Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы. Химические факторы: реакция среды(pH), окислительно-восстановительные условия среды, хим

Ростовский институт-филиал

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального  образования

«российский государственный торгово -экономический университет»

                                                                               

                       Кафедра товароведения и экспертиза  товара                

 

 

 

 

 

 

 

 

  Контрольная работа                              по основам микробиологии.

 

 

 

Вариант №_7

 

 

 

            Выполнила студентка 2 ТМ          

                                                                              Заочная форма обучения

                                                                                                          

                                                                                                      Смирновой

                                                                                       Роксаны 

                                                                                      Корюновны

                                                                                                    

                                                                                                                  

                                                                                                      Рецензент: 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ростов-на-Дону

2013г

 

1Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы. Химические факторы: реакция среды(pH), окислительно-восстановительные условия среды, химические вещества(антисептики).

Химический состав является одним из главных факторов развития микроорганизмов. Он определяет реакцию  среды (РН) и ее окислительно-восстановительный потенциал.

Среди химических веществ  могут находиться такие, которые  способны задерживать развитие микроорганизмов  или даже вызвать их гибель (ядовитые вещества).

Реакция среды - степень ее щелочности и кислотности оказывает  на микроорганизмы. 
Действующим началом в кислых и щелочных субстратах является концентрация гидроксильных (ОН) и водоордных (Н) ионов. 
Для обозначения реакции среды пользуются условным символом РН. Он представляет собой отрицательный десятичный логорифм концентрата ионов водорода в растворе, взятый с положительным знаком. 
Нейтральная реакция среды равна значению РН - 7,07. Все значения ниже этой величины указывают на кислую реакцию среды.

Каждой физиологической  группе микроорганизмов соответствуют  определенные пределы кислотности  и щелочности среды. Как известно, одни формы микроорганизмов успешнее развиваются в щелочных средах, другие в кислых. Например, для большинства бактерий наиболее благоприятной является нейтральная, слабокислая или слабощелочная среда (РН 6,5 - 7,5). Для плесневых грибов и дрожжей - кислая (РН - 5 – 6), но некоторые плесени могут развиваться в пределах РН от 1,2 до 11. Для гнилостных бактерий - щелочная, кислая среда для них неблагоприятна и даже губительна. 
Те виды бактерий, которые сами продуцируют кислоты в процессе жизнедеятельности (молочнокислые, уксуснокислые, маслянокислые), относительно устойчивы к кислой среды.

Объясняется это тем, что  они сами меняют реакцию среда  в кислую сторону, поэтому у них  выработалась определенная устойчивость в этом отношении. 
Под влиянием РН среды могут изменяться активность микробных фер-ментов, а в связи с этим биохимическая активность микробов и направленность осуществляемых ими биохимических превращений. Так, одни и те же дрожжи в кислой среде образуют из сахара большое количество этилового спирта и незначительное глицерина; в щелочной среде содержание глицерина резко увеличивается, а выход спирта снижается. 
Некоторые микроорганизмы способны регулировать реакцию среды, образуя в таких условиях соответствующие вещества, которые либо подкисляют, либо ощелачивают среду.

 Влияние РН среды на микроорганизмы может быть как прямым, так и косвенным. В первом случае речь идет об определенных границах РН, в пределах которых развитие данного микроорганизма. 
Гидроксильные и водородные ионы постоянно взаимодействуют с компонентами клеточного вещества микробной клетки. Об этом можно судить по следующим данным в суспензии отмытых клеток находящихся при кислой (РН-8), наблюдается постепенное смещение РН в нейтральную сторону. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в растворе не установится реакция, соответствующая РН - 7. Выравнивание РН среди происходит за счет выделения микроорганизмами некоторых веществ. 
Поскольку декарбоксилазы аминокислот более активны в кислой среде, а дезаминазы - в щелочной среде, основа данного явления связана с активностью этих ферментов.

В результате декарбоксилирования аминокислот образуются амины, обладающие щелочными свойствами и смещащие кислую реакцию в щелочную сторону, а в результате дезаминирования аминокислот образуются органические кислоты, смещающие щелочную реакцию в кислую среду. Таким образом, микроорганизмам, живущим в щелочных или нейтральных средах, приходится тратить свои аминокислоты на нейтрализацию среды при попадании их в кислые среды, и наоборот, это может привести к гибели микроорганизма. 
Губительное действие на микроорганизмы некоторых органических кислот может быть обусловлено не только неблагоприятной концентрацией водородных ионов, но и токсичностью недиссоцированных молекул кислот. Установлено, например, что уксусная кислота в концентрации 0,52% сказывает бактерицидное действие.

Окислительно-восстановительные условия (потенциал) среды играют огромное значение в жизнедеятельности микроорганизмов. 
Окислительно-восстановительный потенциал - это степень аэробности или насыщенности среды кислородом.

В настоящее время для  количественной оценки этих условий  пользуются условным показателем (чН₂).Этот показатель представляет собой отрицательный логарифм давления молекулярного водорода в среде, взятый с обратным знаком.В среде окислительные свойства которой соответствует условиям, создаваемым при насыщении ее кислородом (при избыточном давлении в атм.),значение чН = 41 среда обладает сильными окислительными свойствами. 
Сильно-восстановительные условия возникает при насыщении среда молекулярным водородом (при избыточным давлении в атм), значение чН = 0.

При равновесии окислительных  и восстановительных условий  в среде чН₂ ниже 28 указывают на отклонение в сторону восстановительных свойств среды, а выше на 28 - на ее окислительную способность. 
Регулируя окислительно-восстановительный потенциал, можно не только стимулировать или задерживать развитие микроорганизмов, но и влиять на их физиологическую активность и на характер вызываемых ими превращений. 
До отношения к этому фактору микроорганизмы подразделяют на три группы:  
1. Аэробов, развивающихся в присутствии кислорода. 
2. Анаэробов, развивающихся только в отсутствии кислорода. 
3. Факультативных анаэробов, развивающихся как в присутствии так и в отсутствии кислорода. 
Возможно, например, вызвать рост анаэроба в присутствии воздуха путем добавления веществ (аскорбиновой кислоты), снижающих окислительно-восстановительный потенциал среды, и наоборот, можно культивировать аэробов в анаэробных условиях, повысив чН₂ среды, вводя в нее вещество, обладающих окислительными свойствами. Известно, что аэробы при дыхании в качестве конечного акцептора используют кислород, а анаэробы – другие органические соединения, но не кислород.

При развитии аэробов всегда происходит довольно значительное снижение окислительного и восстановительного потенциала в среде в основе которого лежат поглощение ими растворенного кислорода и накопление в ней продуктов, обладающих восстановительными свойствами.  
Таким образом, зная величины окислительно –восстановительного потенциала среды продукта можно предположить о возможности развития в ней определенных микроорганизмов. Создавая определенный чН₂ можно продлить срок хранения пищевых продуктов, а также целенаправленно изменять технологический процесс проходящий с участием микроорганизмов. 
Ядовитые действия многих химических соединений на микроорганизмы представляет большой теоретический и практический интерес. 
Из неорганических соединений сильное влияние на микробы оказывают соли тяжелых металлов (ртути, серебра, свинца), хлор сернистый и углекислые газы, неорганические кислоты и щелочи; из органических – спирты, эфиры, фенол, формалин, органические кислоты (сорбиновая, бензойная, салициловая). 
При небольших концентрациях эти вещества препятствуют развитию микробов, проникая в клетки в значительных количествах, вызывая их гибель. 
Химические вещества, применяемые для уничтожения микроорганизмов, называются антисептиками.

Механизм их губительного действия на микроорганизмы различен. Так, соли тяжелых металлов свертывают белковые вещества, образуя нерастворимые  в воде соединения - альбумины. Неблагоприятное  действие этих солей проявляется  уже при концентрации 1:1000000 и меньше. Ионы некоторых тяжелых металлов - золота, меди, цинка, серебра, присутствуя  в растворах в ничтожно малых  количествах, оказывают, тем не менее, губительные действия на микроорганизмы.

Доказано, что в воде, находящейся  в контакте с серебром, в которой  не обнаруживаются обычными методами даже соли растворенного металла, микроорганизмы, однако, погибают (стакан воды с серебряной ложкой).

Бактерицидное действие проявляют  также многие окислители (хлор, йод, перекись водорода, окислительно-восстановительных процессов, происходящих в микробной клетке.Хлор оказывает сильное бактерицидное действие, используется для обработки питьевой воды, дезинфекции помещений, посуды, столов в виде хлорного молока (10 % р-р хлор извести) или хлорамина.

Сернистый газ и соли сернистой  кислоты, помимо влияния на окис-лительно-восстановительные процессы могут связывать альдегидную группу гидролитических ферментов. Сероводород окись углерода, цианистые соединения связывают металлы, входящие в состав окислительно-восстановительных ферментов, тем самым нарушая процессы дыхания. 
Многие органические соединения также ядовиты для многих микро-организмов. Из них широко известны формалин, фенол (карболовая кислота, крезол). Вегативные клетки бактерий довольно быстро погибают в 2 – 5% растворе карболовой кислоты, а споры некоторых бактерий выдерживает 5% раствор карболовой кислоты в течении нескольких недель. 
В различной степени ядовиты для микробов органические кислоты (сорбиновая, бензойная, уксусная). Механизм их неблагоприятного действия связан с проникновением в клетку недиссоцированных молекул кислот. 
Механизм бактерицидного действия спиртов и эфиров связан с растворением липидов, находящихся в клеточкой оболочке.

Применение антисептиков для консервирования пищевые  веществ крайне ограничено, так как многие из них придает продукту неприятный запах и вкус, являются ядовитыми не только для микробов, но и для человека. 
Для обработки пищевых веществ из этой группы веществ находят наибольшее применение сорбиновая, бензойная кислота, этиловый спирт, сернистый газ, сернистую кислоту и ее соли.

Сорбиновая кислота применяется для консервирования плодово-овощной продукции. Угнетающее действие этой кислоты на плесени и дрожжи этой кислоты проявляется в концентрации 0,05 - 0,1 %. Сорбиновую кислоту получает химическим путем или из ягод рябины. Являясь продуктом естественного происхождения, она не вызывает изменения вкуса и запаха продукта и менее токсична.

В дозах, применяемых для  консервирования продуктов она  безвредна для человека. Задерживает  рост многих плесеней, дрожжей и  бактерий. Однако на молочнокислые, уксуснокислые  бактерии в указанных концентрациях не действует. 
Бензойная кислота содержится в кожице брусники, клюквы. Используют для консервации мясных, рыбных продуктов и плодово-ягодных полуфабрикатов. 
Салициловая кислота - хорошее средство для подавления развития плесневых грибов, но за счет своей токсичности применяется редко. 
Спирты - применяются для консервация ягод, экстрактов трав, плодов. Разведенный спирт (50-70 %) более активен, чем ректификат 70-90 % алкоголь убивает неспоровые бактерии за несколько минут, на споры слабо действует. 
В связи с высокой способностью проникать в глубокий слой продукта удобны летучие антисептики - сернистый, (для консервирования фруктов) и углекислый газ. Соли сернистой кислоты в виде гранул или таблеток закладывают в упаковочный материал. В нём антисепты разлагают и выделяют сернистый газ.

Углекислый газ (СО₂) абсолютно безвреден быстро и полностью улетучивается после извлечения продукта из камеры хранения. Находясь в атмосфере в количестве 20 – 30 %, углекислый газ замещает развитие многих микробов, а развитие при концентрации 60-80 полностью прекращает их развитие. 
глекислый газ можно применять для консервации многих продуктов мяса, мясных полуфабрикатов, рыбы, овощей, плодов.

В последнее время квашение овощей проводят в пленочных вкладышах. Накапливающиеся под пленкой углекислый газ и молочная кислота выполняют функции консерванта.

Развитие многих плесеней тормозится при концентрации углекислого газа около 20 %, а при 40 – 50 % совсем прекращается. 
Сроки хранения мяса, птицы, колбас и других продуктов при Т° - 0°С в атмосфере, содержащей 10 – 15 % СО₂, в 2 - 3 раза превышает сроки обычного хранения при той же температуре. На принципах асептики основано копчение мясных и рыбных продуктов. При копчении продукты пропитываются антисептическими веществами дымом (фенол, формальдегид), органические кислоты, смолы и т.д. Кроме того, развитию микроорганизмов препятствует подсушивание продукта и повышение содержания в нем соли.

Жизнедеятельность микроорганизмов  в природных условиях обычно протекает  совместно с другими живыми организмами.

Взаимоотношения между ними носят разнообразный характер и  существенно сказываются на их развитии.Основными типами таких взаимоотношений являются: симбиоз, метабиоз, комменсализм, паразитизм и антагонизм. 
Симбиоз - представляет собой сожительство организмов различных видов, обычно приносящее им взаимную пользу. При совместном сожительстве они развиваются лучше, чем в отдельности. Между симбионтами происходит частичный обмен продуктами жизнедеятельности. Примером может служить сожительство клубеньковых бактерий и бобовых растений. Бактерии получают от бобовых растений углеродистую пищу, а сами снабжают растения азотистыми веществами. Симбиотические взаимоотношения между некоторыми микроорганизмами используют в изготовлении пищевых продуктов (кефир, кумыс). Здесь осуществляется симбиоз молочнокислых бактерий и дрожжей. Бактерии продуцируя молочную кислоту, создают условия для дрожжей, а продукты жизнедеятельности дрожжей (витамины) стимулируют рост биологических бактерий.