Экология микроорганизмов. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы

ТЕМА 6. СОДЕРЖАНИЕ:
1. Санитарная микробиология и санитарно-показательные микроорганизмы, их значение .
2. Методы определения коли-индекса, коли-титра, общего микробного числа воды.
3. Метод определения количества микроорганизмов в воздухе.
4. Метод определения индекса БГКП, индекса энтерококков в почве.
5. Влияние физических факторов на микроорганизмы: высушивание; замораживание; лиофильное высушивание (сублимация); воздействие температуры (температурный диапазон и температурным оптимум); ионизирующие излучения (УФО, электромагнитное излучение, α-, β-, γ- и рентгеновское излучения); ультразвук.
6. Действие химических факторов на микроорганизмы: окислители; спирты; альдегиды; кислоты; щелочи; поверхностно-активные вещества.
7. Стерилизация и дезинфекция.
8. Цикл обработки изделий медицинского назначения.
9. Способы дезинфекции и стерилизации.
10. Контроль качества дезинфекции.
11. Метод исследования смывов по контролю качества дезинфекции.
12. Контроль стерилизации и контроль стерильности.

ЭКОЛОГИЯ МИКРОБОВ МИКРОЭКОЛОГИЯ
Распространение микробов.
Микроорганизмы распространены повсеместно. Они заселяют почву и воду, участвуя в круговороте веществ в природе, уничтожая остатки погибших животных и растений, повышая плодородие почвы и поддерживая устойчивое равновесие в биосфере. Многие из них формируют нормальную микрофлору человека, животных и растений, выполняя полезные функции для своих хозяев.

1. САНИТАРНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И САНИТАРНО-ПОКАЗАТЕЛЬНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ

САНИТАРНО-ПОКАЗАТЕЛЬНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ (СПМ)
это представители нормальной микрофлоры, которые выделяются естественным путем в окружающую среду и там сохраняются,
поэтому служат показателями санитарного неблагополучия, потенциальной опасности исследуемых объектов.

ТРЕБОВАНИЯ К САНИТАРНО-ПОКАЗАТЕЛЬНЫМ МИКРООРГАНИЗМАМ

2. МИКРОФЛОРА ВОДЫ
В воде формируются определенные биоценозы с преобладанием микроорганизмов, адаптировавшихся к условиям местонахождения.
Микрофлора воды активно участвует в процессе самоочищения от органических отходов. Утилизация органических отходов связана с деятельностью постоянно обитающих в воде микроорганизмов, т.е. составляющих аутохтонную микрофлору.
В пресных водоемах находятся различные бактерии: палочковидные (псевдомонады, аэромонады и др.), кокковидные (микрококки), извитые и нитевидные (актиномицетьт). На дне водоемов, в иле увеличивается количество анаэробов.
При загрязнении воды органическими веществами появляется большое количество непостоянных (аллохтонных) представителей микрофлоры воды, которые исчезают в процессе самоочищения воды.
Вода — фактор передачи возбудителей многих инфекционных заболеваний (дизентерии, холеры, брюшного тифа, энтеровирусов).

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИ-ИНДЕКСА, КОЛИ-ТИТРА, ОБЩЕГО МИКРОБНОГО ЧИСЛА ВОДЫ
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СПМ
Общее микробное число (ОМЧ) – общее число микроорганизмов в 1 мл воды, 1 г продукта.
Индекс СПМ – количество особей санитарно-показательных микробов в единице объема (1 л, 1 г, 1 м3).
Титр СПМ – наименьший объем (в мл) или весовое количество (в г) материала, в котором еще обнаруживаются санитарно-показательные микробы.

Санитарно-бактериологическое исследование воды
Определение общего микробного числа (ОМЧ)
Для определения ОМЧ вносят два объема воды по 1 мл в стерильные чашки Петри, в которые выливают по 6-8 мл расплавленного и остуженного до 45°С МПА.
Содержимое чашки смешивают, оставляют до застывания агара и помещают в термостат на 24 ч.
Подсчитывают количество колоний на чашках, вычисляют среднее арифметическое. Результат выражают числом КОЕ (колониеобразующих единиц) в 1 мл воды.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БГКП ( КОЛИЧЕСТВА ОБЩИХ КОЛИФОРМНЫХ БАКТЕРИЙ(ОКБ) МЕТОДОМ МЕМБРАННЫХ ФИЛЬТРОВ.
Профильтрованный объем - __100 мд + 100 мл + 100 мл_(300 мл)__
Количество колоний на фильтре - _10 + 5 +0_=15 ___________15 – 300 мл
Х – 100 мл
Х = 15*100/300=5 КОЕ/мл – индекс БГКП

РАСЧЕТ КОЛИ-ИНДЕКСА И КОЛИ-ТИТРА ВОДЫ
Произвести расчет коли-титра воды, если коли-индекс= 3:_____1000/3 = 333______
Произвести расчет коли- индекса воды, если коли-титр=333: ___1000/333 = 3______

3. МИКРОФЛОРА ВОЗДУХА
В воздух попадают микроорганизмы из почвы, воды, а также с поверхности тела, из дыхательных путей и с каплями слюны человека и животных.
Много микроорганизмов содержится в воздухе закрытых помещений, микробная обсемененность которых зависит от условий уборки помещения, уровня освещенности, количества людей в помещении, частоты проветривания и др.
Большее количество микроорганизмов присутствует в воздухе крупных городов, меньшее — в воздухе сельской местности. Особенно мало микроорганизмов в воздухе над лесами, горами и морями.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ В ВОЗДУХЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО МИКРОБНОГО ЧИСЛА ВОЗДУХА
Определение количества S.aureus
Количество пропущенного воздуха__100 л_
Выросло колоний____50 _
ОМЧ равно____50 – 100 л
Х – 1000 л (1 м 3)
Х = 50*1000/100 = 500 КОЕ/м3
Количество пропущенного воздуха__250 л_
Выросло подозрительных колоний (описать колонии)____5__
Идентифицировано как S.aureus _3
Количество S.aureus: 3 – 250 л
Х – 1000 л Х = 3*1000/250 = 12

4. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДЕКСА БГКП, ИНДЕКСА ЭНТЕРОКОККОВ В ПОЧВЕ
Микрофлора почвы
Количество только бактерий в I г почвы достигает 10 млрд.
Микроорганизмы участвуют в почвообразовании и самоочищении почвы, кругообороте в природе азота, углерода и других элементов.
В ней, кроме бактерий, обитают грибы, простейшие и лишайники, представляющие собой симбиоз грибов с цианобактериями.
На поверхности почвы микроорганизмов относительно мало из-за губительного действия УФ-лучей, высушивания и других факторов. Пахотный слой почвы толщиной 10—15 см содержит наибольшее количество микроорганизмов. По мере углубления количество микроорганизмов уменьшается вплоть до их исчезновения на глубине 3—4 м.
Состав микрофлоры почвы зависит от ее типа и состояния, состава растительности, температуры, влажности и т.д.
Большинство микроорганизмов почвы способны развиваться при нейтральном рН, высокой относительной влажности, температуре 25-45 °С.

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВЫ

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛОКА
Определение общего количества бактерий
Определение коли-титра молока
Количество бактерий в 1 мл молока - _70+30=100_
100/2 = 50 (среднее число колоний в 2 разведениях)
50х10 -3 КОЕ/мл
Коли-титр молока - __0,3_
Коли-индекс молока - _1000/0,3 = 3333,3

5. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ

ТЕМПЕРАТУРА
Температура – один из основных факторов, определяющих возможность и интенсивность размножения микроорганизмов.
Микроорганизмы могут расти и проявлять свою жизнедеятельность в определенном температурном диапазоне и в зависимости от отношения к температуре делятся на психрофилы, мезофилы и термофилы.
Температурные пределы роста определяются терморезистентностью ферментов и клеточных структур, содержащих белки.
Среди мезофилов встречаются формы с высоким температурным максимумом и низким минимумом. Такие микроорганизмы называют термотолерантными.
Температурный оптимум соответствует физиологической норме данного вида микробов, при которой размножение происходит быстро и интенсивно. Для большинства патогенных и условно-патогенных микробовтемпературный оптимум соответствует370С.
Температурный минимум соответствует температуре, при которой данный вид микроба не проявляет жизнедеятельность.
Температурный максимум – температура, при которой рост и размножение прекращается, все процессы метаболизма снижаются и может наступить гибель.

Действие высоких температур на микроорганизмы.
Повышение температуры выше максимальной может привести к гибели клеток. Гибель микроорганизмов наступает не мгновенно. При незначительном повышении температуры выше максимальной микроорганизмы могут испытывать «тепловой шок» и после недлительного пребывания в таком состоянии они могут реактивироваться.
Механизм губительного действия высоких температур связан с денатурацией клеточных белков. На температуру денатурации белков влияет содержание в них воды (чем меньше воды в белке, тем выше температура денатурации). Молодые вегетативные клетки, богатые свободной водой, погибают при нагревании быстрее, чем старые, обезвоженные.
Термоустойчивость – способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный максимум их развития. Споры обладают термоустойчивостью в связи с малым содержанием воды и многослойной оболочкой.
На губительном действии высоких температур основаны различные методы уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах. Это кипячение, варка, бланширование, обжарка, а также стерилизация и пастеризация. Пастеризация – процесс нагревания до 100˚С при котором происходит уничтожение вегетативных клеток микроорганизмов. Стерилизация – полное уничтожение вегетативных клеток и спор микроорганизмов. Процесс стерилизации ведут при температуре выше 100 °С.

Влияние низких температур на микроорганизмы.
К низким температурам микроорганизмы более устойчивы, чем к высоким.
Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибели клеток не происходит, т.к. микроорганизмы переходят в состояние анабиоза (скрытой жизни) и остаются жизнеспособными длительное время.
При повышении температуры клетки начинают интенсивно размножаться.
Причинами гибели микроорганизмов при действии низких температур являются:
• нарушение обмена веществ;
• повышение осмотического давления среды вследствие вымораживания воды;
• в клетках могут образоваться кристаллики льда, разрушающие клеточную стенку.
Низкая температура используется при хранении продуктов в охлажденном состоянии (при температуре от 10 до –2 °С) или в замороженном виде (от –12 до –30 °С).

ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ
Лучистая энергия. В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации. Свет необходим для жизнедеятельности фототрофов. Хемотрофы могут расти и в темноте, а при длительном воздействии солнечной радиации эти микроорганизмы могут погибнуть.
Воздействие лучистой энергии подчиняется законам фотохимии: изменения в клетках могут быть вызваны только поглощенными лучами. Следовательно, для эффективности облучения имеет значение проникающая способность лучей, которая зависит от длины волны и дозы.
Доза облучения, в свою очередь, определяется интенсивностью и временем воздействия. Кроме того, эффект воздействия лучистой энергии зависит от вида микроорганизма, характера облучаемого субстрата, степени обсемененности его микроорганизмами, а также от температуры.
Низкие интенсивности видимого света (350–750 нм) и ультрафиолетовых лучей (150–300 нм), а также низкие дозы ионизирующих излучений либо не влияют на жизнедеятельность микроорганизмов, либо приводят к ускорению их роста и стимуляции метаболических процессов, что связано с поглощением квантов света определенными компонентами или веществами клеток и переходом их в электронно-возбужденное состояние.
Более высокие дозы излучений вызывают торможение отдельных процессов обмена, а действие ультрафиолетовых и рентгеновских лучей может привести к изменению наследственных свойств микроорганизмов - мутациям, что широко используется для получения высокопродуктивных штаммов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И УЛЬТРАЗВУК
Электромагнитные колебания и ультразвук.
Радиоволны - это электромагнитные волны, характеризующиеся относительно большой длиной (от миллиметров до километров) и частотами от 3·104 до 3·1011 герц.
Прохождение коротких и ультрарадиоволн через среду вызывает возникновение в ней переменных токов высокой (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ). В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Гибель микроорганизмов в электромагнитном поле высокой интенсивности наступает в результате теплового эффекта, но полностью механизм действия СВЧ-энергии на микроорганизмы не раскрыт.
В последние годы сверхвысокочастотная электромагнитная обработка пищевых продуктов все более широко применяется в пищевой промышленности (для варки, сушки, выпечки, разогревания, размораживания, пастеризации и стерилизации пищевых продуктов). По сравнению с традиционным способом тепловой обработки время нагревания СВЧ-энергией до одной и той же температуры сокращается во много раз, в связи с чем полнее сохраняются вкусовые и питательные свойства продукта.

6. ДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ

Изменение состава и концентрации питательных элементов питательной среды может затормозить, прекратить или стимулировать процессы роста и размножения бактериальной популяции.
Химические факторы способны влиять на жизнедеятельность микроорганизмов. Степень воздействия химического агента на микроорганизм может быть различной.
Бактериостатическое действие – химическое вещество подавляет размножение бактерий, а после его удаления процесс размножения восстанавливается.
Бактерицидное действие – вызывает необратимую гибель микроорганизмов.
Стимулирующее действие – химические вещества используются как источник энергии, вызывая рост микроорганизмов.
Одно и то же химическое вещество в разных концентрациях оказывает различное действие. Например: 0,5-2% раствор глюкозы – источник питания для микробов, а 20-40% раствор оказывает угнетающее действие.
Оптимальный рН среды – для большинства симбионтов и возбудителей заболеваний человека – нейтральная, слабощелочная или слабокислая среда. При росте рН сдвигается чаще в кислую сторону, рост микроорганизмов при этом приостанавливается. А затем наступает гибель. Механизм: денатурация ферментов гидроксильными ионами, нарушение осмотического барьера клеточной мембраны.
Химические вещества, которые обладают противомикробным действием, используются для дезинфекции, стерилизации и консервации.

7. СТЕРИЛИЗАЦИЯ И ДЕЗИНФЕКЦИЯ

КОНТРОЛЬ ДЕЗИНФЕКЦИИ И СТЕРИЛИЗАЦИИ
Контроль режима стерилизации осуществляется с помощью химических термотестов и искусственных биотестов.
Химические термотесты представляют собой вещества, изменяющие свой цвет или физическое состояние при стерилизации и имеющие разную температуру плавления.
Бактериологический контроль режима стерилизации заключается в том, что в стерилизационную камер помещаю полоску с нанесенным на нее спорами одного или двух видов бактерий, со спорами известной численности и определенным количеством кулътуральной среды.

Среда Сабуро
Тиогликолевая среда

АСЕПТИКА И АНТИСЕПТИКА