1.Wpływ środowiska (pozytywny i negatywny) na pleśnie, drożdże i bakterie.

Drobnoustroje mogą żyć tylko w określonych warunkach środowiska, ale odznaczają się dużymi zdolnościami przystosowania swego metabolizmu do zmian warunków środowiska. Czynnikami środowiska są: woda, tlen, pH, temperatura.

czynnik	Bakterie	Drożdże	Pleśnie
woda	Są szczególnie wrażliwe na brak wody; aby się rozwijały w środowisku musi być co najmniej 30% wody w środowisku	Są w mniejszym stopniu wrażliwe na brak wody niż bakterie	Mogą rozwijać się w substratach z niska zawartością wody w środowisku - około 15%
Aktywność wodna - stosunek ciśnienia pary w danym roztworze do ciśnienia pary czystej wody; czysta woda aw = 1,00
	aw pomiędzy 0,90 a 1,00; rodzaje halofilne mogą rosnąć przy aw do 0,75	aw od 0,88 do około 1,00; gatunki osmofilne od 0,62	minimalne aw 0,62 dla gatunków osmofilnych
tlen	Tlenowce: z rodzaju Bacillus Beztlenowce: z rodzaju Clostridium	Tlenowce Względne beztlenowce	Prawie wszystkie są tlenowcami
pH	Rozwijają się w środowisku zbliżonym do obojętnego z wyjątkiem bakterii kwaszących (środowisko kwaśne) pH 6,5 - 7,5	Rozwijają się w środowisku kwaśnym pH 1,5 - 8,5	Rozwijają się w środowisku kwaśnym pH 1,5 - 8,5
temperatura	Bakterie termofine z rodzaju Bacillus 50 - 65ºC Bakterie psychrofilne z rodzajów Pseudomonas, Lactobacillus 15 - 20ºC	W większości mezofilne 20 - 37ºC Psychrofilne z rodzajów Candida i Rhodotorula 15 - 20ºC	Mezofilne 20 - 37ºC

2. Wyjaśnić pojęcie czasu generacji i jego znaczenie w przechowalnictwie i technologii żywności.

Czas generacji - okres, w którym następuje podwojenie liczby organizmów jednokomórkowych, wynosi w zakresie temperatury optymalnej około 20 minut.

Krótki okres generacji wpływa niekorzystnie na przechowalnictwo żywności. W celu uchronienia żywności przed mikrobiol. psuciem się, należy stale dbać o to, aby drobnoustroje, które dostały się do niej, utrzymywać możliwie jak najdłużej w fazie spoczynkowej wzrostu. W fazie spoczynkowej drobnoustroje przystosowują się do nowego środowiska, następuje aktywacja przemiany materii i następuje pierwszy podział komórek. Tak więc im mniej korzystne warunki środowiska tym faza spoczynkowa trwa dłużej i później następuje pierwszy podział komórek.

Podwojenie liczby drobnoustrojów zachodzi w fazie logarytmicznej wzrostu.

W przemyśle mleczarskim przy produkcji zakwasu i wszędzie tam, gdzie chodzi o namnażanie w krótkim czasie możliwie dużych ilości masy komórkowej, można wpływać na czas generacji przez zmianę warunków środowiskowych.

3.Termiczne metody wyjaławiania i ich skuteczność.

Pasteryzacja - jest to poddawanie żywności dość łagodnemu ogrzewaniu, podczas którego niszczy się występujące w niej komórki wegetatywne drobnoustrojów, a zarazem nieprzetrwalnikujące formy chorobotwórcze. Pasteryzacja jest więc wyjałowieniem częściowym, przeżywają ją ciepłooporne przetrwalniki bakterii.

Sterylizacja - powoduje pełne zniszczenie w żywności lub w innym materiale wszelkich drobnoustrojów łącznie z ich formami przetrwalnymi. Jednocześnie odpowiednia obróbka cieplna inaktywuje naturalne enzymy surowców roślinnych i zwierzęcych, uniemożliwiając niepożądany rozkład enzymatyczny.

Celem zabiegów z użyciem wysokiej temp. jest utrwalenie żywności, utrzymanie jej w stanie nie zmienionym, z wykluczeniem procesów chemicznych i mikrobiologicznych.

Przy sterylizacji żywności:

• wyjałowienie artykułów spożywczych o słabo kwaśnym lub obojętnym odczynie (pH ponad 4,5) jest najtrudniejsze, najłatwiejsze natomiast jest wyjaławianie żywności o silnie kwaśnym odczynie (poniżej pH 4,5); stanowisko pośrednie zajmują artykuły żywnościowe o pH od 4,0 do 4,5;

• kwaśne i silnie kwaśne produkty żywnościowe wymagają w tych samych warunkach krótszego czasu sterylizacji aniżeli obojętne i słabo kwaśne;

• zakwaszenie środowiska podlegającego wyjaławianiu znacznie poprawia skuteczność sterylizacji, nie bez znaczenia jest rodzaj użytego kwasu.

Tyndalizacja czyli sterylizacja frakcjonowana - osiąga się zniszczenie przetrwalników w warunkach takich jak w pasteryzacji. Żywność poddawaną takiemu zabiegowi ogrzewa się 20 minut w temp. 100ºC, przy czym niszczy się komórki wegetatywne i aktywuje przetrwalniki bakterii. Te ostatnie kiełkują w ciągu 24 godzin w temp. 20 - 25ºC. Jako komórki wegetatywne nie są już ciepłooporne i ulegają zniszczeniu w drugim procesie ogrzewania temperaturą 100ºC w ciągu 20 minut. Całkowitą pewność zniszczenia daje następny taki sam zabieg po 24h. Tyndalizację stosuje się w przy produkcji konserw.

4. Wpływ niskich temperatur na drobnoustroje.

Wraz ze spadkiem temperatury maleje szybkość procesów przemiany materii, jak również ulega hamowaniu wzrost i rozmnażanie drobnoustrojów.

W temperaturze zamrażania może dochodzić do nieodwracalnej inaktywacji enzymów, co powoduje śmierć drobnoustrojów, ale również może pozostać przy życiu duża liczba komórek, które po zaistnieniu odpowiednich warunków temperaturowych będą się dalej rozmnażać.

Obniżenie temperatury o 10ºC poniżej temperatury optymalnej powoduje 2-4 krotny spadek szybkości przemian enzymatycznych w komórce.

Większość drobnoustrojów nie rozmnaża się w temperaturze poniżej 10ºC. Im niższy zakres temperatur, tym mniejsza liczba gatunków mogących się rozwijać.

Minimalna temperatura rozmnażania drobnoustrojów jest bliska 0ºC, wiele gatunków psychrofilnych rozwija się jeszcze niższej temperaturze (gatunki Penicillium rosną przy - 4ºC oraz należące do Cladosporium rozmnażające się w temperaturze - 6ºC, a nawet - 10ºC, niektóre drożdże mogą się rozwijać w brzeczce w temperaturze od - 2 do - 5ºC).

Chłodzenie - to utrzymanie świeżości artykułów żywnościowych w temperaturze wyższej od 0ºC, a więc gdy nie przekracza ona punktu zamarzania. Spełnia ograniczoną rolę w przedłużaniu trwałości, ponieważ w tym zakresie temperatur mogą się rozwijać drobnoustroje psychrofilne, a enzymy tkankowe w żywności nie tracą swojej aktywności.

Chłodzenie nadaje się zwłaszcza do produktów wrażliwych na zamrażanie (jaja, świeże owoce), w których w wyniku zamrażania powstają nieodwracalne szkody. Prócz tego chłodzenie stosuje się w krótkotrwałym składowaniu przy przerobie i transporcie.

Mrożenie - zamrażanie praktycznie uniemożliwia rozmnażanie się drobnoustrojów w żywności i w dużym stopniu opóźnia niepożądane, enzymatyczne procesy przemiany materii, wskutek czego produkty mrożone są znacznie trwalsze od chłodzonych. Ujemną stroną mrożenia są wysokie koszty, a przede wszystkim zmiany struktury i konsystencji żywności.

Ponieważ bakterie w temperaturze poniżej - 10ºC, a drożdże poniżej - 12ºC, nie mogą się rozmnażać i jedynie pleśnie do - 15ºC wykazują bardzo słabą aktywność, praktycznie temperatura mrożenia żywności sięga zwykle - 18ºC i niżej.

5. Charakterystyka metod zwalczania drobnoustrojów.

Zwalczanie drobnoustrojów to z jednej strony zabezpieczanie żywności przed zepsuciem mikrobiologicznym (ograniczenie strat i zapobieganie zatruciu) a z drugiej strony to przystosowanie jałowego środowiska dla kontrolowanego procesu mikrobiologicznego wywołanego przez określony gatunek drobnoustrojów np. fermentacja, produkcja antybiotyków, produkcja kwasów organicznych, badania diagnostyczne.

Metody usuwania drobnoustrojów ze środowiska to:

1. Sanityzacja - zabieg prowadzący do ograniczania liczby drobnoustrojów lecz ich nie zabijający. Polega na myciu mydłem lub detergentem.

2. Dezynfekcja - jest to odkażanie, które prowadzi do częściowego niszczenia form wegetatywnych.

3. Sterylizacja - wyjaławianie, powoduje pełne zniszczenie w żywności lub w innym materiale wszelkich drobnoustrojów łącznie z ich formami przetrwalnymi. Przy wyjaławianiu istotny jest czas, oporność komórek na wysoką temperaturę oraz wpływ środowiska.

6. Wpływ temperatury na drobnoustroje.

Zastosowanie wysokiej temperatury.

Przy użyciu odpowiednio wysokiej temp., w ciągu wystarczająco długiego czasu jej działania, można skutecznie zniszczyć wszystkie występujące w żywności drobnoustroje, łącznie z ich ciepłoopornymi przetrwalnikami. Jednocześnie odpowiednia obróbka cieplna inaktywuje naturalne enzymy surowców roślinnych i zwierzęcych, uniemożliwiając niepożądany rozkład enzymatyczny.

Termiczne niszczenie drobnoustrojów zależy od wielu czynników. Obok ciepłooporności drobnoustrojów i ich różnych stadiów morfologicznych, pierwszorzędne znaczenie mają: wysokość temperatury i czas jej działania. Poza nimi dużą rolę odgrywają: stan fizjologiczny komórek oraz chemiczne i fizyczne właściwości środowiska, w którym odbywa się ogrzewanie.

Zastosowanie niskiej temperatury.

Działanie niskiej temperatury na drobnoustroje jest bardzo złożone:

• wraz ze spadkiem temp. maleje szybkość procesów przemiany materii, jak również ulega hamowaniu wzrost i rozmnażanie drobnoustrojów;

• w temperaturze zamarzania może dochodzić do nieodwracalnej inaktywacji enzymów, co powoduje śmierć drobnoustrojów, ale również może pozostać przy życiu duża liczba komórek po zaistnieniu odpowiednich warunków temperaturowych będą się dalej rozwijać.

8. Praktyczne znaczenie faz wzrostu i drobnoustrojów.

W mikrobiologii żywności szczególne znaczenie mają fazy spoczynkowa i logarytmiczna wzrostu. W celu uchronienia żywności przed mikrobiol. psuciem się, należy stale dbać o to, aby drobnoustroje, które dostały się do niej, utrzymać możliwie jak najdłużej w fazie spoczynkowej. Można np. przez zastosowanie chłodzenia wpływać na warunki rozwoju, a tym samym przedłużyć fazę spoczynkową z 1 godziny do 1 dnia.

Na fazę logarytmiczną, szczególnie pożądana w przemyśle mleczarskim przy produkcji zakwasu i wszędzie tam, gdzie chodzi o namnażanie w krótkim czasie możliwie dużych ilości masy komórkowej, można wpływać w znacznej mierze przez zmianę warunków środowiskowych takich jak:

Substrat - im korzystniejsze warunki rozwoju zapewnia substrat, tym krócej trwa faza spoczynkowa. Wykorzystuje się to w utrwalaniu żywności za pomocą środków konserwujących, przez odwadnianie, odpowietrzanie, a także przez zmianę wartości pH. Stwarza się przez to niekorzystne warunki rozmnażania, a tym samym przedłuża znacznie fazę spoczynkową.

Temperatura - każdy z gatunków ma optymalny zakres temperatur rozwoju, w którym faza spoczynkowa i okres generacji są najkrótsze. Im bardziej temperatura substratu odbiega od optymalnej, tym dłuższa jest faza spoczynkowa i czas generacji, czyli dłuższy okres ochrony substratu przed zepsuciem mikrobiologicznym.

Liczba komórek - im większe jest zanieczyszczenie żywności bakteriami gnilnymi w czasie przerobu, tym krótsza jest ich faza spoczynkowa.

Wiek komórek - im starsze są kom. drobn.., tym dłużej trwa faza spoczynko..

Faza rozwoju a częstotliwość przeszczepiania - regularne i przeprowadzane w dość krótkich odstępach czasu przeszczepianie drobnoustrojów na świeże środowisko odżywcze, pozwala na utrzymanie komórek w stanie fazy logarytmicznej (w hodowli drożdży piekarskich), w ten sposób otrzymuje się duże ilości masy komórkowej w bardzo krótkim czasie.

10. Istota zależności między drobnoustrojami typu komensalizm, synergizm, symbioza.

Komensalizm (współbiesiadnictwo) - jeden partner zabezpiecza drugiemu organizmowi korzystne warunki bytowania, sam nie odnosząc żadnych korzyści. Pewnego typu związki komensalów obserwujemy w fermentującym mleku tj. drożdże nie wykorzystujące laktozy korzystają z produktów jej hydrolizy dokonanej przez bakterie.

Symbioza (mutualizm) - każdy z symbiontów stanowi sprzyjający lub nieodzowny składnik mikrośrodowiska drugiego partnera. Szczególna cechą takich związków jest trwałość i swoistość.

Synergizm (współdziałanie) - jest to wzajemne działanie drobnoustrojów powodujące, że łączny efekt jest większy od sumy efektów ich działania osobnego. Organizmy wzajemnie potęgują swoje działanie.

11. Omówić na przykładach zjawisko symbiozy, anabiozy i metabiozy.

Symbioza każdy z symbiontów stanowi sprzyjający lub nieodzowny składnik mikrośrodowiska drugiego partnera.

Np.: symbioza grzybów z systemami korzeniowymi wyższych roślin (mykoryza) - roślina stanowi źródło węgla dla grzyba, system grzybni umożliwia roślinie lepsze zaopatrzenie w wodę i substancje odżywcze.

Anabioza jest formą życia utajonego, w której ograniczone są funkcje życiowe organizmów w okresie niekorzystnych warunków środowiska. W stanie anabiozy mogą znaleźć się komórki wegetatywne drobnoustrojów; np.: Nitrobacter utleniający NH₃ i NO₂ w glebie.

Metabioza jest to proces wytwarzania przez jedne organizmy korzystnych warunków dla innych; np.: samoukwaszanie mleka i odstawanie wina.

12. Pożyteczna i szkodliwa rola drożdży w technologii żywności.

Pożyteczna rola drożdży.

Drożdże wykorzystywane są w przemysłach:

• winiarskim do fermentacji moszczów owocowych i miodowych; drożdże winiarskie nie tylko wytwarzają alkohol, ale także produkują różne metabolity nadające winom specyficzny smak i aromat.; Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayannus

• piwowarskim do fermentacji brzeczki słodowej; Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces uvarum;

• piekarskim, w którym wykorzystuje się zdolność drożdży do wytwarzania dużej ilości CO₂, który powoduje spulchnienie ciasta i właściwe wyrośnięcie pieczywa, nadaje mu charakterystyczny smak i wygląd; Saccharomyces cerevisiae;

• gorzelniczym, w którym wykorzystuje się drożdże o krótkim okresie fermentacji i dużej czystości wytworzonego alkoholu bez produktów ubocznych; Saccharomyces cerevisiae.

Szkodliwa rola drożdży.

• drożdże z rodzaju Pichia i Hansenula tworzą kożuch i wywołują niekorzystne zmiany zapachowe szkodliwe w winiarstwie i browarnictwie;

• drożdże z rodzaju Torulopsis są odporne na wysokie stężenia soli i cukru, spotyka się je w solankach, zagęszczonym słodzonym mleku (powodują nieprzyjemny smak i zapach);

• drożdże z rodzaju Candida należą do drożdży dzikich kożuchujących, stanowią mikroflorę szkodliwa piwa, wina, kiszonek;

• drożdże z rodzaju Rhodotorula są przyczyną zakażeń sera, masła, śmietany, mięsa i drożdży piekarskich.

13. Wymagania stawiane drożdżom w różnych gałęziach przemysłu spożywczego (winiarstwo, piwowarstwo, gorzelnictwo, piekarstwo).

• drożdże winiarskie muszą charakteryzować się długim okresem fermentacji oraz nadawać specyficzny smak i aromat winom, głównym i jedynym produktem głównym fermentacji musi być etanol, muszą być odporne na: SO₂, kwasy organiczne zawarte w owocach, garbniki; Saccharomyces cerevisiae;

• drożdże piwowarskie muszą szybko osiadać na dnie tanku podczas fermentacji, muszą być odporne na olejki chmielowe i dobrze pracować w niskiej temperaturze; Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces uvarum;

• drożdże gorzelnicze powinny cechować się krótkim okresem fermentacji, dużą czystością otrzymanego alkoholu bez produktów ubocznych oraz maksymalną wydajnością etanolu w stosunku do jednostki używanego surowca; Saccharomyces cerevisiae;

• drożdże piekarskie muszą charakteryzować się dużą aktywnością w prowadzeniu procesów fermentacyjnych ciasta (zdolność wytwarzania dużej ilości CO₂ z cukrów zawartych w mące użytej do wypieku pieczywa); Saccharomyces cerevisiae.

14. Charakterystyka systematyczna, morfologiczna i fizjologiczna drożdży.

Drożdże są organizmami jednokom., których kształt i wielkość komórek uzależniona jest nie tylko od gatunku, lecz także od warunków środowiska i wieku hodowli oraz stanu odżywienia. Kształty komórek mogą być zmienne, najbardziej typowe, charakt. są kształty komórek młodych. Komórki mogą mieć kształt okrągły, owalny, elipsoidalny lub cylindryczny. Są tlenowcami lub względnymi beztlenowcami. Rozwijają się w środowisku kwaśnym. Optymalna temperatura rozwoju wynosi 25-32ºC a pH 4-5. Najlepiej rozwijają się na podłożach zawierających cukry. Interesujące mikrobiologów żywności rodzaje drożdży zaliczane są do klas Ascomycetes i Deuteromycetes.

Drożdże Ascomycetes

1. rodzaj Saccharomyces charakteryzuje się rozmnażaniem wegetatywnym przez paczkowanie, niektóre gatunki takie jak Saccharomyces cerevisiae i Saccharomyces carlsbergensis zaliczane są do tzw. drożdży szlachetnych - charakteryzują się silnymi właściwościami fermentacyjnymi;

2. rodzaj Pichia i Hansenula mają zdolność rozkładu alkoholu, tworzenia kożucha i wywoływania niekorzystnych zmian zapachowych; stanowią mikroflorę szkodliwą w winiarstwie i browarnictwie;

3. rodzaj Schizosaccharomyces występuje na produktach skrobiowych, dość często w majonezach i przetworach mięsnych;

Drożdże Deuteromycetes

1. rodzaj Torulopsis jest odporny na wysokie stężenia soli i cukrów spotyka się go w solankach, zagęszczonym słodzonym mleku (powodują nieprzyjemny smak i zapach);

2. rodzaj Candida to drożdże dzikie kożuchujące;

3. rodzaj Rhodotorula jest przyczyną zakażeń sera, masła, śmietany, mięsa i drozdży piekarskich.

15. Charakterystyka systematyczna, morfologiczna i fizjologiczna pleśni.

Pleśnie są organizmami wielokomórkowymi, cudzożywnymi - nie mają zdolności do syntezy chlorofilu. Należą do królestwa Mycota (Fungi). Prawie wszystkie są tlenowcami. Rozwijają się w środowisku kwaśnym przy pH 1,5 - 8,5 i temperaturze 25-32ºC. Mają zdolność do tworzenia delikatnej, puszystej grzybni i to odróżnia je od drożdży. Wykazują zróżnicowaną budowę, co pozwala identyfikować je na podstawie cech morfologicznych

Pleśnie ważne w przemyśle żywnościowym należą do rodzajów Mucor i Rhizopus, Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Cladosporium i klasy Basidiomycetes.

Pleśnie z rodzaju Mucor i Rhizopus wywołują psucie się żywności przechowywanej, przede wszystkim owoców, warzyw, chleba.

Pleśnie z rodzaju Penicillium poza niekorzystną działalnością polegającą na psuciu żywności znalazły praktyczne zastosowanie w przemyśle żywnościowym i farmaceutycznym.

Wśród pleśni z rodzaju Aspergillus spotyka się gatunki pożyteczne i szkodliwe w przemyśle spożywczym.

Pleśnie z rodzaju Fusarium wywołują gnicie pomidorów, jabłek i kukurydzy.

Niektóre pleśnie z rodzaju Cladosporium rozwijając się na zbożu, wytwarzają toksyny.

Klasa Basidiomycetes uważana jest za najwyżej rozwiniętą grupę grzybów. Klasa ta obejmuje wiele rodzin, do których należy większość jadalnych grzybów owocnikowych. Owocniki są przedmiotem zbieractwa i surowcem w przemyśle spożywczym.

16. Pożyteczna i szkodliwa rola pleśni w technologii żywności i przechowalnictwie.

Pleśnie są wybitnymi tlenowcami bardzo odpornymi na niskie pH. Jednym ze sposobów zapobiegania ich rozwojowi w produktach spożywczych jest stworzenie warunków beztlenowych.

Pleśnie z rodzaju Mucor i Rhizopus wywołują psucie się żywności przechowywanej, przede wszystkim owoców, warzyw, chleba.

Pleśnie z rodzaju Mucor powodują m.in. gnicie truskawek. W konserwach na ogół rozwijają się tylko w przypadkach nieszczelnych opakowań i dostępu tlenu. Niektóre gatunki, dzięki intensywnemu tworzeniu enzymów, są wykorzystywane w przemyśle do scukrzania skrobi lub w dojrzewaniu serów. Mucor racemosus powoduje fermentację cukrowców i w środowiskach płynnych tworzy do 7% obj. etanolu.

Rhizopus nigricans jest często spotykanym saprofitem i warunkowym pasożytem owoców i warzyw. Występuje jako szkodnik na mące, chlebie, słodzie.

Gatunki Rhizopus tworzące amylazę, są stosowane w produkcji alkoholu etylowego metodą amylazową.

Rodzaj Aspergillus

Aspergillus glaucus i A. niger rozwijają się na produktach suchych i konserwowanych solą lub cukrem, na serach i maśle.

Aspergillus flavus i A. oryzae wytwarzają wiele enzymów, ale niektóre szczepy wytwarzają aflatoksynę.

Aspergillus ochraceus rozwija się na zbożu i wytwarza toksyczna dla kurcząt ochratoksynę.

Rodzaj Penicillium poza niekorzystną działalnością polegającą na powodowaniu psucia żywności (Penicillium ekspansum powoduje tzw. mokrą zgniliznę jabłek i gruszek; P. italicum powoduje tzw. niebieską zgniliznę na owocach cytrusowych) wiele gatunków znalazło praktyczne zastosowanie w przemyśle żywnościowym i farmaceutycznym.

Penicillium roqueforti stosowana jest do produkcji sera Roquefort.

Penicillium camemberti do produkcji sera Camembert.

Penicillium glauber używana była do produkcji kwasu cytrynowego drogą fermentacyjną.

Rodzaj Fusarium wywołuje gnicie pomidorów, jabłek i kukurydzy.

17. Bakterie przetrwalnikujące - systematyka, morfologia i fizjologia oraz znaczenie w przechowalnictwie.

Przetrwalniki (endospory) to stadium spoczynkowe bakterii, charakteryzujące się zwolnieniem tempa procesów metabolicznych i zwiększoną odpornością na szkodliwe czynniki otoczenia np.: na wysoką temp., promieniowanie, środki dezynfekcyjne.

Endospory zachowują żywotność wiekami, a nawet w ciągu tysiącleci i należą do najodporniejszych form życia.

Zdolność do tworzenia przetrwalników mają tylko bakterie z rodziny Bacillaceae m.in. bakterie z rodzaju Bacillus i Clostridium.

Bacillus subtilis to laseczki tlenowe bytujące w glebie, charakteryzują się wybitną ciepłoopornością przetrwalników co stanowi problem dla przemysłu konserwowego. Gatunek ten cechuje duża zmienność morfologiczna i ruchliwość. Optymalna temp. wzrostu to 28 - 40ºC. Hydrolizują żelatynę i skrobię, wytwarzają katalazę, redukują azotany do azotynów, mleko wolno peptonizują, zazwyczaj alkalizują.

Bacillus anthracis jest gatunkiem chorobotwórczym, jest to laseczka wąglika, chorobotwórcza dla bydła, owiec i świń. Zakażenia ludzi są rzadkie.

Clostridium butyricum laseczki bytujące w glebie i w przewodzie pokarmowym zwierząt. Występują w wielu produktach żywnościowych ( konserwach, mleku, przetworach mleczarskich). Optymalna temp. wzrostu 30 - 37ºC. Nie hydrolizują żelatyny, są ruchliwe, nie redukują azotanów do azotynów, nie wytwarzają katalazy. Należą do bakterii fermentacji mlekowej - powodują późne wzdęcia serów dojrzewających, psucie się konserw warzywnych i owocowych.

Clostridium Sporogenes jest szkodliwa w przemyśle spożywczym powoduje psucie się konserw, gnicie serów.

Clostidium perfringes laseczka zgorzeli gazowej, powoduje psucie się konserw mięsnych i warzywnych, może powodować wzdęcia serów w czasie dojrzewania i być przyczyną zatruć pokarmowych.

18. Rodzaj Staphylococcus ­- charakterystyka: systematyka, morfologiczna, fizjologiczna, znaczenie w przechowalnictwie żywności.

Należą do rodziny Micrococcaceae, są to gramdodatnie, względnie beztlenowe ziarniaki, występują pojedynczo, parami w tetradach i nieregularnych gronach. Rosną w zakresie temperatur 6,5 - 46ºC, przy optimum 36 37ºC i w szerokim zakresie pH 4,2 - 9,3. Są katalazododatnie, dobrze znoszą wysokie stężenia NaCl.

Staphylococcus aureus ziarniaki hydrolizujące żelatynę, redukujące azotany do azotynów, są tlenowcami lub względnymi beztlenowcami. Optymalna temperatura rozwoju wynosi 37ºC. Pewne szczepy tego gatunku wytwarzają ciepłooporne toksyny. Toksyna gronkowca złocistego powoduje m.in. zatrucia pokarmowe.

Staphylococcus epidermidis i Staphylococcus saprohyticus to gatunki saprofityczne.

19. Rodzina Enterobacteriaceae -charakterystyka morfologiczna i fizjologiczna, znaczenie jej przedstawicieli.

Gramujemne względnie beztlenowe pałeczki, fermentują glukozę, redukują azotany do azotynów. Optymalna temperatura wzrostu 30 - 37º. Liczne rodzaje bytują w jelitach ludzi i zwierząt (Salmonella i Shigella), niektóre jako saprofity odgrywają ważną rolę w procesach psucia się żywności.

Rodzaj Salmonella gramujemne pałeczki, o optymalnej temperaturze wzrostu 37ºC i pH 7,6. Wytwarzają enterotoksyny wywołujące zatrucia pokarmowe. Salmonella typhi wywołuje dur brzuszny, Salmonella partyphi dur rzekomy.

Rodzaj Shigella pałeczki czerwonki, powodują ostry nieżyt żołądkowo-jelitowy, głównym źródłem zakażenia jest człowiek.

Rodzaj Serratia gramujemne urzęsione pałeczki saprofityczne, występują w wodzie, glebie.

Rodzaj Escherichia względnie chorobotwórcze pałeczki okrężnicy, przedstawiciel Escherichia coli optymalna temperatura wzrostu 37ºC, nie hydrolizuje żelatyny, jest katalozododatnia, redukuje azotany do azotynów, stanowi niepożądaną mikroflorę w żywności z powodu właściwości gnilnych lub gazowych powodujących np.: wzdymanie się serów.

20. Baktrie Gram ujemne i Gram dodatnie - z czego wynikają różnice w barwieniu i jakie są konsekwencje fizjologiczne tego zróżnicowania?

Podstawą podziału bakterii na gramdodatnie i gramujemne w barwieniu Grama jest różna struktura i skład chemiczny ścian komórkowych. Podczas barwienia, utrwalone komórki bakterii wybarwia się zasadowymi barwnikami (fiolet krystaliczny), a dalej traktuje płynem Lugola (wodny roztwór 2% J w 5% KJ). Następnie w kąpieli w 96% etanolu, komórki gramdodatnie nie pozbywają się utworzonego kompleksu jodu z barwnikiem i pozostają fioletowe, podczas gdy kąpiel alkoholowa odbarwia gramujemne.

Ściana komórkowa bakterii gramujemnych ma jednowarstwowa lub dwuwarstwową siatke mureinową, stanowiacą około 10% suchej masy ściany komórkowej. Z zewnątrz mureina okryta jest odrębną błoną, tzw. błoną zewnętrzną. Zbudowana jest ona z białek, fosfolipidu (ok. 50% suchej masy błony) oraz lipopolisacharydu (LPS). Taka budowa sprawia, że jest ona słabo przepuszczalna dla detergentów, niektórych antybiotyków, barwników i lizozymu.

Ściana komórkowa bakterii gramdodatnich jest około dwa razy grubsza od ściany bakterii gramujemnych. Mureina stanowi w niej 30-50% suchej masy ściany komórkowej, a siatka mureinowa ma do 40 warstw.

21. Zatrucia pokarmowe pochodzenia bakteryjnego.

Najczęściej występującym objawem bakteryjnych zatruć pokarmowych jest biegunka.

Bakteryjne zatrucia pokarmowe dzieli się na:

• intoksykacje zatrucia spowodowane żywnością zawierającą toksyny pochodzenia nie mikrobiologicznego (związki do których dostały się toksyny);

• toksykoinfekcje zatrucia typu zakaźnego tzn. drobnoustroje wtargnęły do organizmu i tam się rozwinęły.

Czynniki wywołujące zatrucia i artykuły żywności w których występują:

Bacillus cereus - leguminy z produktów zbożowych, zupy, kluski, warzywa

Clastridium botulinum (botulizm) - konserwy o pH powyżej 4,5, mięso i wędliny utrwalone w warunkach beztlenowych

Salmonella enteritichis (zapalenie jelit) - mięso świeże (mielone), drób, jaja, sałatki, żywność zakażona fekaliami

Shigella spec. (czerwonka bakteryjna) - mleko i produkty mleczarskie, żywność zakażona fekaliami

Staphylococcus aureus (enteroksykoza gronkowcowa) - mleko i produkty mleczarskie, lody, pieczywo z kremem, półkonserwy rybne i sałatki

Streptococcus faecalis - mięso, szynka, drób, mleko, sery, pieczywo z kremem

Vibrio parahaemalyticus - ryby, małże, kraby

22. Zatrucia pokarmowe wywołane przez pleśnie.

Mykotoksyny są produktami przemiany materii grzybów. Są toksyczne dla człowieka, zwierząt i roślin. Pojęcie mykotoksyn używane przeważnie w stosunku do toksycznych produktów przemiany materii pleśni.

Mykotoksyny występują we wszystkich artykułach żywnościowych i paszach, na których doszło do rozwoju mykotoksycznych grzybów, lub do których produkcji użyto spleśniałych surowców. Należą do nich produkty zarówno pochodzenia zwierzęcego jak i roślinnego, jednak szczególną rolę odgrywają tu produkty roślinne, zwłaszcza zboża i przetwory zbożowe, a również orzechy i inne nasiona zbożowe. Wśród pleśni mykotoksycznych znajdują się przedstawiciele rodzajów: Aspergillus, Penicillium, Fusarium.

Mykotoksyny, organizmy tworzące je oraz działanie:

Aflatoksyny - Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus

Działanie: uszkodzenia wątroby, krwawienia

Występowanie: orzechy, zboża

Patulina - Penicillium expansum, Penicillium urticae

Działanie: ogólna toksyna komórkowa

Występowanie: owoce, soki owocowe

Ochratoksyny - Aspergillus ochraceus, Aspergillus mellus

Działanie: uszkodzenia wątroby, nerek

Występowanie: produkty rybne, słód

Trichoteceny - Fusarium roseum

Działanie: powoduje krwotoki, wymioty

Występowanie: zboża, fasola

30. Charakterystyka i znaczenie bakterii mlekowych.

Bakterie mlekowe należą do rodzaju Lactobacillus i Lactococcus. Charakterystyczną cechą dla większości gatunków jest wytwarzanie kwasu mlekowego jako jednego z głównych produktów fermentacji węglowodanów.

Bakterie mlekowe są względnie beztlenowe, nieruchliwe, gramdodatnie, nie tworzą katalazy, nie upłynniają żelatyny, nie redukują azotanów, intensywnie produkują kwas mlekowy, rosną w zakresie temperatur 5 - 53ºC.

Lactobacillus plantarum i Lactobacillus brevis ze względu na silne właściwości kwaszące, mają duże znaczenie w produkcji kiszonej kapusty, ogórków oraz pasz.

Szczepy Lactobacillus delbrücki oraz kilka innych gatunków służą do produkcji przemysłowej kwasu mlekowego ze skrobi.

Pałeczki fermentacji mlekowej są niepożądane, ze względu na tworzenie kwasów i obniżanie jakości produktów, w mleku pasteryzowanym (tylko jako mikroflora wtórnych zakażeń), piwie, winie, sokach owocowych.

31. Fermentacja alkoholowa - równanie reakcji, przebieg procesu, organizmy.

Fermentację alkoholową wywołują głównie drożdże należące do rodzaju Saccharomyces. Z pleśni zdolne do wywoływania fermentacji alkoholowej są rodzaje: Rhizopus, Mucor, Monilia. Wiele gatunków drobnoustrojów produkuje alkohol, ale tylko te mają praktyczne znaczenie i zastosowanie, u których związek ten jest produktem głównym i jedynym. W krajowym przemyśle spirytusowym ma zastosowanie tylko jeden gatunek drożdży - Saccharomyces cerevisiae.

Fermentacja alkoholowa właściwa zachodzi pod wpływem kompleksu enzymów zawartych w drożdżach.

C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 118,43kJ lub

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O 2C₆H₁₂O₆

2C₆H₁₂O₆ 4C₂H₅OH + 4CO₂ + 2 * 118,43kJ

Fermentacja alkoholowa jest procesem złożonym, którego istota polega na przemianie (pod wpływem drożdży) cukru na alkohol i dwutlenek węgla (CO₂) - jako główne produkty tej przemiany - oraz na szereg produktów ubocznych (gliceryna, kwas bursztynowy, kwas octowy, fuzle i in.).

Przebieg fermentacji alkoholowej zależy od wielu czynników np. składu chemicznego podłoża, temperatury procesu; min 10° C optymalna 16-20° C maxymalna 50°C Odczyn środowiska optymalny 4-6pH Przy dobrym dostępie tlenu do podłoża drożdże nie produkują alkoholu lecz oddychają tlenowo i rozmnażają się, brak tlenu w podłożu sprzyja powstawaniu alkoholu etylowego.

Fermentacja alkoholowa znalazła zastosowanie w gorzelnictwie, piwowarstwie, winiarstwie i piekarnictwie.

32. Fermentacja mlekowa - równanie reakcji, przebieg procesu, charakterystyka drobnoustrojów.

Fermentacja mlekowa stanowi formę oddychania beztlenowego drobnoustrojów. Wywołana jest w mleku oraz w produktach i środowiskach roślinnych (kiszonki).

Bakterie właściwej fermentacji mlekowej należą głównie do rodzajów Lactobacillus i Lactococcus. Odznaczają się one brakiem przetrwalnikowania, unoszenia, nie tworzą katalazy, nie upłynniają żelatyny, nie redukują azotanów. Barwią się gram dodatnio, są względnie beztlenowe. Produkują kwas mlekowy w ilości powyżej 90% ogółem wykorzystanych cukrów.

Bakterie fermentacji mlekowej to bakterie homofermentatywne i heterofermentatywne.

Szerokie zastosowanie fermentacji mlekowej w przemyśle spożywczym i w kiszeniu pasz wynika z stąd ,że powstający kwas mlekowy oraz malejące pH hamują rozwój bakterii gnilnych oraz masłowych.

Kwas mlekowy jest nieszkodliwy i przyswajalny przez organizm człowieka i zwierząt. C₆H₁₂O₆ 2CH₃CHOH-COOH + 94,16kJ

Fermentacją prowadzi się w temperaturze 50ºC przy początkowym pH w granicach 6,2 - 6,5 przez 5 - 10dni. Ponieważ powstający kwas mlekowy hamuje rozwój bakterii masłowych, roztwór należy neutralizować kredą (CaCO₃), którą dodaje się stopniowo podczas fermentacji. Z chwilą, gdy pH podłoża zaczyna spadać włącza się na chwilę mechaniczne mieszadło i unosząca się w roztworze kreda szybko podnosi pH prawie do obojętnego (dogodne warunki do rozwoju bakterii masłowych). Pozwolenie bakteriom mlekowym na ukwaszenie środowiska do pH poniżej 4,5 można bez większej szkody dla procesu zahamować rozwój szkodliwej mikroflory - bakterii masłowych.

33. Pojęcie biosyntezy - omówić ten proces na dwóch, trzech przykładach.

Biosynteza jest to uzyskiwanie różnych produktów z żywych organizmów; zachodzi przy udziale enzymów (regulują przemianę materii żywej komórki, ich obecność ułatwia wiele procesów produkcyjnych, często wielokrotnie obniżają koszty i skracają czas produkcji).

W drodze syntezy możemy uzyskać enzymy z żywych organizmów.

Do biosyntezy stosuje się najczęściej drobnoustroje z rodzaju Carynebacterium i Actinomyces oraz z rodzaju Penicillium, Aspergillus, Fusarium.

Biosynteza antybiotyków - antybiotyki to substancje wytwarzane przez drobnoustroje mające zdolność hamowania wzrostu lub zabijania innych drobnoustrojów.

Biosynteza witamin - uzyskuje się witaminy z grupy B, ergosterol i karotenoidy.

Biosynteza aminokwasów

35. Charakterystyka metod utrwalania żywności.

1. Fizyczne metody konserwacji z wykorzystaniem niskich temperatur:

Chłodzenie - to utrzymanie świeżości artykułów żywnościowych w temperaturze wyższej od 0ºC, a więc gdy nie przekracza ona punktu zamarzania. Spełnia ograniczoną rolę w przedłużaniu trwałości, ponieważ w tym zakresie temperatur mogą się rozwijać drobnoustroje psychrofilne, a enzymy tkankowe w żywności nie tracą swojej aktywności.

Zamrażanie - zamrażanie praktycznie uniemożliwia rozmnażanie się drobnoustrojów w żywności i w dużym stopniu opóźnia niepożądane, enzymatyczne procesy przemiany materii, wskutek czego produkty mrożone są znacznie trwalsze od chłodzonych.

2. Fizyczne metody konserwacji z wykorzystaniem wysokich temperatur:

Pasteryzacja - jest to poddawanie żywności dość łagodnemu ogrzewaniu, podczas którego niszczy się występujące w niej komórki wegetatywne drobnoustrojów, a zarazem nieprzetrwalnikujące formy chorobotwórcze. Pasteryzacja jest więc wyjałowieniem częściowym, przeżywają ją ciepłooporne przetrwalniki bakterii.

Sterylizacja - powoduje pełne zniszczenie w żywności lub w innym materiale wszelkich drobnoustrojów łącznie z ich formami przetrwalnymi. Jednocześnie odpowiednia obróbka cieplna inaktywuje naturalne enzymy surowców roślinnych i zwierzęcych, uniemożliwiając niepożądany rozkład enzymatyczny.

Tyndalizacja czyli sterylizacja frakcjonowana.

3. Chemiczne metody konserwacji:

Cukrzenie - polega na osuszeniu środowiska (obniżenie aktywności wody), cukier wykazuje działanie konserwujące w stężeniach 60 - 70%.

Solenie - polega na odcięciu wody zarówno z powierzchni utrwalanej żywności, jak i z komórek mikroorganizmów, działanie konserwujące zaczyna się od stężenia 3%.

Peklowanie - utrwalanie mięsa; nasycanie go 15-20% roztworem soli kuchennej (solanką) z dodatkiem cukru (1%), saletry (0, 4%) i niekiedy przypraw.

Chemiczne środki konserwujące - są to związki o działaniu bakteriobójczym i bakteriostatycznym, wykazujące odporność na temperaturę, utlenianie i wysoką kwasowość.

4. Fizykochemiczne metody konserwacji:

Wędzenie - poddanie żywności działaniu dymu wędzarniczego, który składa się z wielu substancji tj. lotne kwasy organiczne, metanol, aceton, aldehyd mrówkowy wykazujących działanie konserwujące.

5. Biologiczne metody konserwacji:

Zakwaszenie środowiska - polega na zahamowaniu rozwoju drobnoustrojów przy niskich zawartościach pH.

38. Probiotyki - właściwości, działanie.

Probiotyki to preparaty zawierające żywe organizmy i ich produkty, lub tylko produkty ich metabolizmu. Stosowane jako dodatki do żywności i pasz. Wpływają korzystnie na organizm gospodarza.

Najbardziej znane mikroorganizmy używane do produkcji zdrowej żywności to bakterie kwasu mlekowego.

Przewód pokarmowy człowieka jest siedzibą około stu tysięcy miliardów mikroorganizmów mających znaczenie dla zdrowia. Znajdują się tu pożytecznie i szkodliwe bakterie. Między nimi odbywa się ustawiczna walka. Pożyteczne bakterie ograniczają przyrost i szkodliwe działania mikroorganizmów patogennych. Mikroflora przewodu pokarmowego stanowi barierę ochronną przed infekcjami patogennymi wywołanymi przez bakterie szczepów: Salmonella, Shigella, Campylobacter oraz bakteriami z grupy Coli.

Pożyteczne bakterie przewodu pokarmowego wzmacniają błony śluzowe i utrudniają wtargnięcie bakterii patogennych. Od dawna wiadomo, że bakterie kwasu mlekowego utrudniają bakteriom patogennym przyleganie do błony śluzowej oraz kolonizację. Ponadto bakterie kwasu mlekowego wytwarzają kwasy organiczne oraz inne metabolity o właściwościach antybakteryjnych, zwalczających bakterie innych szczepów nie należących do bakterii kwasu mlekowego.

41. Sposoby odżywiania się drobnoustrojów.

Drożdże, pleśnie i większość bakterii należą do chemoorganoheterotrofów.

Heterotrofy (organizmy odżywiające się związkami organicznymi, niezdolne do ich samodzielnego zsyntetyzowania ze związków nieorganicznych na drodze fotosyntezy lub chemosyntezy) dzielimy na:

• prototrofy (organizmy wymagające jednego organicznego źródła węgla);

• auksotrofy (wymagają przynajmniej jednego związku organicznego jako substancji wzrostowej np. witaminy, aminokwasu);

Saprofity (organizmy odżywiające się związkami organicznymi pochodzącymi z rozkładu martwych szczątków roślin i zwierząt).

Drapieżniki (pobierają substancje pokarmowe z żywych organizmów powodując ich śmierć).

Pasożyty (żerują na innych organizmach, ale ich nie zabijają).

---