны, пассивные процессы активируются силами из среды, окружающей клетку. В этом контексте важны осмотические силы. В активных процессах именно метаболическая энергия клеток обеспечивает подачу энергии, необходимую для прохода веществ.

Температура

Температура является самым мощным общим фактором, воздействующим на рост, репродукцию и распад пищевых продуктов. Бактерии могут развиваться только в определенных интервалах температур, меняющихся в зависимости от вида бактерий.

В принципе бактерии могут расти в интервале от температуры замерзания воды до температуры, при которой коагулирует белок протоплазмы. Где-то между минимальной и максимальной температурами, то есть нижним и верхним пределами выживаемости бактерий находится оптимальная температура, при которой бактериальный штамм развивается наиболее активно.

Температуры ниже минимальной могут подавить рост бактерий, но не вызывать их гибель. Бактерии могут существовать в течение 10 часов при –250°С. Однако они могут быть повреждены повторяющимися процессами замораживания и оттаивания. Величина a_w рассчитана по формуле

a_w = p/p_o

где р – давление паров сырья при температуре в °С, а р_о – давление паров воды при той же температуре.

Симбиоз – постоянный союз организмов, каждый из которых зависит от существования другого.

Антибиоз – сосуществование, при котором один из организмов продуцирует вещества, подавляющие рост другого организма.

Жизненные функции бактерий приостанавливаются почти полностью при температуре, близкой к температуре замерзания воды, потому что клетки обладают высоким содержанием воды, которая при этом замерзает. Когда это происходит, бактерии не могут больше впитывать питательные вещества через клеточную мембрану.

При повышении температуры выше максимальной бактерии быстро погибают от нагревания. Большинство бактерий гибнут при 70°С в течение нескольких секунд, но некоторые бактерии выдерживают нагревание при 80°С в течение 5 минут, даже не образуя спор. Для подавления бактериальных спор необходимо значительно больше тепловой энергии, при этом сухое тепло эффективнее влажного. Обработка паром при 120°С в течение 30 минут вызывает распад всех спор, в то время как при сухом тепле для 100%-ного распада спор бактерии необходимо выдерживать при 160°С в течение 2 часов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: