Mikrobiologia jako dziedzina nauki.
Mikrobiologia – jest to nauka o drobnoustrojach. Nazwa pochodzi z języka greckiego, składa się z trzech słów:
- Mikros – mały
- Bios – życie
- Logos – nauka
Dziedziną tej nauki są drobnoustroje nazywane inaczej mikroorganizmami.
Mikroorganizmy – są to organizmy żywe nie widoczne gołym okiem, widoczne jedynie pod mikroskopem w znacznym powiększeniu .
Cele nauczania mikrobiologii:
Celem nauczania jest poznanie warunków rozwoju, cech środowiska bytowania, budowy oraz przejawów życiowych mikroorganizmów, do których zalicza się:
-wirusy
-bakterie
-grzyby mikroskopowe
-pierwotniaki, glony
Kolejnym zadaniem mikrobiologii jest powiązanie wiedzy ogólnej z praktyką,
w zależności, do jakiej działalności wykorzystuje się wiadomości z mikrobiologii wyróżnia się podział tej dyscypliny nauki.
Mikrobiologia jako nauka składa się z następujących odrębnych dziedzin:
Mikrobiologia ogólna - zajmuje się budową (morfologią), czynnościami życiowymi (fizjologią), oraz metodami badań i hodowlą drobnoustrojów.
Mikrobiologia przemysłowa - zajmuje się wykorzystaniem drobnoustrojów w określonych branżach przemysłu.
Jedną z nich jest mikrobiologia żywności, zajmująca się wykorzystaniem i wpływem drobnoustrojów w procesach technologii przemysłu spożywczego.
Mikrobiologia rolnicza - bada procesy mikrobiologiczne zachodzące przy uprawie roślin.
Mikrobiologia lekarska - zajmuje się diagnozą, profilaktyką i walką z drobnoustrojami chorobotwórczymi.
Mikrobiologia sanitarna – bada źródła zakażeń mikrobiologicznych oraz zajmuje się higieną produkcji.
Mikrobiologia weterynaryjna – zajmuje się chorobami zwierząt hodowlanych i dzikich.
Zarys rozwoju mikrobiologii.
Historię mikrobiologii datuje się od czasów starożytnych. Procesy biochemiczne z udziałem drobnoustrojów wykorzystywane były w starożytności do warzenia piwa, wyrobu wina i octu oraz do przygotowywania ciast.
Rozwój nowoczesny mikrobiologii datuje się od momentu wynalezienia mikroskopu przez braci Jonsen¢s w 1590 roku.
Dokładne obserwacje drobnoustrojów umożliwiło skonstruowanie mikroskopu (pozwał powiększyć do 300 razy) przez A. Von Leeuwenhoek¢a.
Wykorzystanie wiedzy w zakresie mikrobiologii na dużą skalę datuje się na drugą połowę dziewiętnastego wieku, czyli od rozpoznania przez L. Pasteur czynników powodujących fermentację alkoholową oraz inne procesy fermentacyjne jest on twórcą metody utrwalania żywności
poprzez proces pasteryzacji, polegający na ingerencji w środowisko bytowania drobnoustrojów, poprzez proces podniesienia temperatury.
Odkrycie Pasteura zapoczątkowało rozwój mikrobiologii przemysłowej oraz mikrobiologii żywności.
Podstawowe wiadomości o systematyce mikroorganizmów.
Drobnoustroje, czyli mikroorganizmy – są to organizmy żywe bardzo trudne do scharakteryzowania. Przyjmuje się, że są to organizmy żywe widoczne w powiększeniu od 100 do kilku tysięcy razy.
Najmniejszą wielkościowo grupą drobnoustrojów są wirusy (pow. do 10.000 razy), których organizmy składają się wyłącznie z cząsteczki kwasu nukleinowego otoczonego powłoką białkową. Wirusy zalicza się do bezwzględnych pasożytów.
Drugą pod względem wielkości grupą mikroorganizmów są bakterie (widoczne pod powiększeniem od kilkuset do kilku tysięcy razy), znajdują się one na pograniczu świata roślinnego i zwierzęcego, posiadają bardziej niż wirusy skomplikowaną budowę, wyposażenie enzymatyczne, a niektóre gatunki posiadają zdolność ruchu poprzez tzw. rzęski.
Bakterie powodują wiele przemian mikrobiologicznych takich jak: reakcje gnilne lub fermentacyjne.
Grzyby mikroskopowe zaliczane są do największych rozmiarami drobnoustrojów, zalicza się do nich drożdże i pleśnie.
Drożdże – są to grzyby jednokomórkowe rozmnażające się przez podział lub pączkowanie, dzięki wyposażeniu enzymatycznemu posiadają zdolność rozkładu substancji złożonych
chemicznie na substancje proste i wywoływania reakcji fermentacji alkoholowej.
Pleśnie – są to grzyby mikroskopowe o bardziej skomplikowanej budowie składają się z dwóch podstawowych części grzybni oraz zarodni. Rozmnażają się głównie przez zarodnikowanie.
Pierwotniaki – są to zazwyczaj organizmy jednokomórkowe cechujące się bardzie skomplikowaną budową zaliczane są zarówno do roślin jak i zwierząt.
Środowiska bytowania drobnoustrojów.
Środowiska bytowania drobnoustrojów podzielić można na dwie grupy:
· Środowiska wtórne – do nich drobnoustroje przedostają się ze środowisk pierwotnych.
· Środowiska pierwotne (podstawowe) - Jest to środowisko, w którym drobnoustroje mają warunki do rozwoju.
· Środowiska podstawowe – jest to gleba oraz woda
· Środowiska wtórne – jest to głównie powietrze, w którym znajduje się para wodna i pyły
Gleba – jest to środowisko bytowania drobnoustrojów takich jak:
a) Bakterie
b) Grzyby
c) Pierwotniaki
Ze względu na obecność w glebie składników organicznych (obumarłych) drobnoustroje mają możliwość przetwarzania złożonych związków organicznych na związki proste i wchłanianie ich.
W wyniku tego procesu gleba wzbogacona zostaje o pierwiastki mineralne, które nie zostają wchłaniane przez drobnoustroje lub są wynikiem przemiany materii drobnoustrojów. Proces ten określa się jako mineralizację związków organicznych.
Pozostałe w glebie związki
mineralne wykorzystywane są przez rośliny do tworzenia tkanek, które po obumarciu
stają się pożywką dla drobnoustrojów.
Schemat procesu mineralizacji:
Związki organiczne >>> Rośliny Drobnoustroje >>> Związki mineralne >>> Związki organiczne
Obecność drobnoustrojów w glebie jest zróżnicowana pod względem ilościowym im bliżej powierzchni tym więcej a im głębiej tym mniej drobnoustrojów. Jest to uwarunkowane obecnością substancji odżywczych.
Woda – najbogatsze w mikroflorę są wody gruntowe, ich ilość zależy od głębokości i ujęcia (im głębiej tym mniej drobnoustrojów.
Powietrze – do środowiska tego drobnoustroje przedostają się wraz z parą wodną pyłem i kurzem.
Obecność drobnoustrojów w powietrzu jest zależna od położenia geograficznego, pory roku, więcej drobnoustrojów znajduje się w miejskim niż wiejskim powietrzu.
Powietrze jest środowiskiem, w którym drobnoustroje bytują czasowo nie rozwijając się.
Pozytywna i negatywna rola drobnoustrojów w przemyśle spożywczym.
Drobnoustroje w przemyśle spożywczym wykorzystywane są w wielu procesach technologicznych gdzie pełnią różnoraką rolę pozytywną z punktu widzenia produkcji.
Drobnoustroje są również czynnikiem negatywnym w niektórych procesach technologicznych.
Drobnoustroje pożądane w określonej branży mogą być niepożądane w innym typie produkcji.
Pozytywna rola drobnoustrojów w
przemyśle spożywczym:
Drobnoustroje wykorzystywane są w procesach wytwórczych w produkcji piekarsko – ciastkarskiej jako czynnik ułatwiający spulchnianie ciast (np.: bakterie kwasu mlekowego wywołujące fermentację kwasów piekarskich lub drożdże wywołujące fermentację alkoholową ciast pszennych – drożdżowych.
Innym typem produkcji, w którym wykorzystuje się drobnoustroje w procesach technologicznych jest produkcja mleczarska wykorzystująca zjawisko zakwaszania produktów mlecznych oraz poddawanie ich pod działanie pleśni.
Procesy biochemiczne z udziałem mikroorganizmów wykorzystuje się również na skalę przemysłową w przemyśle alkoholowym i gorzelniczym.
Negatywna rola drobnoustrojów w przemyśle
spożywczym:
Mikroorganizmy mogą być przyczyną powstawania wielu wad technologicznych żywności rozpoczynając od procesów gnilnych aż do powstania zapleśnień.
Zmiany mikrobiologiczne zachodzące w produktach mogą przyczyniać się do powstania zatruć pokarmowych i inwazji bakteryjnej.
Wady spowodowane przez drobnoustroje wynikać mogą z dwóch źródeł:
a) Zakażenia pierwotne – powstają ze skażonych surowców.
b) Zakażenia wtórne – są to zakażenia wywołane wadliwym procesem technologicznym lub niewłaściwymi warunkami magazynowania.
