- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
- •Зм 1.2. Мікроорганізми у сировині та готових продуктах харчування 33
- •Зм 1.3. Мікроорганізми у виробництві харчової продукції 77
- •Модуль 1. Мікроорганізми у виробництві та зберіганні харчової продукції зм 1.1 організація та життєдіяльність бактерій, дріжджів і плісеневих грибів Лекція 1. Вступ. Історія розвитку мікробіології
- •1. Значення мікробіології в умовах сучасного виробництва й споживання
- •2. Основні етапи розвитку мікробіології, вірусології і імунології
- •4. Імунологічний період.
- •5. Період відкриття антибіотиків
- •6. Сучасний молекулярно-генетичний період
- •3. Перспективи розвитку мікробіології
- •Лекція 2. Особливості будови та життєдіяльності мікроорганізмів
- •1. Об’єкти вивчення в мікробіології
- •2. Основні властивості живих організмів
- •2.1. Характерний хімічний склад
- •2.2. Обмін речовин і енергії
- •3. Клітинна організація мікроорганізмів
- •4. Особливості зростання бактеріальних популяцій
- •Лекція 3. Принципи класифікації мікроорганізмів
- •1. Основні поняття щодо класифікації мікроорганізмів
- •2. Основи класифікації бактерій
- •Лекція 4. Мікробіологічні процеси в промисловості
- •1. Мікробіологічна промисловість
- •2. Промислові мікробіологічні процеси
- •Зм 1.2. Мікроорганізми у сировині та готових продуктах харчування Лекція 5.Мікробіологія м’ясної сировини та продуктів соління і зберігання в холодильнику
- •1. Осіменіння м'яса тварин мікроорганізмами
- •2. Осіменіння м'яса птиці мікроорганізмами
- •3. Ветеринарно-санітарні вимоги до цехів післязабійного вмісту, забою худоби і оброблення туш
- •4. Мікрофлора м'яса і м'ясопродуктів при холодильному зберіганні, засолі й сушці в умовах вакууму
- •Лекція 6. Мікробіологія ковбасних виробів і м’ясних консервів: основні групи мікроорганізмів
- •1. Осіменіння ковбасного фаршу мікроорганізмами
- •2. Вплив решткової мікрофлори на якість ковбасних виробів при зберіганні
- •3. Санітарно-гігієнічні вимоги при виробництві ковбасних виробів
- •4. Джерела мікрофлори консервованих продуктів
- •5. Вплив решткової мікрофлори на якість консервів
- •6. Санітарно-гігієнічні вимоги до виробництва консервів
- •Лекція 7. Мікробіологія яєць та яйцепродуктів
- •1. Осіменіння яєць мікроорганізмами
- •2. Розвиток мікроорганізмів в яйці при зберіганні
- •3. Мікрофлора яйцепродуктів
- •4. Санітарно-гігієнічні вимоги при виробництві яєць і яйцепродуктів
- •Лекція 8. Мікробіологія молока та молочних продуктів
- •1. Мікробіологія молока
- •2. Псування жирів
- •3. Псування масла
- •1. Мікробіологія зерна
- •2. Мікробіологія сировини
- •3. Мікробіологія готового хлібу
- •Лекція 10. Мікробіологія плодів і овочів
- •1. Класифікація овочевих культур
- •2. Класифікація мікроорганізмів плодів і овочів
- •3. Хвороби плодів і овочів, що викликаються мікроорганізмами
- •4. Класифікація хвороб плодів і овочів
- •5. Зовнішні ознаки захворювань
- •6. Мікробіологія квашених (солоних, мочених) овочів і плодів
- •Зм 1.3. Мікроорганізми у виробництві харчової продукції Лекція 11. Мікроорганізми у виробництві сиру
- •1. Технологія виробництва сиру
- •2. Особливості виробництва основних різновидів сиру
- •3. Джерела надходження мікрофлори в сир
- •Лекція 12. Мікроорганізми у виробництві пива
- •1. Етапи виробництва пива
- •2. Зачаття пива
- •3. Затирання
- •4. Фільтрування затору
- •5. Кип'ятіння сусла з хмелем
- •6. Освітлювання пивного сусла
- •7. Охолоджування сусла
- •8. Бродіння
- •9. Останні технологічні етапи
- •Лекція 13. Мікроорганізми у виробництві вина
- •1. Загальні відомості про виноробство
- •2. Класифікація вин за кольором, призначенням, способом приготування і складом
- •3. Характеристики типів вин
- •4. Обробка мезги
- •5. Освітлювання і обробка сусла
- •6. Бродіння сусла
- •7. Бродіння мезги
- •8. Підброджування сусла і мезги
- •9. Спиртування сусла і мезги
- •10. Переробка відходів виноробства
- •Лекція 14. Мікроорганізми у виробництві м’ясних продуктів
- •1. Ризики потрапляння мікроорганізмів до продукту на різних етапах виробництва
- •2. Зміна мікрофлори фаршу при виробленні варених і напівкопчених ковбасних виробів
- •3. Зміна мікрофлори фаршу при виробленні копчених ковбас
- •4. Ризики потрапляння мікроорганізмів до продукту на різних етапах виробництва м’ясних консервів
- •Лекція 15. Основи утворення тіста, випечених напівфабрикатів і виробів
- •1. Основи технології хлібопечення
- •1.1. Роль молочнокислих бактерій і дріжджів в хлібопеченні
- •1.2. Хлібопекарські раси дріжджів і молочнокислих бактерій
- •1.3. Чинники, що впливають на розмноження і біохімічну активність молочнокислих бактерій і дріжджів у тісті
- •1.4. Мікробіологічні процеси в тісті при випічці
- •2. Вимоги до компонентів тіста
- •2.1. Вплив білків і крохмалю муки на властивості тіста
- •2.2. Вплив інших рецептурних компонентів на властивості тісту і виробів
- •3. Особливості технології випічки житнього хліба
- •4. Вимоги до дотримання умов виробництва при отриманні чорного хліба
- •Лекція 16. Біотехнології – виробництво майбутнього
- •1. Субстрати для культивування мікроорганізмів з метою отримання білка
- •2. Технологія отримання мікробних ліпідів
- •3. Мікроорганізми – продуценти ліпідів
- •4. Живильне середовище для отримання ліпідів
- •Список джерел:
3. Клітинна організація мікроорганізмів
У живій природі можна виділити два види клітин, з яких побудовано організми всіх живих істот. Ознакою, за якою можна виділити ці два види клітин, є наявність оформленого ядра. Прокаріоти (від лат. pro – перед і грец. karyon – ядро) – це організми, клітини яких не мають оформленого ядра. До них належать бактерії, ціанобактерії (синьозелені водорості) і архебактерії. За розмірами клітини прокаріотів значно менші за еукаріотичні клітини, характерною рисою яких є наявність оформленого ядра. Діаметр бактерії становить близько 1 мкм; в одній клітині еукаріотів може вміститися понад 10 000 бактерій. Крім розмірів і відсутності оформленого ядра про- та еукаріоти розрізняються ще за низкою ознак. Клітини прокаріотів не мають мембранних органел. Увесь спадковий матеріал міститься в одній кільцевій молекулі ДНК, що розташована в цитоплазмі. Прокаріотична ДНК практично не зв’язана з білками й обов’язково прикріплена до плазмолеми. Така структура отримала назву нуклеоїд.
Докладніше будову прокаріотичної клітини розглянемо на прикладі бактерій. Бактеріальна клітина вкрита клітинною стінкою, а досить часто – слизистою капсулою. Під клітинною стінкою міститься плазматична мембрана, що має таку саму будову, як і еукаріоти (див. далі). Вона може утворювати численні впинання – так звані мезосоми, які виконують функції мембранних органел еукаріотів (фотосинтез, окиснювальне фосфорилування та ін.). Рибосоми прокаріотичних клітин за будовою схожі з рибосомами еукаріотів, але дещо менші.
Ультраструктура прокаріотичної клітини вивчаються за допомогою електронно-мікроскопічних, мікрохімічних та інших методів, які дають змогу з високою точністю визначити будову і хімічний склад бактерій. Завдяки цим методам вдалося встановити, що прокаріотична клітина має низку принципових особливостей ультраструктурної і хімічної організації порівняно з еукаріотичною клітиною (рис. 2).
Зовні цитоплазматичної мембрани бактеріальної клітини розміщуються так звані поверхневі структури: оболонка, капсула, слизовий чохол, джгутики і ворсинки (війки). Цитоплазматичну мембрану разом з цитоплазмою, органелами і включеннями прийнято називати протопластом. Розглянемо спочатку будову, хімічний склад і функції поверхневих структур бактеріальної клітини.
Рис. 2.2. Комбіноване схематичне зображення прокаріотичної клітини (за Г. Шлегелем, 1972):
І – поверхневі структури: 1 – оболонка клітини; 2 – капсула; 3 – слизові виділення; 4 – слизовий чохол; 5 – джгутики; 6 – війки.
ІІ – цитоплазматичні клітинні структури: 7 – цитоплазматична мембрана; 8 – нуклеоїд; 9 – рибосоми; 10 – цитоплазма; 11 – хроматофори; 72 – хлоросоми; ЇЗ – пластинчасті тілакоїди; 14 – фікобілісоми; 15 – трубчасті тілакоїди; 16 – мезосома; 17 – аеросома (газова вакуоля); 18 – ламелярні структури.
ІІІ – запасні речовини: 19 – полісахаридні гранули; 20– гранули полі-3-оксимасляної кислоти; 21 – гранули поліфосфату; 22– гранули ціанофіцину; 23 – карбоксисоми; 24– включення сірки; 25 – крапельки жиру; 26 – гранули вуглеводів.
За будовою і хімічним складом оболонка бактеріальної клітини суттєво відрізняється від клітинної оболонки еукаріотів. Її складають специфічні полімерні комплекси, яких немає в клітинних структурах інших організмів. Будова і хімічний склад оболонки є сталими для певних видів бактерій, на що зважають під час діагностування. Вважають, що саме оболонка визначає забарвлення бактерії за Грамом. Так називають розроблений данським мікробіологом X. Грамом у 1884 р. метод фарбування мікроорганізмів, який дає змогу диференціювати бактерії.
Після забарвлення бактерій карболовим генціанвіолетом і обробки препаратів розчином йоду та промивання їх спиртом, клітини одних бактерій знебарвлюються, а інші залишаються синьо-фіолетовими. Саме за цією ознакою бактерії поділяють на дві групи: грампозитивні забарвлюються у синьо-фіолетовий колір, грамнегативні знебарвлюються. Суть фарбування мікробів за Грамом досі ще остаточно не з'ясована. Вважають, що в основі цього методу лежать будова і особливості хімічного складу клітинних оболонок бактерій.
Характер побудови клітинної оболонки є важливішою ознакою, ніж саме фарбування за Грамом. Це дозволило Н. Гіббонсу і Р. Муррею ще в 1978 р. запропонувати грамнегативні еубактерії віднести до відділу грацілікутних, а грампозитивні – до відділу фірмікутних бактерій. До цих двох відділів прокаріотів належить переважна більшість бактерій
Білки зовнішньої мембрани грамнегативних бактерій поділяють на дві групи: основні, які беруть участь у формуванні мембранних гідрофільних пор (їх ще називають поринами) і мінорні білки, що виконують транспортну і рецепторну функції. Вони транспортують у клітину залізовмісні сполуки, вітаміни тощо. Між зовнішньою і внутрішньою мембранами клітинної оболонки грамнегативних бактерій існує периплазматичний простір (пери-плазма), в якому, крім муреїнового шару, містяться специфічні білки, олігосахариди, неорганічні речовини і вода. Периплазматичні транспортні білки відіграють важливу роль у надходженні в клітину амінокислот, цукрів, фосфатів тощо.
В курсі мікробіології вивчаються також еукаріотичні організми – гриби. Це – плісеневі гриби та дріжджі.
Рис. 2.3. Будова клітини дріжджів:
а– клітина в стані спокою; б, в – клітина під час брунькування; г – аск;
1 – ядро; 2 – вакуоля; 3 – бруньки; 4 – аскоспори
Термін «дріжджі» не має таксономічного значення. До цієї групи мікроорганізмів належать мікроскопічні одноклітинні гриби, які розмножуються переважно брунькуванням або поділом. Таке визначення є недостатньо точним, оскільки окремі види дріжджів здатні в певній фазі розвитку утворювати міцелій, а деякі мікроскопічні міцеліальні гриби в певних умовах культивування ростуть у дріжджоподібній формі. Проте переважне їх існування у вигляді одноклітинних форм дає можливість розглядати дріжджі як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів. У наш чає дріжджі розглядають як групу вищих грибів, що переважно вегетують в одноклітинній формі та розмножуються брунькуванням або поділом (рис. 2.3). До грибів дріжджів зараховують на основі ряду характерних ознак: наявність ядра, відсутність фотосинтезувальних пігментів і рухомості, наявність глікогену як запасної речовини. У більшості дріжджів клітини безбарвні, деякі види синтезують червоний, оранжевий або жовтий пігменти
Дріжджі відрізняються за формою вегетативних клітин, статевих спор і культуральними ознаками. Ростуть. як правило, у температурному діапазоні від 0 до 37°С, можуть розвиватись в аеробних та анаеробних умовах за рН від 3 до 8, нижня межа водної активності становить 0,90-0,60.
Як і всім грибам, дріжджам притаманний адсорбційний тип живлення. Більшість з них є сапрофітами: існують у філосфері та ризосфері рослин, ґрунті, морській і прісній воді, інших природних субстратах. Розвиваються дріжджі також у шлунково-кишковому тракті, на поверхні шкіри тварин. Одні з них здатні існувати в різноманітних екологічних нішах, інші тільки в специфічних, різко обмежених умовах. Описано понад 500 видів дріжджів, які належать більш як до 60 родів.