Jaké prostředí nemají bakterie rády?

2. Aktivní reakce prostředí je funkcí vodíkových iontů, jejich aktivity a koncentrace. Kyselost média je vyjádřena symbolem pH. p hodnoty

Aktivní reakce prostředí je funkcí vodíkových iontů, jejich
aktivitu a koncentraci. Kyselost média je vyjádřena symbolem pH.
Hodnoty pH se pohybují od O do 14 a představují
dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iontů odebraný z
opačné znamení. Hodnoty pH kyselého prostředí se pohybují v rozmezí 0–6,
alkalický – 8-14, neutrální bod odpovídá pH 7,07.

3. Vývoj jednoho nebo druhého typu mikroba je možný pouze v přesně definovaných mezích zásaditosti a kyselosti. Nejvýhodnější pro

Vývoj jednoho nebo druhého typu mikroba je možný pouze v
přesně definované hranice zásaditosti a kyselosti.
Nejpříznivější pro většinu bakterií
neutrální nebo mírně alkalická reakce, pro plísně
plísně a kvasinky – mírně kyselé. Limity a optima pH
pro řadu mikroorganismů jsou uvedeny v tabulce (další snímek).

Mikroorganismy
Kvasinky
Kyselina
minimum
Optimální
Alkalický
maximum
4
5,8
6,8
4,0 – 5,1
–
7,9
Střevní skupina
hole
4,4
6,5 – 7,8
7,8
Kyselina máselná
bakterií
5,7
6,9 – 7,3
–
Hnijící
bakterií
5,8
6,8
8,5
houby
1,0
1,7 – 7,7
9,2 – 11,1
Kyselina mléčná
bakterií

5. Podle postoje ke kyselosti prostředí lze prokaryota rozdělit do několika skupin. Optimální pH pro potlačení růstu

V závislosti na jejich postoji ke kyselosti prostředí mohou prokaryota
rozdělit do několika skupin. Optimální pH pro růst
u velké většiny prokaryot, nazývaných neutrofily, je tato oblast blízká neutrální a růst je zpravidla možný v
rozmezí od 4 do 9, považováno za normální. Typický
neutrofily jsou různé kmeny Escherichia coli, Bacillus
megaterium, Streptococcus faecalis.

U některých druhů adaptace na kyselost prostředí
vedlo k tomu, že se optimální pH pro růst posunulo na
kyselá (pH 4 a nižší) nebo alkalická (pH 9 a vyšší) zóna.
Taková prokaryota se nazývají acidofilní
nebo zásadofilní (milující kyseliny nebo zásady)
respektive. Mezi oběma skupinami povinně
formy, které ztratily schopnost růstu v neutrálu
oblasti a volitelné předměty, které si tuto schopnost zachovaly.
Typičtí zástupci obligátních acidofilů
bakterie rodu Thiobacillus.
Z alkalofilů lze některé klasifikovat jako obligátní
zástupci rodu Bacillus.

Pro kultivaci mikroorganismů, různé
média, jak komplexní, tak syntetická.
Jedním z faktorů určujících vhodnost konkrétního
prostředím pro mikroorganismus je jeho aktivní kyselost,
vyznačující se hodnotou pH.
Bylo zjištěno, že aktivní kyselost ovlivňuje
růst kultury v závislosti na dvou faktorech. První faktor
je přímý účinek vodíkových iontů popř
hydroxylové ionty na živou buňku. Tento faktor je spojen s
rysy protoplastu buněk, do značné míry
stále nejasné, stejně jako aktivita enzymatických
systémy Druhým faktorem je nepřímý vliv pH prostředí na
buňka. Hodnota pH reguluje stupeň disociace
složky životního prostředí. V kyselém prostředí slabé kyseliny
se objevují ve formě celých molekul a alkalické – ve formě iontů,
poněvadž soli slabých kyselin jsou silně disociovány, a oni sami
kyseliny – slabé.

Některé mikroorganismy jsou schopné
regulovat pH prostředí. Tedy bakterie, které se tvoří
fermentace sacharidů neutrální produkty, může uvnitř
po celý cyklus kulturního rozvoje, aby se udržela optimální
hodnota PH.
V tomto případě se nejprve převedou sacharidy na
tvorba organických kyselin, a kdy kyselost prostředí
dosáhne určité hodnoty, vstoupí v platnost
enzymatické systémy, které přispívají k tvorbě
kyseliny, ale neutrální produkty, zejména alkoholy. Na
vývoj mikroorganismů na médiích obsahujících proteiny popř
produkty jejich rozkladu vznikají alkalické produkty vč
včetně amoniaku. Pro boj s nadměrnou zásaditostí, některé
mikroorganismy mají speciální enzymatické
systém.

Prokaryota rostoucí v extrémních podmínkách
pH hodnoty, vyvinuly různé mechanismy pro
udržení stabilního intracelulárního pH.
Obligátní acidofilní
Gradient si udržuje například T. acidophilum
Pravděpodobně je pH 4,5 jednotek
pasivně, kvůli neprostupnosti CPM pro
H+ ionty (buněčná stěna tohoto organismu
zcela chybí). U jiných prokaryot
kromě CPM slouží taková bariéra
buněčná stěna. Řada acidofilů má delta pH
podporováno aktivním
metabolické procesy, které jsou založeny
Mechanismy související s membránou leží
energeticky závislé vypuzování vodíkových iontů
(protonové pumpy). U obligátních alkalifilů
udržování cytoplazmatického pH, více
nízká ve srovnání s vnější, vedoucí rolí
patří k Na+/H+ antiporteru,
katalyzující pohyb do buňky
protony výměnou za ionty sodíku, ve kterých tyto
bakterie potřebují.

Na závěr je třeba poznamenat, že inhibiční účinek kysel
prostředí závisí nejen na hodnotě pH, ale také na povaze kyseliny,
k vytvoření této reakce. Minerální kyseliny jsou toxické
akce souvisí především s jejich stupněm disociace. Toxicita
stejné organické kyseliny nejsou úměrné jejich stupni
disociace, ale je spojena s toxickým účinkem nedisociovaných
molekul nebo aniontů. V tabulce 2 ukazuje meze kolísání
koncentrace vodíkových iontů (vyjádřené v pH), které určují
možnost rozvoje určitých mikrobů.

Stupeň kyselosti a zásaditosti prostředí má velký vliv na rozvoj mikrobů a je jedním z hlavních faktorů určujících mikrobiologické složení různých substrátů.

Pro každou fyziologickou skupinu mikroorganismů existují určité optimální meze kyselosti (tab. 2), nad nimiž a pod nimi je vývoj mikroorganismů opožděn a někdy dochází k úhynu.

Tabulka 2

Jak je patrné z prezentovaných údajů, pro většinu bakterií je nejpříznivější prostředí neutrální nebo mírně zásadité, pro plísně a kvasinky je nejpříznivější prostředí kyselé.

Kyselé prostředí je pro hnilobné bakterie nejničivější. Odolnější jsou ty druhy, které produkují kyseliny v procesu života, například kyselina mléčná a kyselina octová. Jelikož vždy zvyšují kyselost prostředí, vyvinuli si v tomto ohledu určitou odolnost.

Když víte, jak určité mikroby reagují na přítomnost kyselin, můžete regulovat jejich životně důležité procesy změnou kyselosti prostředí a získat různé látky pomocí stejných mikrobů. Při alkoholovém kvašení tedy tytéž kvasinky poskytují v kyselém prostředí vysokou výtěžnost alkoholu a malé množství glycerolu a v alkalickém prostředí množství alkoholu klesá, ale výtěžnost glycerolu se zvyšuje 10x. Bakterie kyseliny máselné v neutrálním prostředí fermentují cukry, produkují hlavně kyselinu máselnou; v kyselém prostředí jsou hlavními produkty fermentace butylalkohol a aceton.

Vliv kyselosti na mikroorganismy se široce využívá při zpracování a skladování potravinářských výrobků. Tlumící účinek kyselin na hnilobné mikroorganismy je tedy základem pro nakládání zeleniny. Bakterie mléčného kvašení, které se v nich vyvíjejí, tvoří kyselinu mléčnou a tím brání rozvoji rozkladných procesů. Na stejném principu je založena výroba kysaných mléčných výrobků.

Někdy se kyselinotvorné bakterie kultivují nikoli v produktu, ale na speciálních substrátech, ze kterých se izolují výsledné kyseliny. Poté jsou zaváděny do dalších produktů, což jim dává odolnost a některé nové vlastnosti. Takovými produkty jsou například různé marinády připravované pomocí kyseliny octové.

Inhibiční vliv kyselého prostředí na vývoj mikroorganismů se vysvětluje tím, že mikrobiální exoenzymy v kyselém prostředí jsou neaktivní. Kyseliny pronikající z prostředí do cytoplazmy mikrobiálních buněk mění směr a aktivitu biochemických procesů a ovlivňují také endoenzymy. Některé kyseliny (octová, máselná aj.) nejen vytěsňují aktivní kyselost, ale mají i specifický inhibiční účinek na mikroorganismy.

VLIV TOXICKÝCH LÁTEK

Mnoho chemických sloučenin je pro mikroby toxické, například alkoholy, ethery, fenol, formaldehyd, chlór, soli těžkých kovů, oxid siřičitý, oxid uhličitý, kyselina benzoová, salicylová, sorbová atd. Takové látky se používají k ničení mikrobů a jsou tzv. antiseptikaNebo dezinfekční prostředky. Tyto látky v malých koncentracích brání rozvoji mikroorganismů a ve velkých dávkách způsobují jejich smrt.

Vzhledem k tomu, že většina antiseptických látek je pro člověka do určité míry toxická a některé z nich dodávají výrobkům nepříjemnou chuť a vůni, je jejich použití pro zpracování potravinářských výrobků omezené. Poněkud šířeji se používají pro ochranné ošetření tkanin, dezinfekci zařízení, prostor, průmyslových odpadních vod a pitné vody.

Chlor má velmi silný baktericidní účinek na mikroorganismy. Široce se používá pro úpravu pitné vody v množství 0,3-1 mg aktivního chloru na litr vody. Ve formě běleného mléka (suspenze 10–20% bělidla) se používá k dezinfekci prostor a žump.

Formalín je aktivní činidlo zabíjející bakterie. Těkavost umožňuje, aby byl tento lék široce používán k ničení mikroorganismů na různých předmětech pro domácnost; 4% roztok formaldehydu může nahradit běžně používané roztoky sublimátu a kyseliny karbolové.

Účinnost dezinfekce, tedy dosažení antiseptického účinku, závisí nejen na koncentraci antiseptické látky, ale také na její teplotě. Se zvyšující se teplotou aktivita chemické látky obvykle roste a s klesající teplotou klesá.

Pro zpracování potravin se používají především kyseliny sorbová, benzoová a salicylová a ethylalkohol.

Kyselina sorbová získané z plodů jeřábu nebo chemicky. V koncentraci 0,05–0,1 % se široce používá pro konzervování šťáv, rajčatových výrobků, nakládané a solené zeleniny a dalších produktů z ovoce a bobulí. Svým působením ovlivňuje plísně, kvasinky a v menší míře i bakteriální flóru.

Kyselina benzoová, obsažený v malém množství ve skořápkách některých odrůd bobulovin, jako jsou brusinky a brusinky, je chrání před mikrobiálním znehodnocením při skladování v přirozených podmínkách. Když se přidá jako sodná sůl do ryb a masných výrobků, výrazně zpomalí jejich mikrobiální kažení.

Kyselina salicylová potlačuje rozvoj především plísňových hub.

Alkoholy, zejména ethyl, mají škodlivý účinek na mnoho mikroorganismů. Ethylalkohol je škodlivější ve zředěném stavu (50–70 %). Lihové tinktury a tekuté extrakty z ovoce a bobulí jsou perzistentnější a obvykle odolné vůči mikrobiálnímu znehodnocení, zatímco vodné extrakty jsou mikroorganismy rychle zničeny. Odolnost různých mikrobů vůči alkoholu však není stejná. 70–90% alkohol tedy zabíjí nesporové mikroby během několika minut, ale alkohol má na spory malý vliv.

Některé kovy – stříbro, měď, zlato atd. – mají škodlivý vliv na mikroorganismy.V případě jejich nepatrného množství v roztocích se mikroorganismy nevyvíjejí. Efekt je patrnější u médií s nízkým obsahem bílkovin – pitná voda, ovocné šťávy. Soli stříbra nacházejí praktické využití pro dezinfekci pitné vody. K tomuto účelu se používají přípravky z postříbřeného písku pro individuální použití.

Hexamin, kyselina boritá a borax se používají v malých množstvích k ochraně potravinářských výrobků před mikroby.

Bakteriální spory mají poměrně vysokou odolnost proti působení antiseptických látek, což se vysvětluje přítomností husté skořápky a slabou schopností cytoplazmy, sestávající z dehydratovaných koloidů, reagovat s jinými látkami. K odumírání spór původce antraxu dochází např. v 5% roztoku fenolu (kyseliny karbolové) až po 14–40 dnech.

Z mikrobů nevytvářejících spory jsou vůči chemikáliím nejodolnější tuberkulózní bacily a stafylokoky.

Mezi těkavá antiseptika patří oxid siřičitý (používaný ke konzervování ovoce a ovocných přípravků) a oxid uhličitý. I po delším stárnutí, tepelném zpracování a skladování však ve výrobcích zůstávají zbytková množství oxidu siřičitého.

Oxid uhličitý, na rozdíl od oxidu siřičitého, je při zavedení do potravinářských výrobků absolutně neškodný a má schopnost se z nich rychle a úplně odstranit po vyjmutí zboží ze skladovací komory. Oxid uhličitý, který je v atmosféře v množství 20–30 %, výrazně zpomaluje životní aktivitu většiny mikrobů a 60–80 % a vyšší koncentrace prakticky zastaví jejich vývoj. Zvláště účinný je účinek CO₂ při současném chlazení jídla. Při poklesu teploty na cca 0–7°C a koncentraci CO₂ v atmosféře asi 50% se vývoj téměř všech mikroorganismů zpomaluje 2–4krát, a proto se zvyšuje trvanlivost potravinářských výrobků. Oxid uhličitý má schopnost snadno pronikat do různých materiálů, proto potlačuje rozvoj mikrobů nejen na povrchu, ale i v tloušťce výrobků (v mletém mase, uzeninách apod.).

Omezené použití CO₂ se vysvětluje především nedostatkem vhodných nádob (lehké, hermeticky uzavřené, nepropustné pro CO₂). Experimenty prokázaly, že jako takové nádoby mohou sloužit sáčky a sáčky vyrobené z polyethylen-celofánu, saranu a dalších polymerních fólií.

Skladování oxidu uhličitého ve fóliových nádobách je široce používáno pro ovoce.

Při kvašení zeleniny moderní technologií s použitím těsnění ve fóliových vložkách je oxid uhličitý hromadící se pod fólií dalším konzervačním faktorem, který působí spolu s kyselinou mléčnou. Jeho koncentrace nad povrchem nakládané zeleniny může dosáhnout 94 %. Přítomnost oxidu uhličitého pod fólií zcela zabraňuje rozvoji škodlivé mikroflóry v povrchové vrstvě, zlepšuje hygienický stav produktu a snižuje ztráty v podobě „overkillu“ na minimum.

Oxid uhličitý, je-li vyráběn průmyslově, je levný, není vzácný a manipulace s ním je prakticky bezpečná. Jeho široké použití k potlačení vyvinuté škodlivé mikroflóry během skladování není vzdálenou vyhlídkou.

Uzení ryb a masných výrobků je založeno na antiseptických vlastnostech kouře vznikajícího při spalování určitých druhů dřeva. Aldehydy, ketony, fenoly, alkoholy, pryskyřice, kyseliny a další látky obsažené v kouři působí na mikroorganismy baktericidně. Tento účinek kuřáckých látek přetrvává ještě dlouho po vykouření. Je umocněn vlivem vysoké teploty při uzení, částečnou dehydratací produktu a působením kuchyňské soli.

Mechanismus destruktivního působení toxických látek na mikrobiální buňky je pestrý. Při vystavení chemickým látkám jsou cytoplazmatické proteiny první, které procházejí významnými změnami. Kyseliny a zásady je mohou pomoci rozložit na jednoduché sloučeniny. Soli těžkých kovů a alkoholy způsobují koagulaci bílkovin. Aldehydy a ketony, které vstupují do chemických interakcí s aminoskupinami aminokyselin, je blokují. Alkohol a alkálie mohou také rozpouštět lipidy buněčné membrány. Chlór, ozón, manganistan draselný a peroxid vodíku jsou oxidační činidla. Mechanismus účinku stříbra, manganu a dalších kovů je spojen především s narušením oxidačních procesů v buňce.