Vonkajšie prostredie mikroorganizmov. Vplyv žiarenia na mikroorganizmy Príčina smrti mikroorganizmov pri vystavení ionizujúcemu žiareniu

Blízke ultrafialové (UV)- žiarenie s vlnovou dĺžkou 400 - 320 nm - aj v nízkych dávkach má určitý vplyv na baktérie. Keď sú teda pohyblivé bunky E. coli alebo Salmonella typhimurium osvetlené takmer UV žiarením, najskôr sa pozoruje zvýšenie frekvencie omieľania buniek, t.j. repelentný účinok, vtedy sa omieľanie úplne zastaví a nastáva paralýza bičíkov, t.j. svetlo narúša mechanizmy pohybu a taxíkov. V tomto prípade je chromofor flavoproteín.

V subletálnych dávkach takmer UV spôsobuje spomalenie rastu plodín, hlavne v dôsledku predĺženia lag fázy. Mierne sa znižuje aj rýchlosť bunkového delenia, je potlačená schopnosť baktérií podporovať vývoj fágov a je inhibovaná indukcia enzýmov. Tieto účinky sú určené predovšetkým absorpciou UV lúčov 4-tiouridínom, nezvyčajnou bázou prítomnou na 8. pozícii v mnohých tRNA v prokaryotoch (ale nie v eukaryotoch). Najväčší efekt vytvára svetlo s vlnovou dĺžkou asi 340 nm. Svetlom excitovaný 4-hyouredín vytvára krížové väzby s cytozínom umiestneným na 13. pozícii v tRNA, čo bráni väzbe tRNA na aminokyseliny a vedie k zvýšeniu tvorby guanozíntrifosfátu na ribozómoch a k suspenzii RNA a syntéza bielkovín, resp. Ďalší systém citlivý na UV žiarenie bol objavený v Bacillus subtillis, v ktorom je chromofórom vnímajúcim svetlo menachinón.

Pri relatívne vysokých dávkach blízkeho UV žiarenia sa pozorujú mutagénne a letálne účinky. Poškodenie DNA nespôsobujú ani tak samotné UV lúče, ale rôzne iné molekuly excitované svetlom. A pri týchto účinkoch je dôležitá absorpcia blízkej UV žiareniu 4-tiouredínom. Mutagénne a letálne účinky blízkeho UV žiarenia do značnej miery závisia od prítomnosti kyslíka.

Smrteľný účinok ožiarenia v blízkosti UV môže byť spojený s poškodením nielen DNA, ale aj membrán, najmä ich transportných systémov. Citlivosť baktérie na blízke UV žiarenie môže silne závisieť od štádia rastu kultúry, ktoré sa pod vplyvom vzdialeného UV žiarenia nepozoruje.

Účinok blízkeho UV môže byť sprostredkovaný fotosenzibilizátorom. V prítomnosti akridínu v E. coli teda blízko UV spôsobuje narušenie DNA aj vonkajšej cytoplazmatickej membrány, v dôsledku čoho sa bunky stanú citlivými na lyzozým, detergenty a osmotický šok.

V blízkosti UV môže pri nízkych dávkach žiarenia spôsobiť fotoprojekciu, t.j. znížiť biologický účinok následného ožiarenia ďaleko UV žiarením. Predstavy o mechanizme tohto účinku sú protichodné. Pri relatívne vysokých dávkach blízkeho UV žiarenia možno pozorovať opačný efekt, t.j. zvýšenie účinku následného ožiarenia ďaleko UV žiarením.

Stredné UV- ide o žiarenie s vlnovou dĺžkou 320 - 290 nm, a ďaleko UV- s vlnovou dĺžkou 290 - 200 nm. Biologické účinky stredného a vzdialeného UV žiarenia sú podobné. Ako už bolo spomenuté, pri vystavení slnečnému žiareniu je smrť baktérií spojená najmä s pôsobením UV. Spodná hranica vlnovej dĺžky svetla dopadajúceho na zemský povrch je asi 290 nm, no vo výskume sa používajú svetelné zdroje s kratšou vlnovou dĺžkou. Predpokladá sa, že odolnosť tela voči slnečnému žiareniu spravidla zodpovedá jeho odolnosti voči neionizujúcemu žiareniu z umelých zdrojov.

DNA intenzívne absorbuje UV v oblasti 240 - 300 nm, t.j. v strednej a vzdialenej UV oblasti s absorpčným vrcholom pri 254 nm. To vysvetľuje vysokú mutagénnu a letálnu účinnosť stredného a vzdialeného UV žiarenia. Tvorba pyrimidínových dimérov v DNA je hlavným mechanizmom zodpovedným za letálne a mutagénne účinky. Diméry môžu obsahovať 2 susediace tymínové alebo cytozínové zvyšky alebo 1 tymínový a 1 cytozínový zvyšok. Vplyvom UV ožiarenia dochádza aj k hydroxylácii cytozínu a uracilu, tvorbe cytozín-tymínových aduktov, DNA-proteínovým priečnym väzbám, tvorbe DNA priečnych väzieb, zlomom reťazcov a denaturácii DNA. Takéto poškodenie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa intenzitou žiarenia.

Ionizujúce žiarenie tvorí určitú zložku prírodného žiarenia, determinovanú nestabilnými izotopmi, ktoré sú neustále prítomné v pôde a zrážkach. V oblastiach, kde sa vyskytujú rádioaktívne minerály, je zvýšené prirodzené žiarenie pozadia. Izotopy sa môžu dostať do živých organizmov a potom sú vystavené vnútornému ožiareniu. Baktérie sú niekedy schopné akumulovať určité prvky vo veľmi veľkých množstvách.

Ionizujúce žiarenie sa vyskytuje aj pod vplyvom kozmického žiarenia. Vesmír slúži ako zdroj primárneho kozmického žiarenia, z ktorého vznikajú sekundárne, ktoré ovplyvňujú živé organizmy. Intenzita takéhoto žiarenia závisí od zemepisnej šírky, najmä od nadmorskej výšky, a približne zdvojnásobuje každých 1500 m. Počas slnečných erupcií sa zvyšuje pozadie kozmického žiarenia. Výsledkom testovania je umelé ionizujúce žiarenie jadrové zbrane, prevádzka jadrových elektrární, využitie rádioizotopov na medicínske, vedecké a iné účely. Prítomnosť takýchto zdrojov je dôvodom, ktorému sú dnes mikroorganizmy vystavené vysoké dávky ožarovanie.

Ionizujúce žiarenie spôsobuje aj poškodenie DNA, ktoré sa zvyčajne delí na priame a nepriame, vyplývajúce z tvorby voľných radikálov. Poškodenie je prevažne jednovláknové alebo dvojvláknové zlomy v molekule DNA.

Rádiorezistencia rôznych baktérií sa mení vo veľmi širokom rozsahu a je riadená mnohými génmi. Mutanty, ktoré sú rádiorezistentnejšie alebo rádiocitlivejšie, sa dajú získať pomerne jednoducho. Rádiový odpor závisí predovšetkým od fungovania rôznych opravárenských a regulačných systémov. Zároveň miera odolnosti organizmu voči rôznym druhom žiarenia, najmä UV a ionizujúce žiarenie, sa nemusí zhodovať. Rôzne bakteriálne opravné systémy budú diskutované nižšie.

Zistilo sa spojenie medzi rádiorezistenciou baktérií a charakteristikami ich biotopu. Ukazuje sa teda, že mikroorganizmy izolované z radónových minerálnych prameňov sú 3 až 10-krát odolnejšie voči žiareniu ako organizmy rovnakého druhu izolované z nerádioaktívnej vody. V chladiacich systémoch jadrových reaktorov, kde priemerná dávka žiarenia presahuje 10 6 FER (fyzikálny ekvivalent röntgenového žiarenia), žijú rôzne baktérie, najmä zástupcovia rodu Pseudomonas. Vo všeobecnosti je však ťažké nájsť rozumné vysvetlenie pre adaptačný význam vysokej rádiorezistencie niektorých baktérií. Rádioodolnosť niektorých kokov izolovaných z ožiarených produktov je obzvlášť vysoká. V tomto prípade je zrejmé, že ožarovanie by mohlo slúžiť ako selekčný faktor, ale nie ako faktor spôsobujúci adaptáciu. Dávka UV žiarenia potrebná na inaktiváciu 90 % buniek kmeňa E. coli odolného voči UV žiareniu je teda približne 1 000 erg/mm2, zatiaľ čo na dosiahnutie rovnakého účinku v prípade Deinococcus radiodurans je dávka 10 000 - 15 000 erg/mm potrebné." 2 alebo 5 x 10 5 rad v prípade rádioaktívneho ožiarenia. Kok Deinococcus radiophilus je ešte odolnejší voči UV a UV žiareniu. Ako už bolo uvedené, úroveň rádiorezistencie je daná najmä stupňom rozvoja opravných systémov. Deinococcus radiodurans je zjavne schopný opraviť aj zlomy dvojvláknovej DNA, ktoré sú pre väčšinu mikroorganizmov smrteľné.

Miera radiačnej odolnosti niektorých baktérií výrazne prevyšuje maximálnu úroveň radiácie, s ktorou sa môžu organizmy v prírode stretnúť. Najpravdepodobnejším vysvetlením tohto rozporu môže byť predpoklad, že rádiový odpor je len jedným z rôznorodých prejavov pôsobenia systémov na všeobecné použitie. Bolo by správnejšie hovoriť o stupni odolnosti baktérií voči určitým poruchám v štruktúre ich buniek ako o odolnosti voči vplyvu určitých faktorov prostredia, pretože rovnaké poruchy môžu byť spôsobené z rôznych dôvodov. Týka sa to predovšetkým systémov na opravu poškodenia DNA.

Mikroorganizmy sa nachádzajú v tých najnevhodnejších, podľa nás, ekologických nikách. Niektoré druhy baktérií (Bacillus submarinus) sú teda schopné žiť v oceánoch v hĺbke viac ako 5000 m, odolávajú hydrostatickému tlaku nad 3,1–10 8 Pa, extrémne teplomilné baktérie Thermus aquaticus sú izolované z vody a bahna. horúce pramene, ktorých teplota dosahuje 92 °C, extrémne halofilné baktérie nachádzajúce sa vo vode Mŕtveho mora.

Určité faktory prostredia môžu mať na mikroorganizmy rôzne účinky, pôsobiť na ne depresívne alebo spôsobiť smrť mikrobiálnej populácie. Pozitívny alebo negatívny účinok aktívneho faktora je určený tak povahou samotného faktora, ako aj vlastnosťami mikroorganizmu.

Vlhkosť. Prítomnosť vlhkosti určuje úroveň metabolických procesov v bunke, tok živných substrátových látok do nej, energiu rastu a reprodukciu baktérií.

Väčšina baktérií sa normálne vyvíja pri vlhkosti prostredia nad 20%.

Vysušenie baktérií vedie k dehydratácii bunkovej cytoplazmy, takmer úplnému zastaveniu metabolických procesov a v konečnom dôsledku k prechodu mikrobiálnej bunky do stavu pozastavenej animácie. Sušenie sa používa pri skladovaní potravín.

Často, dokonca aj v podmienkach hlbokého sušenia, baktérie zostávajú životaschopné. Mycobacterium tuberculosis teda zostáva životaschopná vo vysušenom spúte pacienta viac ako 10 mesiacov, spóry bacilov antraxu v suchom stave prežívajú až 10 rokov. Metóda sublimácia (sušenie) V súčasnosti sa široko používa na dlhodobé skladovanie živých vakcín proti tuberkulóze, moru, kiahňam, chrípke, ako aj na udržiavanie priemyselných a múzejných kultúr mikroorganizmov.

Teplota.Životná aktivita prokaryotov priamo závisí od teplotného rozsahu. Je charakterizovaná tromi svetovými stranami: minimálna teplota, pod ktorou sa zastaví rast a vývoj baktérií; optimálna teplota zodpovedajúca najvyššej rýchlosti rastu mikróba, maximálna teplota, nad ktorou rýchlosť rastu baktérií prakticky klesá na nulu. Na základe svojho teplotného rozsahu sú všetky prokaryoty rozdelené do 3 skupín: psychrofilné, mezofilné a termofilné.

Psychrofilov(z gréckeho psychros – chlad, phileo – láska) predstavujú baktérie, ktoré sa vyvíjajú kedy nízke teploty od – 5 do 20–35 0 C. Medzi nimi sa rozlišuje podskupina obligátnych psychrofilov, ktoré nie sú schopné rásť pri teplotách nad 20 °C. Ide o baktérie z hlbokých jazier, severných morí a oceánov. Druhú veľmi veľkú podskupinu tvoria fakultatívne psychrofily – baktérie, ktoré sa prispôsobili pôsobeniu premenlivých teplôt od – 5 °C do 20–35 °C a obývajú mierne klimatické pásmo.

Nízke teploty spomaľujú metabolické procesy v bunkách, čo je základ pre využitie chladničiek, pivníc a ľadovcov na skladovanie potravín. Mnoho mikroorganizmov v hrúbke prírodný ľad schopný zostať v stave pozastavenej animácie „pochovaný“ až 12 000 rokov.

TO mezofilov(z gréckeho mesos - priemer) označuje prevažnú masu prokaryotov, ktorých teplotný rozsah leží v rozmedzí 10–47 °C, s optimálnymi teplotami 30–40 °C. Do tejto skupiny patria mnohé patogénne baktérie, spôsobujúce choroby teplokrvných živočíchov a ľudí.

Termofily(z gréckeho thermos - teplo, teplo) tvoria rôznorodú skupinu baktérií rastúcich v rozmedzí teplôt od 10 do 55–60 °C. Fakultatívne termofily sa rovnako úspešne vyvíjajú pri teplotách 55–60 °C a 10–20 °C a obligátne termofily, neschopné rastu pri teplotách pod 40°C. Extrémne teplomilné živočíchy žijú pri teplotách nad 70°C. Boli izolované z horúcich prameňov a priradené k rodom Thermomicrobium, Thermus, Thermothrix atď. teploty bakteriálne spóry, ktoré vydržia teploty varu dve až tri hodiny.

Žiarivá energia. Rôzne typy žiarenia majú rôzne účinky na baktérie. Infračervené žiarenie (vlnové dĺžky od 760 nm do 400 μm) nie je schopné spôsobiť žiadne významné fotochemické zmeny v živých bunkách. Röntgenové lúče (vlnové dĺžky menšie ako 10 nm) ionizujú makromolekuly živých buniek. Výsledné fotochemické zmeny spôsobujú vývoj mutácií alebo bunkovú smrť. Vybrané druhy baktérie sú pozoruhodne odolné voči röntgenovému žiareniu. Ide o tionové baktérie, ktoré žijú v ložiskách uránovej rudy, ako aj baktérie Micrococcus radiodurans, izolované z vody jadrových reaktorov dávkou ionizujúceho žiarenia 2–3 milióny radov.

Viditeľné svetlo (vlnové dĺžky od 380 do 760 nm) má priaznivý vplyv len na vývoj fotosyntetických baktérií.

Silne pôsobia ultrafialové lúče s vlnovou dĺžkou 253,7 nm. Baktericídny účinok ultrafialových lúčov na baktérie je založený na ich použití na dezinfekciu potravín, kultivačných médií, riadu, ako aj na dezinfekciu oddelení, operačných sál, priestorov pôrodníc.

Ultrazvuk. Ultrazvuk sú vysokofrekvenčné vibrácie zvukových vĺn (viac ako 20 000 Hz). Ultrazvuk má silný baktericídny účinok na prokaryoty. Sila tohto pôsobenia závisí od frekvencie vibrácií, trvania expozície, ako aj od fyziologického stavu a individuálnych vlastností mikroorganizmu. Pri dlhšom sonikácii mikrobiálnej kultúry sa pozoruje 100% smrteľný účinok.

Pôsobením ultrazvuku sú nezvratné fyzikálno-chemické zmeny v zložkách mikrobiálnej bunky a mechanickému poškodeniu všetky bunkové štruktúry. V súčasnosti sa ultrazvuk používa na sterilizáciu potravín, laboratórnych zariadení a vakcín.

Reakcia prostredia. Reakcia prostredia je jedným z dôležitých faktorov podmieňujúcich vývoj baktérií, ovplyvňujúcich rozpustnosť živných substrátových látok a ich vstup do bunky. Zmena reakcie prostredia je často sprevádzaná zvýšením koncentrácie toxických zlúčenín.

Prokaryoty možno v súvislosti s kyslosťou prostredia rozdeliť do niekoľkých skupín. Veľká väčšina z nich patrí neutrofily, pre ktoré je optimálne neutrálne prostredie. V tejto skupine je mnoho baktérií schopných vykazovať odolnosť voči kyselinám alebo zásadám.

Medzi prokaryotmi sú acidofily, vyvíjajúci sa v kyslom prostredí s hodnotou pH 2–3. Medzi mierne acidofilné patria baktérie, ktoré žijú vo vode kyslých močiarov a jazier, ako aj v kyslých pôdach s
pH 3-4. Extrémne acidofily sú baktérie rodov Thiobacillus a Sulfomonas, ako aj Thermoplasma acidophila.

Alkalofilné baktérie existujú v alkalickom prostredí. Medzi alkalickofilné baktérie patria zástupcovia rodu Bacillus a Vibrio cholerae, ktorých rozmnožovanie sa zvyšuje pri hodnote pH nad 9.

Použitie marinád je založené na negatívnom vplyve zvýšenej kyslosti na väčšinu mikroorganizmov.

Kyslík. Väčšina prokaryotov potrebuje na prežitie kyslík a sú tzv povinné (prísne) aeróby.

Obligátne aeróby sú schopné odolať koncentráciám kyslíka okolo 40–50 %. Nazývajú sa baktérie, pre ktoré je potrebný molekulárny kyslík v malých množstvách - nie viac ako 2%. mikroaerofily.

Druhú skupinu prokaryotov tvoria mikroorganizmy, pre životnú činnosť ktorých nie je potrebný molekulárny kyslík. Takéto mikroorganizmy sa nazývajú povinných anaeróbov. Patria sem kyselina maslová, baktérie tvoriace metán, redukujúce sírany a niektoré ďalšie baktérie. V bunkách obligátnych anaeróbov dochádza k oxidácii substrátových látok bez účasti kyslík. Patria sem zástupcovia rodov Methanobacterium, Methanosarcina, Fusobacterium atď.

Mnohé druhy baktérií kyseliny maslovej vykazujú odolnosť voči molekulárnemu kyslíku a sú tzv aerotolerantný. Príkladom aerotolerantných baktérií sú baktérie rodu Clostridium. Endospóry baktérií kyseliny maslovej vykazujú zvláštnu aerotoleranciu. Prokaryoty, schopné rásť v aeróbnych aj anaeróbnych podmienkach a prepínať svoj energetický metabolizmus z jedného spôsobu získavania energie na druhý, sú tzv. fakultatívne aeróby alebo fakultatívne anaeróby. Príkladmi fakultatívnych anaeróbov sú denitrifikačné a desulfatačné baktérie, ako aj veľká skupina enterobaktérií.

Antiseptiká. Chemické zlúčeniny, ktoré majú škodlivý účinok na mikroorganizmy, sa nazývajú Antiseptiká.

Účinok antiseptika na baktérie môže byť bakteriostatický alebo baktericídne. Bakteriostatický účinok iba zastavuje rast a reprodukciu mikrobiálnych buniek; baktericídne - spôsobuje smrť baktérií, ktorá je často sprevádzaná lýzou buniek. Výsledný efekt závisí od samotnej prírody chemické zlúčeniny, ich koncentrácii, na dĺžke pôsobenia antiseptika na mikroorganizmy, ako aj na súvisiace faktory prostredia – teplota, hodnota pH atď.

Antiseptiká predstavujú rôzne organické a anorganické zlúčeniny. Z anorganických zlúčenín sú silnými antiseptikami soli ťažkých kovov - ortuť (sublimát), olovo, striebro, zinok atď. Soli ortuti, striebra, arzénu vykazujú silný inhibičný účinok na enzýmy mikrobiálnych buniek. Aj v malých koncentráciách 1:1000 spôsobujú soli ťažkých kovov smrť väčšiny baktérií v priebehu niekoľkých minút.

Z organických zlúčenín antisepticky pôsobia etyl a izopropylalkoholy (70% roztoky), fenol, krezol a ich deriváty a formaldehyd. Obzvlášť široko používaný je fenol (kyselina karbolová). Väčšina mikróbov zahynie v dôsledku pôsobenia 1–5 % roztoku kyseliny karbolovej. Formaldehyd je silné antiseptikum.

ovaniya. Teplotný rozsah, pri ktorom je možný rast psychrofilných baktérií, sa pohybuje od -10 do 40 °C a teplotné optimum sa pohybuje od 15 do 40 °C, čím sa približuje teplotnému optimu mezofilných baktérií.

Medzi mezofily patrí hlavná skupina patogénnych a oportúnnych baktérií. Rastú v rozmedzí teplôt 10-47 °C; optimálny rast pre väčšinu z nich je 37 °C.

Pri vyšších teplotách (40 až 90 °C) sa vyvíjajú teplomilné baktérie. Na dne oceánu v horúcich sulfidových vodách žijú baktérie, ktoré sa vyvíjajú pri teplote 250-300 ° C a tlaku 262 atm. Termofily žijú v horúcich prameňoch a podieľajú sa na procesoch vlastného ohrevu hnoja, obilia a sena. Dostupnosť veľká kvantita termofily v pôde naznačuje jej kontamináciu maštaľným hnojom a kompostom. Keďže hnoj je najbohatší na termofily, považujú sa za indikátor kontaminácie pôdy.

Pri sterilizácii sa berie do úvahy teplotný faktor. Vegetatívne formy baktérií zomierajú pri teplote 60 ° C počas 20-30 minút; spóry - v autokláve pri 120 ° C pod tlakom pary.

Mikroorganizmy dobre znášajú nízke teploty. Preto sa môžu dlhodobo skladovať zmrazené, a to aj pri teplote kvapalného plynu (-173 ° C).

Sušenie. Dehydratácia spôsobuje dysfunkciu väčšiny mikroorganizmov. Najcitlivejšie na vysychanie sú patogénne mikroorganizmy (pôvodcovia kvapavky, meningitídy, cholery, brušného týfusu, dyzentérie atď.). Mikroorganizmy chránené hlienom spúta sú odolnejšie. Baktérie tuberkulózy v spúte teda vydržia sušenie až 90 dní. Niektoré baktérie tvoriace kapsuly a hlien sú odolné voči vysychaniu. Ale bakteriálne spóry sú obzvlášť odolné.

Na predĺženie životaschopnosti a konzerváciu mikroorganizmov sa používa sušenie vo vákuu zo zmrazeného stavu - lyofilizácia. Lyofilizované kultúry mikroorganizmov a imunobiologické prípravky sú dlhodobo konzervované (niekoľko rokov) bez zmeny pôvodných vlastností.

Účinok žiarenia. Neionizujúce žiarenie - ultrafialové a infračervené slnečné lúče, ako aj ionizujúce žiarenie - gama žiarenie rádioaktívne látky a vysokoenergetické elektróny majú po krátkom čase škodlivý účinok na mikroorganizmy. UV lúče sa používajú na dezinfekciu vzduchu a rôznych predmetov v nemocniciach, pôrodniciach, mikrobiologických laboratóriách. Na tento účel sa používajú baktericídne UV lampy s vlnovou dĺžkou 200-450 nm.

Ionizujúce žiarenie sa používa na sterilizáciu jednorazového plastového mikrobiologického skla, kultivačných médií, obväzov, lieky Existujú však baktérie, ktoré sú odolné voči ionizujúcemu žiareniu, napríklad Micrococcus radiodurans bol izolovaný z jadrového reaktora.

Pôsobenie chemikálií. Chemikálie môžu mať na mikroorganizmy rôzne účinky: slúžia ako zdroje výživy; nevyvíjať žiadny vplyv; stimulovať alebo potláčať rast. Chemikálie, ktoré ničia mikroorganizmy v životnom prostredí, sa nazývajú dezinfekčné prostriedky. Proces ničenia mikroorganizmov v prostredí sa nazýva dezinfekcia. Antimikrobiálne chemikálie môžu mať baktericídne, virucídne, fungicídne účinky atď.

Chemické látky používané na dezinfekciu patria do rôznych skupín, medzi ktorými sú najviac zastúpené látky súvisiace so zlúčeninami obsahujúcimi chlór, jód a bróm a oxidačnými činidlami. V prípravkoch s obsahom chlóru má chlór baktericídny účinok. Medzi tieto lieky patria bielidlá, chloramíny, pantocid, neopantocid, chlórnan sodný, chlórnan vápenatý, desam, chlórdezín, sulfochlorantín atď. Jódpyrín a dibromantín sa považujú za sľubné antimikrobiálne lieky na báze jódu a brómu. Intenzívne oxidačné činidlá sú peroxid vodíka, manganistan draselný atď. Majú výrazný baktericídny účinok.

Medzi fenoly a ich deriváty patrí fenol, lyzol, lyzoid, kreozot, kreolín, chlór-p-naftol a hexachlorofén.

Vyrábajú sa aj baktericídne mydlá: fenolové, dechtové, zelené lekárske, „Hygienické“. Mydlo "Hygiena" obsahuje 3-5% hexachlorofénu, má najlepšie baktericídne vlastnosti a odporúča sa na umývanie rúk zamestnancov infekčných nemocníc, pôrodníc, detských ústavov, stravovacích zariadení a mikrobiologických laboratórií.

Kyseliny a ich soli (oxolínová, salicylová, boritá) majú tiež antimikrobiálny účinok; alkálie (amoniak a jeho soli, bórax); alkoholy (70-80° etanol, atď.); aldehydy (formaldehyd, p-propiolaktón).

Sľubnou skupinou dezinfekčných prostriedkov sú povrchovo aktívne látky príbuzné kvartérnym zlúčeninám a amfolytom, ktoré majú baktericídne, detergentné vlastnosti a nízku toxicitu (nirtan, amfolan a pod.).

Na dezinfekciu presných prístrojov (napríklad na kozmických lodiach), ako aj zariadení a zariadení sa používa zmes plynov etylénoxidu a metylbromidu. Dezinfekcia sa vykonáva v uzavretých podmienkach.

Vplyv biologických faktorov. Mikroorganizmy sú medzi sebou v rôznych vzťahoch. Spolužitie dvoch rôznych organizmov sa nazýva symbióza (z gréckeho simbióza – spoločný život). Existuje niekoľko možností pre prospešné vzťahy: metabióza, mutualizmus, komenzalizmus, satelitizmus.

Metabióza je vzťah medzi mikroorganizmami, v ktorom jeden mikroorganizmus využíva odpadové produkty iného organizmu pre svoje životné funkcie. Metabióza je charakteristická pre pôdne nitrifikačné baktérie, ktoré na metabolizmus využívajú amoniak – odpadový produkt amonifikačných pôdnych baktérií.

Mutualizmus je vzájomne výhodný vzťah medzi rôznymi organizmami. Príkladom mutualistickej symbiózy sú lišajníky – symbióza huby a modrozelených rias. Príjem z buniek rias organickej hmoty, huba im zasa dodáva minerálne soli a chráni ich pred vysychaním.

Komenzalizmus (z lat. commensalis – stolný kamarát) – spolužitie jednotlivcov odlišné typy, v ktorej jeden druh profituje zo symbiózy bez toho, aby spôsoboval ujmu druhému. Komenzáli sú baktérie, zástupcovia normálnej ľudskej mikroflóry.

Satelizmus je zvýšenie rastu jedného typu mikroorganizmu pod vplyvom iného mikroorganizmu. Napríklad kolónie kvasiniek alebo sarcínu, ktoré uvoľňujú metabolity do živného média, stimulujú rast kolónií mikroorganizmov okolo nich. Pri spoločnom raste viacerých druhov mikroorganizmov sa môžu aktivovať ich fyziologické funkcie a vlastnosti, čo vedie k rýchlejšiemu pôsobeniu na substrát.

Antagonistické vzťahy alebo antagonistická symbióza sú vyjadrené vo forme nepriaznivého účinku jedného typu mikroorganizmu na druhý, čo vedie k poškodeniu a dokonca k smrti druhého. Antagonistické mikroorganizmy sú bežné v pôde, vode a v tele ľudí a zvierat. Známa je antagonistická aktivita predstaviteľov normálnej mikroflóry ľudského hrubého čreva - bifidobaktérií, laktobacilov, E. coli atď., ktoré sú antagonistami hnilobnej mikroflóry.

Mechanizmus antagonistických vzťahov je rôzny. Bežnou formou antagonizmu je tvorba antibiotík – špecifických metabolických produktov mikroorganizmov, ktoré potláčajú vývoj mikroorganizmov iných druhov. Existujú aj ďalšie prejavy antagonizmu, napríklad vysoká miera reprodukcie, produkcia bakteriocínov, najmä kolicínov, produkcia organických kyselín a iných produktov, ktoré menia pH prostredia.

4.7. Mikroflóra rastlinných liečivých surovín, fytopatogénne mikroorganizmy, mikrobiologická kontrola liečiv

Rastlinné liečivé suroviny môžu byť kontaminované mikroorganizmami počas procesu ich výroby: k infekcii dochádza vodou, nesterilnými farmaceutickými nádobami, vzduchom výrobných priestorov a rukami personálu. Ku kontaminácii dochádza aj v dôsledku normálnej mikroflóry rastlín a fytopatogénnych mikroorganizmov – patogénov chorôb rastlín. Fytopatogénne mikroorganizmy sú schopné šíriť a infikovať veľké množstvo rastlín.

Mikroorganizmy, ktoré sa bežne vyvíjajú na povrchu rastlín, sú klasifikované ako epifyty (grécky epi – vyššie, fytón – rastlina). Neškodia, sú antagonistami niektorých fytopatogénnych mikroorganizmov a rastú vďaka normálnym sekrétom rastlín a organickej kontaminácii povrchu rastlín. Epifytická mikroflóra zabraňuje prenikaniu fytopatogénnych mikroorganizmov do rastlinného tkaniva, čím posilňuje imunitu rastlín. Najväčšie množstvo Epifytickú mikroflóru tvoria gramnegatívne baktérie Erwinia herbicola, ktoré tvoria zlatožlté kolónie na mäsovom peptónovom agare. Tieto baktérie sú antagonistami pôvodcu mäkkej hniloby zeleniny. Bežne sa vyskytujú aj iné baktérie – Pseudomonas fluorescens, zriedkavejšie Bacillus mesentericus a malé množstvo plesní. Mikroorganizmy sa nachádzajú nielen na listoch, stonkách, ale aj na semenách rastlín. Porušenie povrchu rastlín a ich semien prispieva k hromadeniu veľkého množstva prachu a mikroorganizmov na nich. Zloženie rastlinnej mikroflóry závisí od druhu, veku rastliny, typu pôdy a okolitej teploty. Pri zvyšovaní vlhkosti sa zvyšuje počet epifytických mikroorganizmov a pri znižovaní vlhkosti klesá.

V pôde, v blízkosti koreňov rastlín, je ich značné množstvo

Mikroorganizmy podľa ich citlivosti na radiačné účinky bývajú zoradené v tomto poradí: - najcitlivejšie sú baktérie, potom plesne, kvasinky, bakteriálne spóry, vírusy. Toto rozdelenie však nie je absolútne, keďže medzi baktériami existujú druhy, ktoré sú rádioodolnejšie ako vírusy.

Rádiosenzitivitu mikroorganizmov upravujú rôzne faktory, a to vnútorné: genetická povaha samotnej bunky, životná fáza bunky a iné, ako aj vonkajšie: teplota, koncentrácia kyslíka a iných plynov, zloženie a vlastnosti prostredia v ktoré ožarovanie sa vykonáva, ako aj druh ožiarenia a jeho sila a ďalšie faktory. Rádiosenzitivita mikroorganizmov je výrazne nižšia ako u rastlín a živočíchov o 1-2 rády, v niektorých prípadoch možno baktericídny účinok u niektorých druhov dosiahnuť len pri významných dávkach: 1-2 Mrad.

Už v prvých fázach štúdia citlivosti mikroorganizmov na žiarenie sa ukázalo, že pri dávke 5000 R sa výrazne znížila miera prežitia E. coli a pri dávke 20 kR zomrelo 95 % baktérií. Kultúra mikroorganizmov každého typu obsahuje zmes buniek, ktoré sa líšia citlivosťou na žiarenie. Napríklad pre kultúru Escherichia coli 66 % LD50 zodpovedalo dávke 1,2 krad a pre 34 % baktérií - 3,5 krad. Keď sú baktérie ožiarené črevnej skupiny gama lúčov, ich inaktivácia nastáva v rozsahu od 24 do 168 krad a smrť všetkých buniek pri dávkach asi 300 krad.

Na dosiahnutie rovnakého biologického účinku vyžadujú rôzne typy mikroorganizmov rôzne dávky žiarenia. Tieto rozdiely závisia od množstva biologických charakteristík ožiarených baktérií, podmienok ožiarenia, vplyvov prostredia a iných faktorov. Osobitný význam sa pripisuje nerovnakej citlivosti metabolizmu nukleových kyselín a DNA rôznych organizmov na ožiarenie.

Citlivosť baktérií na žiarenie sa výrazne líši v rámci rovnakého druhu a dokonca aj v rámci populácie. bakteriálne bunky. Populáciu buniek tvoria baktérie, usporiadané podľa ich odolnosti voči žiareniu vo variačnom rade, ako aj podľa iných biologických charakteristík. Preto sú v populácii vždy prítomné najmä rádiorezistentné bunky, na ich usmrtenie je potrebné ožarovať silnejšími dávkami, než aké zabíjajú väčšinu rádiosenzitívnych buniek. Gram-pozitívne baktérie sú menej citlivé na žiarenie ako gram-negatívne baktérie.

Bakteriálne spóry majú veľmi nízku rádiosenzitivitu, ale aj medzi mikroorganizmami, ktoré netvoria spóry, existujú organizmy, ktorých rádiorezistencia môže prevyšovať odolnosť spór. Najčastejšie patria medzi koky alebo sarcíny. Je známe, že mikrokoky majú semiletálnu dávku 400 krad (4 kGy). Pri radiačnej sterilizácii mäsa, rýb a iných produktov sa koky najčastejšie nachádzali po ožiarení v dávkach od 600 do 1500 krad. Príkladom vysokej rádiovej odolnosti môžu byť aj baktérie izolované z vôd jadrových reaktorov.

Zmeny podmienok prostredia ovplyvňujú životnú aktivitu mikroorganizmov. Fyzikálne, chemické a biologické faktory prostredia môžu urýchliť alebo potlačiť vývoj mikróbov, zmeniť ich vlastnosti alebo dokonca spôsobiť smrť.

Medzi faktory prostredia, ktoré majú najvýraznejší vplyv, patrí vlhkosť, teplota, kyslosť a chemické zloženie prostredia, pôsobenia svetla a iných fyzikálnych faktorov.

Vlhkosť

Mikroorganizmy môžu žiť a rozvíjať sa iba v prostredí s určitým obsahom vlhkosti. Voda je nevyhnutná pre všetky metabolické procesy mikroorganizmov, pre normálny osmotický tlak v mikrobiálnej bunke, na udržanie jej životaschopnosti. Rôzne mikroorganizmy majú rôzne potreby vody. Baktérie sú hlavne vlhkomilné, keď je vlhkosť prostredia nižšia ako 20%, ich rast sa zastaví. Pre plesne je spodná hranica vlhkosti prostredia 15% a pri výraznej vlhkosti vzduchu je nižšia. Usadzovanie vodnej pary zo vzduchu na povrchu produktu podporuje množenie mikroorganizmov.

Keď sa obsah vody v médiu zníži, rast mikroorganizmov sa spomalí a môže sa úplne zastaviť. Suché potraviny sa preto môžu skladovať oveľa dlhšie ako potraviny s vysokou vlhkosťou. Sušenie potravín umožňuje uchovávať potraviny pri izbovej teplote bez chladenia.

Niektoré mikróby sú veľmi odolné voči sušeniu, niektoré baktérie a kvasinky môžu v sušenom stave prežiť až mesiac alebo viac. Spóry baktérií a plesní zostávajú životaschopné v neprítomnosti vlhkosti desiatky a niekedy aj stovky rokov.

Teplota

Teplota je najdôležitejším faktorom pre vývoj mikroorganizmov. Pre každý mikroorganizmus existuje minimálny, optimálny a maximálny teplotný režim pre rast. Na základe tejto vlastnosti sú mikróby rozdelené do troch skupín:

• psychrofili - mikroorganizmy, ktoré dobre rastú pri nízkych teplotách s minimom pri -10-0 °C, optimum pri 10-15 °C;
• mezofili - mikroorganizmy, pre ktoré sa optimálny rast pozoruje pri 25 – 35 °C, minimálne pri 5 – 10 °C, maximálne pri 50 – 60 °C;
• teplomilné - mikroorganizmy, ktoré dobre rastú pri relatívne vysokých teplotách s optimálnym rastom pri 50-65 °C, maximálne pri teplotách nad 70 °C.

Väčšina mikroorganizmov sú mezofily, pre ktoré je optimálna teplota 25-35 °C. Preto skladovanie potravinárskych výrobkov pri tejto teplote vedie k rýchlemu množeniu mikroorganizmov v nich a kazeniu potravín. Niektoré mikróby, keď sú výrazne nahromadené vo výrobkoch, môžu viesť k otrava jedlom osoba. Patogénne mikroorganizmy, t.j. volania infekčné chorobyľudia sú tiež mezofili.

Nízke teploty spomaľujú rast mikroorganizmov, no nezabíjajú ich. Chladené produkty na jedenie Rast mikroorganizmov je pomalý, ale pokračuje. Pri teplotách pod 0°C sa väčšina mikróbov prestane rozmnožovať, t.j. Pri zmrazení potravín sa rast mikróbov zastaví, niektoré z nich postupne odumierajú. Zistilo sa, že pri teplotách pod 0 °C sa väčšina mikroorganizmov dostáva do stavu podobného anabióze, zachováva si svoju životaschopnosť a pokračuje vo svojom vývoji, keď teplota stúpa. Táto vlastnosť mikroorganizmov by sa mala brať do úvahy pri skladovaní a ďalšom kulinárskom spracovaní potravinárskych výrobkov. Napríklad salmonela môže v mrazenom mäse dlho pretrvávať a po rozmrazení mäsa sa za priaznivých podmienok rýchlo nahromadí na množstvo nebezpečné pre človeka.

Pri vystavení vysoká teplota pri prekročení maximálnej odolnosti mikroorganizmov odumierajú. Baktérie, ktoré nemajú schopnosť tvoriť spóry, zahynú pri zahriatí vo vlhkom prostredí na 60-70 °C za 15-30 minút, na 80-100 °C za niekoľko sekúnd alebo minút. Bakteriálne spóry majú oveľa vyššiu tepelnú odolnosť. Sú schopné odolať 100 °C 1-6 hodín, pri teplote 120-130 °C spóry baktérií vo vlhkom prostredí odumierajú po 20-30 minútach. Spóry plesní sú menej odolné voči teplu.

Tepelné kulinárske spracovanie potravinárskych výrobkov vo verejnom stravovaní, pasterizácia a sterilizácia výrobkov v potravinárskom priemysle vedie k čiastočnej alebo úplnej (sterilizácii) smrti vegetatívnych buniek mikroorganizmov.

Počas pasterizácie je potravinový výrobok vystavený minimálnym teplotným vplyvom. V závislosti od teplotného režimu sa rozlišuje nízka a vysoká pasterizácia.

Nízka pasterizácia sa vykonáva pri teplote nepresahujúcej 65-80 ° C, najmenej 20 minút, aby sa lepšie zaručila bezpečnosť produktu.

Vysoká pasterizácia je krátkodobé (nie dlhšie ako 1 minútu) vystavenie pasterizovaného produktu teplote nad 90 °C, ktorá vedie k odumretiu patogénnej nespórovej mikroflóry a zároveň nemá za následok výrazné zmeny prirodzené vlastnosti pasterizované výrobky. Pasterizované potraviny nemožno skladovať bez chladenia.

Sterilizácia zahŕňa uvoľnenie produktu zo všetkých foriem mikroorganizmov vrátane spór. Sterilizácia konzervovaných potravín sa vykonáva v špeciálnych zariadeniach - autokláve (pod tlakom pary) pri teplote 110-125 ° C počas 20-60 minút. Sterilizácia poskytuje možnosť dlhodobého skladovania konzervovaných potravín. Mlieko sa sterilizuje pomocou ultravysokoteplotného ošetrenia (pri teplotách nad 130 °C) počas niekoľkých sekúnd, čo umožňuje uchovať všetky prospešné vlastnosti mlieko.

Reakcia prostredia

Životne dôležitá aktivita mikroorganizmov závisí od koncentrácie vodíkových (H +) alebo hydroxylových (OH -) iónov v substráte, na ktorom sa vyvíjajú. Pre väčšinu baktérií je najpriaznivejšie neutrálne (pH asi 7) alebo mierne zásadité prostredie. Plesne a kvasinky dobre rastú v mierne kyslom prostredí. Vysoko kyslé prostredie (pH pod 4,0) inhibuje rast baktérií, ale plesne môžu pokračovať v raste v kyslejšom prostredí. Potlačenie rastu hnilobných mikroorganizmov pri okyslení prostredia má praktické využitie. Pri morení potravín sa používa prídavok kyseliny octovej, ktorá zabraňuje hnilobným procesom a umožňuje konzerváciu potravín. Kyselina mliečna vznikajúca pri fermentácii tiež brzdí rast hnilobných baktérií.

Koncentrácia soli a cukru

Kuchynská soľ a cukor sa už dlho používajú na zvýšenie odolnosti potravín voči mikrobiálnemu kazeniu a na lepšie konzervovanie potravinárskych výrobkov.

Niektoré mikroorganizmy vyžadujú pre svoj vývoj vysoké koncentrácie soli (20 % alebo vyššie). Nazývajú sa slanomilné alebo halofily. Môžu spôsobiť znehodnotenie slaných potravín.

Vysoká koncentrácia cukru (nad 55-65%) zastavuje množenie väčšiny mikroorganizmov, používa sa pri príprave džemu, lekváru alebo marmelády z ovocia a bobúľ. Tieto produkty však môže pokaziť aj rast osmofilných plesní alebo kvasiniek.

Svetlo

Niektoré mikroorganizmy potrebujú svetlo pre normálny vývoj, no pre väčšinu z nich je škodlivé. Ultrafialové lúče slnka majú baktericídny účinok, to znamená, že pri určitých dávkach žiarenia vedú k smrti mikroorganizmov. Baktericídne vlastnosti ultrafialových lúčov ortuťových výbojok sa používajú na dezinfekciu vzduchu, vody a niektorých potravinárskych výrobkov. Infračervené lúče môžu tiež spôsobiť smrť mikróbov v dôsledku tepelných účinkov. Vystavenie týmto lúčom sa využíva pri tepelnom spracovaní výrobkov. Negatívny vplyv môže mať vplyv na mikroorganizmy elektromagnetické polia ionizujúceho žiarenia a iných fyzikálnych faktorov prostredia.

Chemické faktory

Niektoré chemikálie môžu mať škodlivý účinok na mikroorganizmy. Chemikálie, ktoré majú baktericídny účinok, sa nazývajú Antiseptiká. Patria sem dezinfekčné prostriedky (bielidlá, chlórnany a pod.) používané v medicíne, v potravinárstve a verejnom stravovaní.

Niektoré antiseptiká sa používajú ako prísady do potravín (kyselina sorbová a benzoová atď.) pri výrobe štiav, kaviáru, krémov, šalátov a iných produktov.

Biologické faktory

Antagonistické vlastnosti niektorých sa vysvetľujú schopnosťou ich vylučovať životné prostredie látky s antimikrobiálnymi (bakteriostatickými, baktericídnymi alebo fungicídnymi) účinkami - antibiotiká. Antibiotiká sú produkované prevažne hubami, menej často baktériami, svoj špecifický účinok uplatňujú na určité druhy baktérií alebo húb (fungicídny účinok). Antibiotiká sa používajú v medicíne (penicilín, chloramfenikol, streptomycín atď.), v chove zvierat ako kŕmna prísada, v potravinárskom priemysle na konzerváciu potravín (nížina).

Fytoncídy, látky nachádzajúce sa v mnohých rastlinách a potravinách (cibuľa, cesnak, reďkovky, chren, korenie atď.), majú antibiotické vlastnosti. Fytoncídy zahŕňajú esenciálne oleje, antokyány a iné látky. Sú schopné spôsobiť smrť patogénnych mikroorganizmov a hnilobných baktérií.

Vaječné bielka, rybie ikry, slzy a sliny obsahujú lyzozým, antibiotickú látku živočíšneho pôvodu.