cwiczenie_5
advertisement
MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ CHARAKTERYSTYKA BAKTERII KULISTYCH I CYLINDRYCZNYCH – część 2 (GRAMUJEMNE) Rodzina Enterobacteriaceae Do tej rodziny należy wiele drobnoustrojów mających znaczenie w mikrobiologii i analizie produktów żywnościowych. Wiele ich rodzajów powoduje u człowieka zaburzenia przewodu pokarmowego i dlatego znajomość ich jest bardzo ważna z punktu widzenia higieny żywności. Są to zdecydowanie chorobotwórcze pałeczki durowe i duru rzekomego (Salmonella) oraz czerwonki (Shigella), a ponadto względnie chorobotwórcze pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) i odmieńca (Proteus vulgaris), inne stanowią normalną mikroflorę przewodu pokarmowego, choć mogą być chorobotwórcze. Zasady podziału tej grupy opierają się na zdolnościach rozkładania różnych cukrów i alkoholi, wytwarzania indolu i H2S, rozrzedzania żelatyny i zużywania cytrynianu jako źródła węgla. CECHY CHARAKTERYSTYCZNE - morfologicznie są to pałeczki średniej wielkości (0,3-1,0 x 1,06,0µm), - gramujemne, - nieprzetrwalnikujące, - ruchliwe (urzęsienie perytrychalne) lub nieruchliwe (Klebsiella i Shigella), - nie mają oksydazy cytochromu c, - są katalazododatnie, - są względnymi beztlenowcami lub względnymi tlenowcami, - są mezofilami (22-37C), niehalofilne, - fermentują glukozę z wytworzeniem kwasu pirogronowego i gazu lub tylko kwasu, - redukują azotany do azotynów, niektóre do azotu. Wyróżnia się kilka rodzajów: Escherichia, Salmonella, Proteus, Shigella, Yersinia, Serratia, Klebsiella, Enterobacter. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 1 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ TESTY NA FERMENTACJĘ LAKTOZY Agar EMB (eozyna – błękit metylenowy) podłoże wybiórczo-różnicujące pozwalające na identyfikację i izolację gramujemnych pałeczek Enterobacteriaceae. Eozyna w podłożu hamuje wzrost bakterii gramdodatnich. Jedynym cukrem w pożywce jest laktoza – jeśli organizm ma enzymy umożliwiające fermentację laktozy, to powstaje kwas, a zmiany pH w połączeniu z eozyną i błękitem metylenowym powodują charakterystyczne zabarwienie kolonii (ciemny środek i przezroczyste brzegi koloni). W przypadku intensywnej fermentacji kolor od purpury po czerń (Klebsiella, Enterobacter), czasami zieleń z metalicznym połyskiem (E. coli), słaba fermentacja to kolor różowy. Źródłem energii dla organizmów niefermentujących laktozy jest pepton – kolonie takich bakterii są całkowicie bezbarwne. Escherichia coli Klebsiella Agar MacConkey’a – jest jednym z najpopularniejszych stałych podłoży wybiórczoróżnicujących. Jest stosowany głównie do rozróżniania między bakteriami fermentującymi i niefermentującymi laktozę. Wysoka zawartość żółci hamuje wzrost bakterii gramdodatnich. Bakterie koloni fermentujących laktozę zmieniają barwę medium na czerwoną, kolor ten jest spowodowany odpowiedzią wskaźników pH na powstanie kwaśnego środowiska, w wyniku fermentacji laktozy (wydziela się kwas). Organizmy, które nie fermentują laktozy nie powodują odbarwiania podłoża. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 2 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ Laktozę fermentują m.in. Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Klebsiella oxytoca. Nie fermentują laktozy m.in. Proteus vulgaris, Salmonella typhimurium, Shigella dysentariae, Yersinia enterocolitica, Serratia marcescens.. -galaktozydaza -galaktoza laktoza -glukoza TESTY NA FERMENTACJĘ GLUKOZY Wszystkie rodzaje z Enterobacteriaceae mogą fermentować glukozę, czyli przekształcać ją w pirogronian, jednak są dwa typy tej fermentacji. Pierwszy zwany fermentacją z wytworzeniem mieszaniny kwasów, drugi – z wytworzeniem 2,3-butanodiolu. W pierwszej bakterie przeprowadzają fermentację kwaśną wytwarzając z glukozy kwasy np. mrówkowy, octowy, mlekowy, bursztynowy oraz alkohol etylowy. Wskutek tego odczyn hodowli spada poniżej pH 5. Testem wykrywającym ten szlak metaboliczny jest zmiana zabarwienia podłoża po dodaniu roztworu czerwieni metylowej (czerwone – fermentacja kwaśna, żółte – fermentacja z wytworzeniem produktów obojętnych). Np. Escherichia coli, Citrobacter, Shigella, Salmonella, Proteus, Yersinia. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 3 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ W szlaku drugim, głównymi produktami fermentacji są 2,3-butanodiol, butanodiol i etanol. Do wykrywania tego szlaku stosuje się test Vogues-Proskauera, dodatek 40% NaOH i 5% roztworu -naftolu w absolutnym etanolu pozwala na wykrycie acetoiny – prekursora butanodiolu. W obecności acetoiny po 15 minutach następuje zmiana barwy na intensywnie czerwoną (kompleks kreatyny). Glukozę z wytworzeniem 2,3butanodiolu fermentują Erwinia, Enterobacter, Klebsiella i Serratia. acetoina naftol diacetyl kreatyna Przykłady fermentacji do kwasów mieszanych Produkt Laktoza Etanol Octan Mrówczan CO2 H2 Bursztynian Acetoina 2,3-butanodiol E. coli 108,8 41,3 32,0 1,6 54,0 45,2 18,0 0 0 E. aerogenes 53,4 59,4 10,1 5,5 126,9 44,2 6,0 0,4 34,6 S. Typhi 121,7 25,4 25,6 39,3 0 0 10,8 0 0 W milimolach na 100 mmol użytej glukozy Rodzaj Escherichia W chwili obecnej uznaje się 5 gatunków: E. coli, E. blattae, E. fergusonii, E. hermannii i E. vulneris. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 4 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ Są to gramujemne pałeczki, fermentujące laktozę oraz glukozę z wytworzeniem mieszaniny kwasów. Pałeczki okrężnicy stanowią normalną mikroflorę jelita grubego człowieka i zwierząt. Niektóre szczepy (O157:H7), mogą być jednak chorobotwórcze. Stopień zakażenia produktu tymi bakteriami świadczy o stanie higienicznym produktu. Są one bardzo niepożądane w produktach spożywczych, wywołują wady np. serów. Szczep Escherichia coli O157:H7 wywołuje choroby układu pokarmowego i moczowego, wytwarza werotoksynę (werocytotoksynę). Powoduje ona biegunki i powikłania schorzeń nadnerczy oraz groźny zespół hemolityczno- mocznicowy, kończący się przeważnie śmiercią. Główną przyczyną infekcji bakterią jest spożycie wołowiny nie poddanej obróbce termicznej. W obrębie gatunku E. coli spotykane są szczególne, patogenne odmiany serologiczne (serotypy). Ich wydzielenie było możliwe dzięki temu, że większość szczepów tego gatunku jest urzęsiona, a wiele z nich ma też mikrootoczki. Różnorodność odmian antygenu somatycznego O (171 odmian), antygenu rzęskowego H (55 odmian) i otoczkowego K (80 odmian) pozwala na serologiczny podział, stanowiący wewnątrzgatunkową klasyfikację Escherichia coli na ponad 160 serotypów. Wzór antygenowy serotypu wskazuje na odmiany antygenów obecne w jego komórkach. Serotypy patogenne podzielono na 6 wirotypów w zależności od patogenezy wywoływanych przez nie biegunek: ETEC (toksykogenne), EIEC (inwazyjne), EPEC (enteropatogenne), EHEC (krwotoczne), EAEC (adherentne). Wirotypy mają różne cechy i są wyposażone w odmienne czynniki chorobotwórcze. Rodzaj Salmonella Gramujemne względnie beztlenowe (fermentujące glukozę) o morfologii pałeczek. Nie fermentują laktozy, glukozę fermentują z wytworzeniem mieszaniny kwasów. Bakterie te są średniej wielkości, zwykle zaopatrzone w rzęski. Należą do bakterii względnie wewnątrzkomórkowych - rezydują w komórkach zarażonego organizmu. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 5 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ W zależności od źródła rodzaj Salmonella podzielony jest na 2 gatunki (na podstawie homologii DNA) albo 6 gatunków odpowiadających podgatunkom wg pierwszego podziału (starszy podział). Najczęściej wyróżnia się dwa podstawowe gatunki to: S. bongori (dawniej podgatunek V) oraz S. enterica, który dzieli się na 6 podgatunków. I – enterica, II – salamae, IIIa – arizonae, IIIb – diarizonae, IV – houtenae, VI – indica. Dodatkowo rodzaj Salmonella, ze względu na duże zróżnicowanie podzielony został na grupy oraz typy serologiczne. Podstawą do podziału jest zróżnicowanie antygenów somatycznych (antygen O) i rzęskowych (antygen H). Obowiązujący schemat podziału pałeczek Salmonella na gatunki, podgatunki oraz typy serologiczne (serotypy, serowary) nazywany jest, od nazwisk jego twórców, schematem Kauffmana-White’a. W Salmonella enterica subsp. enterica opisano ponad 2500 serotypów! Do głównych serotypów należą: S. Enteritidis (Salmonella enterica spp. enterica ser. Enteritidis), S. Typhimurium, S. Virchof, S. Hadar, S. Infantis – bakterie wywołujące zapalenie jelita cienkiego i grubego. W Polsce najczęstsza przyczyna bakteryjnych zatruć pokarmowych. Najczęściej zmiany chorobowe ograniczają się do przewodu pokarmowego, lecz możliwe jest uogólnienie się procesu chorobowego, posocznica, zakażenie narządów wewnętrznych, stawów, S. Typhi - wywołujący dur brzuszny, S. Paratyphi - wywołująca dury rzekome. Rodzaj Shigella Gramujemne, nieruchliwe, nie wytwarzające przetrwalników pałeczki. Podobnie jak Salmonella, nie fermentują laktozy, glukozę fermentują do mieszaniny kwasów. Są chorobotwórcze dla człowieka, wywołują czerwonkę lub zatrucia pokarmowe. Obecnie przyjmuje się, że występują 4 gatunki: S. dysenteriae (12 serotypów), S. flexneri (6 serotypów), S. boydii (23 serotypy) i S. sonnei (1 serotyp). http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 6 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ FERMENTACJA OCTOWA Bakterie kwasu octowego należą do rodziny gramujemnych pałeczek Acetobacteraceae, którą filogenetycznie dzieli się na sześć rodzajów, z czego najważniejsze są 3: Acetobacter, Gluconacetobacter oraz Gluconobacter. Są bezwzględnymi tlenowcami (rosną w postaci powierzchniowej błonki). Występują pojedynczo, parami lub w krótkich łańcuszkach. Wiele gatunków wytwarza otoczki śluzowe, nie tworzą przetrwalników, niektóre mają zdolność ruchu dzięki rzęskom. Mają zdolność przechodzenia w postacie nieprawidłowe (inwolucyjne) pod wpływem silnego zakwaszenia środowiska lub hodowli w temperaturze wyższej niż optymalna. Rosną w temperaturze –4°C do 43°C (optimum 25-30°C), wytrzymują pH od 3,6 do 6,5 (optymalne 5,4-6,2). Giną w temp. 55ºC w ciągu 15 minut. Mają zdolność utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego. Jest to wykorzystywane w produkcji octu. Oprócz etanolu bakterie octowe wykorzystują do syntezy kwasu octowego inne proste alkohole, sacharydy (glukoza, fruktoza), ich pochodne (mannitol). Fermentacja octowa jest to tzw. pseudofermentacja, ponieważ zachodzi w warunkach tlenowych. CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O + energia Bakterie octowe wytwarzają kwas octowy na drodze niecałkowitego utleniania etanolu. Akceptorem elektronów jest tlen –metabolizm tlenowy! Oprócz kwasu octowego w czasie fermentacji powstają również jako produkty uboczne różne substancje aromatyczne, których ilość i rodzaj zależy od gatunku bakterii i rodzaju użytego surowca. Niektóre gatunki w sytuacji wyczerpania alkoholu mogą utleniać kwas octowy do dwutlenku węgla i wody (zjawisko nadoksydacji), co jest szczególnie niepożądane w przemysłowym wytwarzaniu octu. CH3COOH + 2O2 2 CO2 + 2 H2O + energia http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 7 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ Utlenianie etanolu do kwasu octowego Proces dwuetapowy z udziałem tlenu. Enzymy są zlokalizowane na zewnętrznej powierzchni błony cytoplazmatycznej komórek. I etap: utlenienie alkoholu etylowego do aldehydu octowego przez dehydrogenazę alkoholową sprzężoną z cytochromem 553. II etap: utlenienie aldehydu do kwasu octowego przy udziale dehydrogenazy aldehydowej współdziałającej z cytochromem 553 lub sprzężonej z NADP+. Acetobacter i Gluconacetobacter Preferują środowisko bogate w alkohol – szybko infekują i zaoctowują różne napoje o niskiej zawartości alkoholu (piwo, wino) oraz moszcze, soki i przetwory z owoców, stanowiąc szkodliwą mikroflorę w tych gałęziach przemysłu (gł. A. aceti, Ga. hansenii, A. pasteurianus). W 1998 roku, m.in. na podstawie analizy filogenetycznej genomu, wydzielono nowy rodzaj Gluconacetobacter. Przeniesiono do niego (ze skutkiem zmiany nazwy) zawierające ubichinon Q10 gatunki z rodzaju Acetobacter: A. diazotrophicus, A. europaeus, A. hansenii, A. liquefaciens i A. xylinus. Najważniejsi przestawiciele: A. aceti, A. pasteurianus, A. peroxydans, A. orleanensis, Ga. hansenii, Ga. liquefaciens, Ga. xylinus. Gatunki z rodzajów Acetobacter i Gluconacetobacter w sytuacji wyczerpania alkoholu mogą utleniać kwas octowy do dwutlenku węgla i wody (zjawisko nadoksydacji), co jest szczególnie niepożądane w przemysłowym wytwarzaniu octu. CH 3COOH 2O2 bakterie 2CO2 2 H 2 O energia Tzw. peroksydanty (A. pasteurianus) rozkładają kwas octowy szybko, mezoksydanty (A. aceti, Ga. xylinus) bardzo powoli. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 8 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ Gluconobacter preferują środowisko kwaśne, są bardziej rozpowszechnione w środowisku naturalnym niż Acetobacter (wykorzystują sacharydy z kwiatów, miodu, owoców, soków i moszczów powodując ich psucie się), powodują straty w plonach jabłek i gruszek rzędu 20%, nie dysponują kompletem enzymów cyklu Krebsa, nie mogą utleniać kwasu octowego do CO2 (suboksydanty), są trudne do izolacji ze względu na towarzyszącą im mikroflorę zaadaptowaną do znacznej kwasowości i wysokiego stężenia cukrów i etanolu, najważniejsi przedstawiciele: Gluconobacter oxydans, G. frateurii, G. asaii. Produkcja kwasu octowego Stosowane surowce: etanol, n-propanol, n-butanol, wino, sfermentowany sok jabłkowy lub – w przypadku produkcji octu destylowanego – mieszanina czystego alkoholu etylowego i wody Maksymalne stężenie kwasu octowego produkowanego przy użyciu metod biologicznych wynosi 10-15% W celu konserwacji gotowego produktu i obniżenia kosztów transportu zatęża się poprzez frakcjonowaną destylację (do 20%), albo chemicznie usuwając wodę (do 87%) Metodami biologicznymi uzyskuje się wyłącznie ocet spożywczy Ocet techniczny wytwarza się metodami chemicznymi: z aldehydu octowego otrzymywanego z acetylenu (w Polsce) lub etanolu Stosowane są trzy metody 1) powierzchniowa, tzw. orleańska W metodzie tej bakterie Acetobacter aceti (a także Gluconacetobater xylinus, A. orleanensis, A. pasteurianus) rozwijają się w postaci kożuszka na powierzchni wina rozlanego do płaskich naczyń lub kadzi fermentacyjnych. W tym przypadku proces zakwaszania przebiega bardzo wolno. Substratem jest alkohol zawarty w psującym się winie lub nieudanych piwach, produkcję octu prowadzi się w dużych otwartych kadziach, do których co tydzień dodaje się znaczną partię wina i równocześnie od spodu odciąga kwas octowy (ok. 7-8%), http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 9 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ 2) ociekowa, tzw. wiązana W tej metodzie bakterie są związane z materiałem nośnym (np. wytłoczyny z winogron, szypułki gron, wióry bukowe, pumeks), po którym ścieka brzeczka, w naczyniach napowietrzanych przez ich wytrząsanie. Porowatość materiału nośnego zapewnia dobry kontakt z tlenem. Do tego typu metod zalicza się też metodę szybkiego wytwarzania kwasu octowego, w której zalewa alkoholowa przepływa wielokrotnie przez naczynia wypełnione wiórami bukowymi, na których osiadły bakterie octowe. Moc uzyskanego kwasu octowego wynosi ok. 12%. 3) wgłębna prowadzona na fermentorach Jest coraz częściej stosowaną na skalę przemysłową metodą, gdyż daje znaczne oszczędności i łatwo ją zautomatyzować, w szczególności przy przejściu na proces ciągły. Przebiega w bioreaktorach (acetator Fringsa, cavitator, vinegator), w których zapewnione jest ciągłe mieszanie, napowietrzanie i kontrola temperatury. Do najważniejszych gatunków znajdujących zastosowanie do produkcji octu spirytusowego na skalę przemysłową należą: Acetobacter aceti i Gluconobacter oxydans. W pozostałych gałęziach przemysłu funkcjonujących w oparciu o fermentację octową wykorzystuje się także bakterie Gluconacetobacter europaeus, Ga. xylinus, Ga. hansenii, A. orleanensis, A. pasteurianus, A. ascendens. Zakażenia w czasie produkcji kwasu octowego Zakłócenia produkcji mogą być spowodowane zakażeniem linii produkcyjnej przez Gluconacetobacter xylinus, który utlenia kwas octowy do CO2 i H2O, a także produkuje duże ilości śluzu, który oklejając wióry zmniejsza powierzchnię kontaktu i utrudnia napowietrzanie. Zakażenia powoduje też węgorek octowy (Anguillula = Tubatrix aceti), który żywi się bakteriami octowymi i spowalnia proces octowania. Potencjalnym źródłem zakażeń jest także muszka octowa (Drosophila aceti), która roznosi bakterie octowe i drożdże Candida mycoderma powodujące nadoksydację kwasu octowego. W celu zabezpieczenia octu spożywczego przed szkodnikami stosuje się pasteryzację lub konserwację chemiczną SO2 (maks. 200 ppm w occie winnym i 70 ppm w occie spirytusowym). http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 10 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ MORFOLOGIA I CHARAKTERYSTYKA PROMIENIOWCÓW CECHY CHARAKTERYSTYCZNE PROMIENIOWCÓW Pod względem budowy cytologicznej (wewnętrznej komórki) są podobne do bakterii, natomiast budową morfologiczną (zewnętrzną) przypominają grzyby. Są heterotrofami, występują głównie w glebie, stanowiąc od 10 do 70%, a w torfach 95% mikroflory, ponadto spotyka się je w mułach dennych i wodzie, kilka gatunków jest pasożytami. Ciało pałeczkowate lub w postaci długich, cienkich i rozgałęzionych nitek (strzępek) tworzących grzybnie (pseudomycelium), niekiedy strzępki są poprzegradzane błonami cytoplazmatycznymi na człony, rozdzielają się na pojedyncze komórki. Niektóre gatunki tworzą konidia. Nie wytwarzają endospor. Zwykle nieruchliwe. Są gramdodatnie, niektóre kwasooporne. Streptomyces coelicolor Antybiotyk aktynorodyna jest wydzielany do medium oraz w postaci błękitnych kropli (wodne roztwory) na hydrofobowej powierzchni kolonii. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 11 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ CHARAKTERYSTYKA NAJWAŻNIEJSZYCH RODZIN W OBRĘBIE RZĘDU ACTINOMYCETALES (PROMIENIOWCE) Rodzina Mycobacteriaceae – prątki Ciało pałeczkowate, wyjątkowo tylko wytwarzają szczątkową grzybnię (rozgałęzienia). Są kwasoodporne. Ich ściany komórkowe, oprócz peptydoglikanu, zawierają cukry (arabinogalaktan) do których przyłączone są długie łańcuchy kwasów tłuszczowych tzw. kwasy mykolowe. Nie zawierają kwasu diaminopimelinowego. Tlenowce. Żyją w glebie, znane też gatunki pasożytnicze i chorobotwórcze, np. prątek gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) czy trądu (Mycobacterium leprae). Rodzina Actinomycetaceae Ciało nitkowate, tworzą rozgałęzienia, ale nie wytwarzają grzybni powierzchniowej. Beztlenowce. Nie zawierają kwasu diaminopimelinowego. Żyją w glebie. Niektóre formy kwasooporne. Rodzaj Actinomycetes. Rodzina Nocardiaceae Podobne do Actinomycetes, ale tlenowce. Zawierają kwas mezo-diaminopimelinowy (forma L). Tworzą niewielką grzybnię powierzchniową szybko ulegającą rozkładowi. Gatunki z rodzaju Nocardia mogą być chorobotwórcze (infekcje oportunistyczne), a przedstawicie Nocardia i Rhodococcus przeprowadzają liczne reakcje biokonwersji uczestnicząc w usuwaniu zanieczyszczeń ze środowiska. Niektóre formy kwasooporne. Rodzina Streptomycetaceae Ciało nitkowate, wytwarzają najbardziej typową grzybnię, A tworzą konidia (A - na fotografii obok) na specjalnych nitkach konidioforowych (tzw. grzybnia powietrzna – foto poniżej). Tlenowce lub względne beztlenowce. Dominują w glebach. Wiele gatunków produkuje silne antybiotyki, np. Streptomyces griseus (streptomycyna), S. erythreus (erytromycyna). http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 12 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ WŁAŚCIWOŚCI PROMIENIOWCÓW GLEBOWYCH Stanowią czynnik próchnicotwórczy, ale mogą dalej rozkładać (przekształcać) próchnicę. Korzystają z wielu źródeł węgla, odpowiadają za gospodarkę fosforem – staje się on przyswajalny dla roślin. Poprzez tworzenie grzybni zmieniają strukturę gleby czyniąc ją bardziej przewiewną. Wytwarzają liczne metabolity - witaminy, enzymy, geosminę („zapach wiosny”) oraz antybiotyki. Morfologia typowych kolonii Streptomyces wyizolowanych gleby. często Kolonie kolorowe pigmenty, wizualny dowód wtórnych wydzielają zapewniając biosyntezy metabolitów. Zróżnicowanie składników z chemiczne reprezentuje szeroki wachlarz substancji bioaktywnych, które często mają zastosowanie farmaceutyczne. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 13 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ ANTYBIOTYK To substancja organiczna wytwarzana przez drobnoustroje będąca produktem ich wtórnego metabolizmu, wykazująca wysoką i wybiórczą aktywność przeciwbakteryjną i przeciwgrzybiczą, będąca jednocześnie mało szkodliwa dla makroorganizmów. Po raz pierwszy odkryte przez Aleksandra Fleminga w 1928/9 roku – penicylina. Zaobserwował on, że grzyb pleśniowy Penicillium notatum (wg innych źródeł Penicillium chrysogenum) hamuje wzrost S. aureus. Obecnie istnieje ponad 3000 antybiotyków wytwarzanych przez: - 67% promieniowce, - 20% grzyby, - 12% bakterie właściwe – np. bacytracyna i polimyksyna tworzone przez Bacillus, - 1% porosty. Wśród promieniowców 80-90% antybiotyków jest wytwarzanych przez rodzaj Streptomyces. Około 90% naturalnych, produkowanych przemysłowo antybiotyków stanowią produkty metabolizmu promieniowców, np. aminoglikozydy, makrolidy, tetracykliny, polieny, antracykliny, ryfamycyny. Wg niektórych autorów do antybiotyków nie zalicza się bakteriocyn – białkowych produktów bakteryjnych skierowanych przeciwko innym szczepom. Są to związki o charakterze białkowym, produkowane przez liczne bakterie, głównie bakterie fermentacji mlekowej. Są silnie zróżnicowane pod względem aktywności biologicznej, sposobu http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 14 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ oddziaływania, warunków produkcji, właściwości fizycznych, biochemicznych i genetycznych. Nizyna – antybiotyk polipeptydowy, bakteriocyna. Produkowana przez Lactococcus lactis, działa skutecznie na bakterie gramdodatnie, nie działa na gramujemne, pleśnie i grzyby. Dodawana do żywności jako środek konserwujący, głównie przy produkcji mięs, serów, mleka do serowarstwa oraz deserów mlecznych. Nie wykazano toksyczności dla organizmu ludzkiego, nie ma na razie określonego maksymalnego dopuszczalnego stężenia w produktach żywnościowych. Pimarycyna – antybiotyk makrolidowy, skuteczny na grzyby i pleśnie. Stosowany do konserwacji powierzchni (kiełbas, serów), soków owocowych i win owocowych. Antybiotyki są też stosowane do ochrony roślin przed chorobami bakteryjnymi. BARWIENIE BAKTERII KWASOOPORNYCH METODĄ ZIEHL-NIELSENA Bakterie kwasooporne mają cienką, wewnętrzną warstwę peptydoglikanu. Do niej przyłączony jest arabinogalaktan (D-arabinoza i D-galaktoza), który z kolei połączony jest z wysokocząsteczkowymi kwasami mykolowymi (długołańcuchowe kwasy tłuszczowe). Całość jest „przykryta” warstwą polipeptydową. Dzięki tej unikalnej strukturze bakterie kwasooporne (np. Mycobacterium, Nocardia), podczas barwienia metodą Ziehl-Nielsena, są odporne na odbarwianie kwaśnym alkoholem i pozostają czerwone od fuksyny karbolowej. Pozostałe barwią się na niebiesko błękitem metylenowym. Kwasy mykolowe i inne glikolipidy osłabiają wnikanie związków chemicznych powodując, że drobnoustroje te rosną wolno, ale i są bardziej odporne na różne czynniki chemiczne i składniki lizosomalne fagocytów. W ścianach tych bakterii jest też znacznie mniej poryn i są one znacznie dłuższe, co odpowiada za niższą przepuszczalność ich ścian. http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 15 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ PROTOKÓŁ BARWIENIA 1. przygotować rozmaz, 2. wysuszyć i utrwalić, 3. na utrwalony preparat zadziałać fuksyną fenolową do tzw. trzeciej pary (ok. 5 min), 4. ostudzić szkiełko i spłukać wodą (30 s), 5. odbarwiać alkoholem z dodatkiem HCl (10-30 s), 6. spłukać wodą, 7. podbarwić błękitem metylenowym przez okres 1-2 minuty, 8. spłukać (30 s), osuszyć i oglądnąć pod immersją. Prątki (w skupiskach) będą wybarwione na kolor bladoróżowy od fuksyny (B), a wszystko pozostałe na kolor niebieski (A). http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 16 MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI Ćwiczenie 5 WTŻ II rok ___________________________________________________________________________ BUDOWA ŚCIANY KOMÓRKOWEJ BAKTERII KWASOOPORNYCH (MYCOBACTERIUM) poryny białko powierzchniowe reszty kwasów tłuszczowych kwasy mykolowe arabinogalaktan lipoarabinomannan peptydoglikan przestrzeń peryzplazmatyczna błona cytoplazmatyczna http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/ 17
