MINISTERSTWO ROLNICTWA FEDERACJI ROSYJSKIEJ Federalna Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego PAŃSTWOWY UNIWERSYTET ROLNY WORONEŻA im. K. D. GLINKA Wydział Medycyny Weterynaryjnej Katedra Epizootologii i Wirusologii Mikrobiologia pasz roślinnych i produktów pochodzenia zwierzęcego (instrukcje metodyczne do samodzielnej pracy studentów Wydział Technologii Hodowli Hodowli i Towaroznawstwa stacjonarne i niestacjonarne kształcenie dyscyplinarne „Mikrobiologia”) Woroneż 2011 Opracowane przez: profesorowie nadzwyczajni Manzhurina O. A., Skogoreva A. M., Zhmurov N. G. Recenzent: kierownik katedry badań weterynaryjno-sanitarnych i zoohigieny, profesor Altukhov N. M. Zatwierdzony i rekomendowany do publikacji przez Katedrę Epizootologii i Wirusologii (protokół nr 3 z 5 listopada 2010 r.), przez komisję metodologiczną Wydziału Medycyny Weterynaryjnej (protokół nr komisji metodologicznej Wydziału Towarowego Science Technology (protokół nr 10 z dnia 29 marca 2011 r.) 2 11 z dnia 10 grudnia 2010 r.), hodowla zwierząt i Lekcja 5. Mikrobiologia pasz pochodzenia roślinnego 1. Mikroflora epifityczna roślin paszowych i zbóż. 2. Procesy mikrobiologiczne podczas drożdżowania i kiszenia pasz roślinnych. Zadanie 1. Przygotować w sterylnych moździerzach porcelanowych rozcieńczenia 1:10 dobrej i złej kiszonki. 2. Oznaczyć pH kiszonki za pomocą uniwersalnego wskaźnika papierowego. 3. Przygotuj rozmazy z rozcieńczeń 1:10 dobrej i złej kiszonki, barwiąc metodą Grama, mikroskopem i szkicem. 4. Porównać skład ilościowy i jakościowy mikroflory dobrej i złej kiszonki. 5. Przygotować rozmazy z podłoża ziemniaczanego z uprawami dobrej i złej kiszonki w celu wykrycia drobnoustrojów kwasu masłowego. Barwienie metodą Grama, mikroskop i szkic. 6. Przygotuj „rozdrobnione” krople w 50% roztworze gliceryny ze skrawków spleśniałego zboża i siana. Mikroskopia i szkic. 7. Przeprowadzić ocenę organoleptyczną kiszonki. Zapisz wyniki w tabeli. Oceń jakość kiszonki w punktach. Podpórka materiałowa 1. Waga z odważnikami i pęsetą – 2 szt. 2. Papier sterylny (10×10 cm) – 10 szt. 3. Pęsety sterylne – 2 szt. Dla 2 uczniów: 1. Pudełko na tampony z silosem złym i dobrym – 1 szt. 2. Szalka Petriego ze spleśniałym ziarnem – 1 szt. 3. Szalka Petriego ze spleśniałym sianem – 1 szt. 4,6 probówek na stojaku (każda zawiera 9 ml sterylnej wody). 5. Probówka z zaszczepieniem kiszonki na pożywce Rushmana. 6. Roztwór gliceryny 50% z pipetą Pasteura i balonem – 1 szt. 7. Skalpel – 1 szt. 8.Pęseta – 1 szt. 9. Pokarm drożdżowy w probówce (10 ml) – 1. 10. Sterylny moździerz i tłuczek – 1. 11. Papierek wskaźnikowy – 1. 3 12. Igły preparacyjne – 2. 13. Roztwór fizjologiczny w probówce – 1. 14. Kubek MPA (20 ml) z zaszczepieniem kiszonki (wyhodowane rodziny) – 1. 15. Szkiełka – 6 16 Szkiełka nakrywkowe – 3. 17. Barwienie metodą Grama, błękit metylenowy. 18. Bibuła filtracyjna – 4. 19. Lampa alkoholowa z alkoholem – 2. 20. Zapałki – 1 opakowanie. 21. Pętla bakteriologiczna – 2. 22. Ołówek szklany – 2. 23. Mikroskopy – 2. 24. Olejek immersyjny – 1 butelka. 25. Tampony benzynowe – 5 szt. Materiałem do badań są próbki różnych pasz z magazynów, resztki paszowe w karmnikach, mieszanki paszowe oraz treść przewodu pokarmowego. Pobieranie próbek pasz do badań odbywa się na zasadzie prowizji. Całkowita masa próbki paszy do badań mykologicznych i toksykologicznych powinna wynosić 0,5 - 1 kg. Próbkę umieszcza się w szklanych pojemnikach i plastikowych torebkach. Napisz notatkę do wybranych próbek żywności. Schemat badań pasz: 1) 2) 3) 4) badanie organoleptyczne; mikroskopia; izolacja czystej kultury drobnoustrojów; określenie toksyczności paszy. Mikroflora żyjąca na roślinach nazywana jest epifityczną. Badanie ma na celu poznanie składu gatunkowego drobnoustrojów, ich wpływu na jakość paszy konserwowej, a także identyfikację mikroorganizmów trujących. Badanie ziarna na obecność grzybów pleśniowych Na szkiełko należy za pomocą pipety nanieść kroplę 50% wodnego roztworu gliceryny. Użyj pęsety, aby pobrać spleśniałe ziarno i skalpelem zeskrob powierzchnię ziarna, tworząc kroplę roztworu. Przykryć szkiełkiem nakrywkowym. Zbadaj rozdrobnioną kroplę za pomocą soczewek ×8, ×40. Pole widzenia mikroskopu jest lekko przyciemnione przysłoną. Badanie siana i słomy na obecność grzybów pleśniowych przeprowadza się analogicznie jak w przypadku ziarna. 4 Mikroflora kiszonki Skoszona zielona masa roślin zawiera różnorodną mikroflorę. W procesie dojrzewania kiszonki jej mikroflora zmienia się fazowo. Faza mieszanej mikroflory. Zakiszona zielona masa zawiera dużą ilość cukrów, jest białko, a po zagęszczeniu wydziela się znaczna ilość soku roślinnego. Wszystkie mikroorganizmy w tak sprzyjających warunkach zaczynają się aktywnie namnażać. Faza drobnoustrojów kwasu mlekowego. 1-2 dni po ułożeniu masy kiszonkowej tworzą się w niej warunki beztlenowe. Drobnoustroje kwasu mlekowego fermentują cukry, a w masie gromadzi się kwas mlekowy, co hamuje rozwój wielu drobnoustrojów, w tym gnilnych. Faza drobnoustrojów kwasu mlekowego dzieli się na dwa etapy: - ziarniaki mlekowe - wydzielają kwas mlekowy, z którego po pewnym czasie same umierają; - pałeczki kwasu mlekowego - mikroorganizmy te wytrzymują wyższe stężenia kwasu mlekowego i są zawsze obecne w kiszonce po obumarciu ziarniaków kwasu mlekowego. Faza grzybowa. Jeśli kiszonka zostanie otwarta i wpuści się do niej tlen, w kiszonce wyrosną zarodniki pleśni. Stwierdzono, że pleśnie żywią się kwasami organicznymi, w tym przypadku kwasem mlekowym i octowym, w związku z czym pH kiszonki w tej fazie przesuwa się w stronę zasadową. Faza gnilnej mikroflory. W środowisku zasadowym zaczynają rozwijać się różne gnilne mikroflory, a pasza nabiera nieprzyjemnego zapachu i smaku. Taka kiszonka nie może być podawana zwierzętom. Badanie kiszonki Próbki kiszonki pobiera się podczas układania zielonej masy oraz 10-15 dni po otwarciu kiszonki, w odległości 1 metra od góry i od dołu oraz od środka. Materiał umieszcza się w sterylnych słoikach z wgniecionym korkiem. W dokumencie towarzyszącym należy podać: adres laboratorium, do którego wysyłana jest kiszonka, miejsce pobrania próbek, opis próbek, co należy zbadać oraz adres zwrotny, stanowisko i podpisy osób, które pobrały próbki kiszonki. Do sterylnej zaprawy dodać 1 g kiszonki i 9 ml sterylnej wody. Kiszonkę rozciera się tłuczkiem. Z rozdrobnionej masy wykonuje się rozmaz i barwi go metodą Grama. Z rozcieńczenia 1:10 zaszczepia się 1 ml płynu na MPA w celu określenia całkowitej liczby drobnoustrojów w 1 g kiszonki. Badania jakościowe mikroflory kiszonki mają na celu określenie, jakie rodzaje drobnoustrojów znajdują się w kiszonce. Zazwyczaj kiszonkę bada się na obecność mikroflory, od której zależy jakość kiszonki: kwasu mlekowego, kwasu masłowego, gnilnego, gazotwórczego, E. coli itp. 5 Drobnoustroje kwasu mlekowego – sok z kiszonki wysiewa się na sterylną kiszonkę mleko i agar mleczny. Po hodowli w termostacie bada się charakter skrzepu mleka, ilość serwatki i obecność gazów. Rozmazy przygotowuje się z pożywek mlecznych i barwi za pomocą Gram (paciorkowców i pałeczek Gram-dodatnich). Na pożywce Rushmana zaszczepia się drobnoustroje kwasu masłowego – sok z kiszonki. To podłoże ziemniaczane z kredą. W obecności drobnoustrojów kwasu masłowego środowisko staje się przejrzyste i wydziela się znaczna ilość gazu. Z pożywki Rushmana sporządza się rozmaz i barwi go Gram-dodatnimi pałeczkami tworzącymi zarodniki. Oznaczanie toksyny zatrucia jadem kiełbasianym – sok z kiszonki podawany świnkom morskim. Jeśli w soku znajduje się toksyna, świnki morskie umierają w ciągu 3-5 dni. Obecność grzybów pleśniowych na kiszonce określa się w następujący sposób: na szkiełko szklane nanosi się kroplę 50% wodnego roztworu gliceryny, do którego umieszcza się skrawki spleśniałej paszy i przykrywa szkiełkiem nakrywkowym. Obejrzyj pod mikroskopem pokruszoną kroplę za pomocą obiektywu × 8 lub × 40 (patrz ryc. warsztaty z mikrobiologii). Drożdże paszowe Drożdże są bezpretensjonalne dla swojego otoczenia. Można je uprawiać na odpadach rolniczych. Zawierają dużo łatwo przyswajalnego białka, witamin A, B, E oraz ergosterolu, który zamienia się w witaminę D. Poza dodatkiem do diety suszonych drożdży, pasza jest drożdżowa. Aby proces drożdżowy był aktywny, konieczne są pewne warunki. Pasza musi być rozdrobniona, wilgotna, ciepła (+25, +270C), z obowiązkowym napowietrzeniem masy, pH otoczenia musi wynosić 3,8 - 4,2 i zawierać odpowiednią ilość mono- i disacharydów. Równolegle z drożdżami rozwijają się także drobnoustroje kwasu mlekowego. Możliwość wzbogacenia paszy w białko dzięki azotowi mineralnemu. Drożdże mogą wykorzystywać sole amonowe i wzbogacać paszę w białko o 13 – 15% w przeliczeniu na suchą masę. Już samo drożdże nadają karmę przyjemnie kwaśną, wzbogacają ją w witaminy, pobudzają apetyt i poprawiają produkcyjność zwierząt. Z pożywki drożdżowej pobiera się kroplę płynu za pomocą ezy bakteriologicznej, a na szkiełku przygotowuje się rozmaz. Rozmaz suszy się, utrwala i barwi błękitem metylenowym. Za pomocą mikroskopu określa się stopień zakończenia procesu fermentacji. Jeśli proces fermentacji dobiegnie końca, w polu widzenia mikroskopu nie ma pączkujących komórek drożdży. Ten pokarm jest gotowy do spożycia. 6 Ocena jakości kiszonki w punktach (patrz warsztat) Nr próbki Próbka nr 1 Próbka nr 2 pH Konsystencja Zapach Kolor Liczba drobnoustrojów Suma punktów Jakość kiszonki Lekcja 6. Mikroflora produktów pochodzenia zwierzęcego Scenariusz lekcji 1. Mikroflora obowiązkowa i fakultatywna mleka. 2. Zasady selekcji mleka do badań bakteriologicznych. 3.Mikrobiologia produktów kwasu mlekowego. 4. Mikroflora mięsa. 5. Mikroflora jaj. Zadanie 1. Przygotuj rozmazy z mleka pasteryzowanego i niepasteryzowanego. Plama błękitem metylenowym, mikroskop i szkic. 2. Wykonaj test reduktazowy z mlekiem pasteryzowanym i niepasteryzowanym. 3. Przygotuj rozmazy ze śmietany i jogurtu. Utrwalić eterem alkoholowym, wybarwić błękitem metylenowym, mikroskopem i szkicować. 4.Przeczytaj pierścień RA z mlekiem na brucelozę. (Demonstracja). 5. Oznaczyć miano coli w mleku na pożywce Bulira. (Demonstracja). 6. Mikroskopia i pobranie rozmazów mleka od krów chorych na brucelozę i gruźlicę, barwionych według Kozłowskiego i Ziehla-Nielsena. 7. Porównać skład ilościowy i jakościowy mikroorganizmów w mięsie dobrej i złej jakości. W tym celu należy przygotować rozmazy linii papilarnych oraz barwienie metodą Grama. Mikroskopia i szkic. 8. Przygotuj rozcieńczenie białka z zepsutego jajka w stosunku 1:10. Zrób rozmaz. Barwienie metodą Grama, mikroskop i szkic. 7 Wsparcie materiałowe Na stole demonstracyjnym: 1. Pierścień dodatni i ujemny RA z mlekiem na brucelozę. 2. Pożywka Bulira z posiewem mleka w celu oznaczenia miana bakterii coli. 3. Mikroskopy demonstracyjne z rozmazami mleka barwionymi wg Ziehl-Nielsena i Kozlovsky'ego (ustawione i ze wskazówkami) - 2. 4. Gaziki nasączone alkoholem - 5. Dla 2 uczniów: 1. Mleko pasteryzowane 10 ml - 1 probówka. 2.Mleko niepasteryzowane 10 ml – 1 probówka. 3. Mleko zsiadłe 10 ml – 1 probówka. 4. Śmietana 5 ml – 1 probówka. 5.Pipety miarowe sterylne po 5 ml – 2 szt. 6.Pipety miarowe sterylne po 1 ml – 2 szt. 7. Rozmazy mleka od krów chorych na gruźlicę i brucelozę, barwione wg Ziehl-Neelsena i Kozłowskiego – po 1 rozmazie. 8. Eter alkoholowy do utrwalania rozmazów w słoikach ze zmielonymi korkami (100 ml) - 1. 9. Błękit metylenowy (5 ml nasyconego roztworu + 195 ml wody destylowanej) - 10 ml. 10. Lampki alkoholowe – 2. 11. Pęty bakteriologiczne – 2. 12. Zapałki – 1 opakowanie. 13. Bibuła filtracyjna - 10 szt. 14.Szkła przesuwne – 10 szt. 15.Mikroskopy – 2. 16.Olejek imersyjny – 1 butelka. 17.Błękit metylenowy – 1 butelka. 18. Stojak z dwiema probówkami ze sterylną wodą po 9 ml każda. 19. Gaziki benzynowe – 4. 20. Pipety Pasteura z cylindrami – 2 szt. 21. Sterylna szalka Petriego – 1 (na podgrupę). 22. Zepsute jajko - 1. 23. Dobre jajko - 1. 24. Zepsute mięso 5x5 cm na szalce Petriego. 25. Łagodne mięso 5x5 cm na szalce Petriego. 26. Plamy Grama. Błękit metylenowy. Mikroflora mleka i jego przetworów Mleko jest dobrą pożywką dla rozwoju mikroorganizmów. W temperaturze +18, +250C w mleku szybko namnażają się różnorodne mikroflory, zachodzą zmiany ilościowe i jakościowe w mikroorganizmach, które zależą od temperatury przechowywania mleka, a także pierwotnego składu mikroflory. Po wymieszaniu z zebranego mleka pobiera się 500 ml mleka do analizy do sterylnego pojemnika. Do laboratorium można przesłać mleko schłodzone do temperatury +60°C. Do każdej próbki mleka należy napisać dokument towarzyszący, w którym należy podać: adres laboratorium weterynaryjnego, objętość mleka w ml, temperaturę mleka, mleka zbiorczego lub od pojedynczej krowy, jego numer, imię i nazwisko, kto jest właścicielem zwierzęcia , co badać, adres zwrotny, stanowisko i podpis osoby, która dokonała selekcji materiału do badań, data. Mleko bada się nie później niż 4 godziny po pobraniu próbki. Oznaczanie ogólnego skażenia mikrobiologicznego mleka za pomocą testu reduktazowego Do jednej probówki wlać 10 ml mleka niepasteryzowanego. Do drugiej probówki wlej 10 ml mleka pasteryzowanego. Do każdej probówki dodać 0,5 ml roztworu roboczego błękitu metylenowego, zamknąć korkiem, wymieszać i umieścić w termostacie o temperaturze +380C. Zmianę barwy mleka uwzględnia się po 20 minutach, 2 godzinach i 5 godzinach i 30 minutach. W zależności od szybkości odbarwiania mleka określa się liczbę drobnoustrojów i ocenia jakość mleka (patrz warsztaty z mikrobiologii). Oznaczanie składu ilościowego i jakościowego mikroflory mleka metodą kulturową Do badań konieczne jest przygotowanie rozcieńczeń mleka. Weź 5 probówek z 9 ml sterylnej wody. Do pierwszej probówki dodaje się 1 ml mleka testowego i uzyskuje się rozcieńczenie 1:10. Z tego rozcieńczenia do drugiej probówki przenosi się 1 ml płynu – uzyskuje się rozcieńczenie 1:100 itd. Z dwóch ostatnich rozcieńczeń 1 ml zaszczepia się na 2 szalkach Petriego na całej powierzchni agaru. Następnie odwróć kubki do góry nogami i podpisz: data, mleko, hodowla, grupa, nazwisko. Wstaw filiżanki do termostatu na 2 dni. Do siewu stosuje się następujące pożywki: MPA – w celu identyfikacji mikroflory gnilnej i ogólnej liczby drobnoustrojów; CAM – do identyfikacji drobnoustrojów kwasu mlekowego, Endo – do izolacji salmonelli i E. coli. Oznaczanie miana coli. Z mleka sporządza się rozcieńczenia 1:10, 1:100, 1:1000. Wziąć 6 probówek z pożywką Kesslera-Swenartona. Do pierwszych trzech probówek z pożywką zaszczepia się 1 ml z każdego rozcieńczenia. Pozostałe probówki z pożywką zaszczepia się 0,1 ml każdego rozcieńczenia. Po inkubacji w termostacie przez 2 dni w temperaturze +430C dokonuje się zliczenia plonów. Jeżeli w probówkach nie ma gazu, miano coli jest większe niż 3 ml; obecność gazu w jednej z pierwszych probówek – miano coli wynosi 3 ml, obecność gazu w dwóch 9 probówkach z trzech (4, 5, 6) – miano coli wynosi 0,3 ml; jeśli w probówkach 5 i 6 znajduje się gaz, miano coli jest mniejsze niż 0,3 ml (takiego mleka nie można spożywać). Izolacja drobnoustrojów kwasu mlekowego Kroplę kwaśnej śmietany rozcieńczyć w 10 ml sterylnej wody i zaszczepić ezą bakteriologiczną na MPA z dodatkiem mleka hydrolitycznego. Uprawiać 2 dni w temperaturze +250C. Kolonie charakterystyczne dla paciorkowców kwasu mlekowego (okrągłe i soczewkowate) hoduje się na sterylnym odtłuszczonym mleku. Z zsiadłego mleka po hodowli sporządza się rozmazy, barwi je błękitem metylenowym i bada pod mikroskopem. Za pomocą ezy bakteriologicznej zsiadłe mleko zaszczepia się na sterylnym mleku. Uprawiać przez 2 dni w temperaturze +400C. Z serum przygotowuje się rozmazy i maluje je w prosty sposób. Rozmazy bada się mikroskopowo i szkicuje pałeczki kwasu mlekowego (bułgarskie). Mikroflora mięsa W mięsie pochodzącym od zdrowych zwierząt nie ma drobnoustrojów. Podczas uboju chorych lub zmęczonych zwierząt mikroorganizmy mogą przedostać się do mięsa. Ponadto podczas krojenia tuszy drobnoustroje mogą przedostać się na powierzchnię mięsa z powietrza, skóry zwierzęcia, rąk wojownika, noża itp. Badanie mikrobiologiczne mięsa przeprowadza się w celu identyfikacji skażenia mikrobiologicznego oraz obecności patogenów chorób zakaźnych. Z próbki mięsa wycina się sterylnymi nożyczkami 1 g mięsa, które rozciera w sterylnym moździerzu z 10 ml sterylnej wody, miesza i 1 ml zawiesiny zaszczepia na szalkę z MPA. Uprawiana w temperaturze +370C. Wyhodowane kolonie liczy się i mnoży przez rozcieńczenie. Przygotowanie rozmazów linii papilarnych z mięsa. Z wierzchniej warstwy odetnij kawałek mięsa i nałóż go na szkiełko. Na tym samym szkle rozmazuje się głębokie warstwy mięsa. W tym celu kawałek mięsa najpierw spala się w lampie spirytusowej, a następnie kroi sterylnymi nożyczkami lub skalpelem, wycina się kawałek ze środka i wykonuje się odciski. Rozmazy suszy się, utrwala i barwi metodą Grama. Świeże mięso - plama z wierzchniej warstwy jest cienka, ledwo zauważalna. Zawiera pojedyncze ziarniaki i pręciki. W rozmazie z głębokich warstw nie ma drobnoustrojów. Nieświeże mięso – kreski są grube i intensywnie zabarwione. W rozmazach z powierzchni i z głębokich warstw występuje duża ilość mikroflory kokosowej i pręcikowej. 10 Mikroflora jaj Drobnoustroje dostają się do jaja podczas jego formowania i przechowywania. Zawartość jajka jest dobrą pożywką dla drobnoustrojów. Psucie się jaj jest spowodowane różnymi pleśniami i gnilnymi mikroorganizmami. W jajku mogą znajdować się również mikroorganizmy chorobotwórcze. Najczęściej jaja ulegają uszkodzeniu w wyniku długotrwałego i niewłaściwego przechowywania. W takich przypadkach lizozym ulega inaktywacji, drobnoustroje rozmnażają się bez przeszkód i powodują uszkodzenie jaj. Skorupę jajka przeciera się wacikiem nasączonym alkoholem. Jajo otwiera się sterylnym skalpelem, a zawartość przelewa się do sterylnej szalki Petriego. Z białka lub żółtka pobrać pipetą 1 ml płynu i dokonać rozcieńczeń 1:10, 1:100, 1:1000 w sterylnej wodzie. Z rozcieńczeń sporządza się hodowle na 1 ml pożywki (MPA). Rośliny hoduje się w termostacie, po 24 godzinach zlicza się wyrosłe kolonie, mnoży przez stopień rozcieńczenia i określa liczbę drobnoustrojów w 1 ml żółtka lub białka. Dodatkowo wykonuje się rozmaz na szkle z rozcieńczenia 1:10 lub 1:100 za pomocą ezy bakteriologicznej, suszy, utrwala i barwi metodą Grama. Mikroskopia i określenie obecności mikroflory Gram-dodatniej i Gram-ujemnej. Kontrola tematu 1. Wymień czynniki wywołujące fermentację kwasu mlekowego w następujących produktach: Kefir - _____________________________________, Śmietana - ___________________________________, Zsiadłe mleko - _____________________________, 2. Napisz nazwy drobnoustrojów powodujących gnicie mięsa, jajek ________________________________________ 3. Wymień drobnoustroje wywołujące fermentację mlekową, surowce otrzymywane z produktów, a także paszę dla zwierząt. Nazwa drobnoustrojów - czynników powodujących fermentację mlekową Surowce do fermentacji Produkty końcowej fermentacji 1. 2. 3. 4. 4. Wypełnij tabelę w celu określenia jakości mleka, które badałeś za pomocą testu reduktazowego. 11 Czas trwania przebarwienia Liczba drobnoustrojów w 1 ml mleka Klasa Ocena jakości mleka Zalecana literatura: 1. Artemyeva S. A., Artemyeva T. N., Dmitriev A. P., Dorutina V. V. Kontrola mikrobiologiczna mięsa zwierząt, drobiu, jaj i produktów ich przetwarzania: Katalog. Moskwa, Kołos, 2002.-288 s. 2. GOST R 51447-99 (ISO 3100-1-91). Mięso i produkty mięsne. Metody pobierania próbek. 3. GOST R 51448-99 (ISO 3100-2-88). Mięso i produkty mięsne. Metody przygotowania próbek do badań mikrobiologicznych. 5.GOST R 51446-99 (ISO 7218) 22.12. 1999 Produkty spożywcze. Ogólne zasady badań mikrobiologicznych. 6. Przewodnik po mikrobiologii i immunologii / N. M. Kolychev itp.; Ch. wyd. V. N. Kislenko - Nowosybirsk: Arta, 2010. - 256 s. 12 Podpisano do publikacji 5 kwietnia 2011 r. Format 60x841/16 Papierowy magazyn książkowy. Warunkowy p.l. 0,7. Krój pisma Times. Nakład 100 egzemplarzy. Zamówienie nr 4900. Federalna Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Państwowy Uniwersytet Rolniczy w Woroneżu im. K.D. Glinka” Drukarnia Federalnej Państwowej Instytucji Edukacyjnej Wyższego Szkolnictwa Zawodowego Woroneski Państwowy Uniwersytet Rolniczy. 394087, Woroneż, ul. Michurina, 1 Wsparcie informacyjne: http://tipograf.vsau.ru Wydrukowano z oryginalnego układu klienta. Drukarnia nie ponosi odpowiedzialności za treść dostarczonego oryginalnego układu. Wymagania i życzenia należy kierować do autorów niniejszej publikacji. 13

Mikroflora epifityczna. Mikroflora występująca na powierzchni roślin nazywana jest epifityczną (powierzchniową). Z reguły ta ziołowa Bacillus Bact.herbicola, która zajmuje około 40% całkowitej mikroflory epifitycznej, paciorkowce i pałeczki kwasu mlekowego, pałeczki siana i ziemniaka, bakterie fluorescencyjne, Proteus, Sarcyny, promieniowce, pleśnie, drożdże itp.

Mikroflora epifityczna reprezentowana jest głównie przez nieszkodliwe saprofity, jednak podczas koszenia rośliny mogą intensywnie się namnażać, powodując procesy gnilne i fermentacyjne, co prowadzi do psucia i rozkładu żywności. Aby zapobiec tym procesom, pasza dla roślin jest konserwowana. Najskuteczniejszym sposobem konserwacji skoszonej trawy, zboża i innej paszy jest suszenie. Siano suszy się w pokosach, pokosach, pryzmach i na wieszakach przy zastosowaniu wymuszonej wentylacji powietrzem atmosferycznym lub ogrzanym. Należy jednak pamiętać, że przesuszenie zielonej masy prowadzi do utraty składników odżywczych, zwłaszcza białka i karotenu. Po zwilżeniu suszu, ponownie zachodzą w nim procesy mikrobiologiczne, które prowadzą do wzrostu temperatury, czyli termogenezy (samonagrzewania) w wyniku działania najpierw mezofilnej, a następnie termofilnej mikroflory. Przy umiarkowanym rozwoju samonagrzewania, na przykład słoma staje się samonagrzewająca i jest lepiej zjadana przez zwierzęta gospodarskie. Zjawisko termogenezy drobnoustrojów na obszarach o wilgotnym klimacie wykorzystuje się do przygotowania tzw. siana brunatnego.

Zakiszanie (fermentacja) paszy. Jest to najlepszy sposób konserwacji zielonki, w którym masa roślinna umieszczana jest w silosach, rowach, wieżach i innych konstrukcjach. Aby zrozumieć istotę procesów zachodzących podczas kiszonki, należy szczegółowo poznać jej biochemię i mikrobiologię.

Istnieją dwie metody kiszenia: na zimno i na gorąco. W przypadku metody zimnej, która jest najbardziej rozpowszechniona, w dojrzewającej kiszonce następuje umiarkowany wzrost temperatury - do 25-30 ° C. W tym przypadku masę roślinną umieszcza się od razu w rowie, zagęszcza i izoluje warstwą ziemi.

Metodą na gorąco rów silosu zasypuje się partiami, bez zagęszczania, z przerwami 1-2 dni. Przy takim kiszeniu zapewniona jest aerobioza, procesy mikrobiologiczne i enzymatyczne zachodzą intensywniej, w wyniku czego temperatura paszy wzrasta do 45-50 ° C. Następnie układana jest druga warstwa o grubości do 1,5 m, trzecia i tak dalej, aż do całkowitego wypełnienia wykopu. Rzadziej stosuje się metodę kiszenia na gorąco, gdyż podgrzanie masy roślinnej powoduje utratę składników odżywczych. Zaleca się stosować go do kiszenia gruboziarnistej paszy z traw niskowartościowych, a także słomy.

W procesie dojrzewania masy zielonej podczas kiszenia na zimno wyróżnia się trzy kolejne fazy:

pierwsza faza (rozwój mikroflory mieszanej) wiąże się z szybkim namnażaniem mikroflory epifitycznej, E. coli, pseudomonas, drożdży, kwasu mlekowego i bakterii gnilnych. Czas trwania pierwszej fazy wynosi 1-3 dni. W tym czasie kiszonka jest podgrzewana i zakwaszana, powstają warunki beztlenowe, w wyniku czego ginie większość mieszanej mikroflory;

druga faza charakteryzuje się najpierw szybką proliferacją paciorkowców kwasu mlekowego, a następnie pałeczek kwasu mlekowego wytwarzających kwas mlekowy, który hamuje proliferację mikroorganizmów gnilnych i kwasu masłowego, z wyjątkiem przetrwalnikujących. Czas trwania drugiej fazy wynosi od 2 tygodni do 3 miesięcy;

faza trzecia (końcowa) związana jest ze stopniową śmiercią patogenów fermentacji mlekowej w dojrzewającej kiszonce (Sir. lactis, Str. plantarum, Str. thermophilus), stężenie kwasu mlekowego osiąga 60% i więcej, pH kiszonki masa kiszonki spada do 4,2-4,5 . Oprócz kwasu mlekowego w kiszonce gromadzą się kwasy octowy, a nawet masłowy. Stężenie kwasu octowego nie powinno przekraczać 40-60% wszystkich kwasów organicznych, kwasu masłowego nie powinno przekraczać 0,2%.

W przypadku niezastosowania się do technologii przygotowania i przechowywania kiszonki może ona spleśnieć, zjełczeć i zakwasić. Aby zapobiec defektom kiszonki pochodzenia mikrobiologicznego, stosuje się startery bakteryjne bakterii kwasu mlekowego (Lactobacillus plantarum, Str. lactis diastaticus), kwasu propionowego i innych bakterii. Ponadto stosuje się mieszaniny kwasów buforowych zawierające różne kwasy mineralne, a także preparaty zawierające mrówczan wapnia, pirosiarczyn, pirosiarczyn sodu, kwas amidosulfonowy, benzoesowy, mrówkowy i inne substancje.

Drożdżowanie paszy. Aby wzbogacić paszę w białko i witaminy, stosuje się paszę lub drożdże piwne. Drożdżowanie przeprowadza się metodą starterową lub biszkoptową. (Ich technologia jest podana w literaturze specjalistycznej.)

Sianokiszonka. Przedstawione powyżej informacje dotyczą konserw paszowych o normalnej wilgotności (ok. 75%). Jeśli wilgotność masy konserwowej jest znacznie niższa (50-65%), wówczas nawet przy niedoborze węglowodanów zachodzi dobra fermentacja i uzyskuje się wysokiej jakości paszę - sianokiszonkę. W tym przypadku pH paszy może być dość wysokie - około 5, ponieważ bakterie gnilne mają niższe ciśnienie osmotyczne niż bakterie kwasu mlekowego. Po wysuszeniu paszy procesy gnilne w niej zostają zatrzymane, ale patogeny fermentacji mlekowej nadal działają. Na tej podstawie przygotowuje się sianokiszonkę, którą do konserwacji umieszcza się lekko przesuszoną masę, jak w przypadku kiszonki na zimno.

Badania autorów wykazały, że procesy mikrobiologiczne zachodzą u koniczyny, której wilgotność wynosi 50% i mniej. Płyną słabiej, im bardziej sucha jest żywność. Bakterie kwasu mlekowego bardzo szybko stają się dominującą mikroflorą w konserwach. Ta grupa dość specyficznych mikroorganizmów jest zbliżona do Lactobacillus plantarum, ale różni się zdolnością do wzrostu w znacznie bardziej suchym środowisku i fermentowania skrobi. Ich rozwój w paszy prowadzi do akumulacji określonej ilości kwasu mlekowego i octowego.

W zależności od rodzaju sianokiszonki rozdrobnione kolby kukurydzy przeznaczone na paszę są dobrze zakonserwowane i mają wilgotność 26-50% (optymalnie 30-40%). Ostatnio zaleca się traktowanie niedosuszonego siana (o wilgotności około 35%) ciekłym amoniakiem, który działa jako środek konserwujący. Po wprowadzeniu do paszy amoniaku następuje odczyn zasadowy, blokujący procesy mikrobiologiczne i enzymatyczne. Żywność poddana działaniu amoniaku musi być pokryta jakimś materiałem izolacyjnym (E.N. Miszustin, V.T. Emtsev, 1987).

Heterofermentatywne bakterie kwasu mlekowego

Podstawowa dzika mikroflora kwasu mlekowego. Nieliczne. W ogólnej masie mikroflory występującej na roślinach w momencie sadzenia jej udział waha się od 0,01% do 10%. Ma obniżony współczynnik konwersji węglowodanów w kwas mlekowy, gorszy pod tym względem od wyspecjalizowanych szczepów kulturowych. W ciągu życia straty średnio 22% suchej masy węglowodanów i 16% energii są nieuniknione, a produkty uboczne powstałe podczas fermentacji mogą znacząco obniżyć smakowitość paszy. Hamowany przez wzrost ciśnienia osmotycznego podczas więdnięcia.Wyłącznie wśród pożądanych szczepów specjalistycznych Lactobacillus bucheri , produkując substancje zapewniające stabilność tlenową paszy i nie powodujące strat suchej masy i energii.

Homofermentatywne bakterie kwasu mlekowego

Na wolności są one bardzo nieliczne. Są głównymi składnikami wszystkich modyfikatorów. Zapewnia intensywną fermentację węglowodanów paszowych z utworzeniem głównie kwasu mlekowego bez utraty suchej masy i przy minimalnych stratach energii. Szczepy stosowane w modyfikatorach są zazwyczaj odporne na podwyższone ciśnienie osmotyczne i wytrzymują intensywne więdnięcie. Najbardziej intensywne tworzenie kwasu zapewnia Lactobacillus , ale do intensywnego rozwoju potrzebują pH poniżej 5,0. Pediokoki zajmuje drugie miejsce pod względem intensywności tworzenia kwasu. Jego zaletą jest rozwój przy pH=7,5 i niższym. Najmniej skuteczny w tworzeniu kwasu: Streptococcus i Enterococcus.

Clostridia (bakterie kwasu masłowego)

Bakterie tworzące przetrwalniki zdolne do rozkładu cukrów, kwasów organicznych i białek. Ogólnie przyjęta opinia jest taka, że ​​Clostridia są ścisłymi beztlenowcami, czyli wrażliwymi na tlen. Jednakże wiele nowych badań wykazało zdolność Clostridium do rozwoju w obecności tlenu ( Borreani i in., 2009). Zdolne do wytwarzania własnych toksyn. Ponadto produkty odpadowe szczepów proteolitycznych są toksyczne. Żyją w glebie i trafiają do paszy w wyniku zanieczyszczenia gleby masą paszową. Są główną przyczyną psucia się paszy podczas fermentacji. Są tłumione przez spadek pH paszy, ale nie umierają, ale przechodzą w stan zarodników. Ryzyko rozwoju fermentacji kwasu masłowego znacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury paszy, niską zawartością suchej masy, niską zawartością cukru w ​​paszy, wysoką zawartością białka i dużą zdolnością buforującą. Wraz z rozwojem fermentacji wtórnej Clostridia intensywnie rozwijają się na paszy o dużej zawartości węglowodanów. Ponieważ tworzą przetrwalniki, są głównymi źródłami skażenia mleka.

Enterobakterie

Duża grupa fakultatywnych beztlenowców nie tworzących przetrwalników. Cukry fermentują do kwasu mrówkowego i octowego, dwutlenku węgla, wodoru, etanolu. Intensywnie rozkładają białka. W wyniku rozkładu aminokwasów przez enterobakterie w paszy gromadzą się toksyczne aminy biogenne. Niektóre enterobakterie są chorobotwórcze. Tłumiony przez szybki spadek pH. Do paszy dostają się z obornika, dlatego w początkowym mianie decydującą rolę odgrywa technologia stosowania nawozów organicznych.

Listeria

Grupa bakterii, z których najbardziej znane to Listeria monocytog è nes . Fakultatywne beztlenowce. Listeria jest hamowana przez obniżenie pH, jednakże Listeria może wytrzymać kwasowość do pH = 3,8 w obecności niewielkiej ilości tlenu w masie paszowej. Powodują szeroką gamę chorób u zwierząt i ludzi. Przede wszystkim chorują zwierzęta z osłabionym układem odpornościowym, zwierzęta w ciąży i nowonarodzone cielęta. Listerioza powoduje zaburzenia neurologiczne i jest odpowiedzialna za 20-30% zgonów i poronień. Rośnie na glebach o dużej zawartości próchnicy. Szczyty rozwoju przypadają na okres wiosenny i jesienny. Najczęściej listerię izolowano z gleby pól, na których trawa nie była koszona przez kilka lat, ponieważ zwiędnięta i rozłożona trawa sprzyja ich rozmnażaniu.

Bakcyl S

Tlenowce tworzące przetrwalniki, rzadziej fakultatywne beztlenowce. Zdolne do wytwarzania kwasu mlekowego, ale mniej wydajnie niż bakterie kwasu mlekowego. Ponadto wytwarzają kwas octowy i masłowy, etanol, butanodiol i glicerol. Posiadający silny układ enzymatyczny, Bakcyl (link) intensywnie rozkładają cukry i białka paszy. W warunkach dostępu tlenu z powietrza przyczyniają się do wstępnego podgrzania paszy z późniejszym psuciem się. Spór Bakcyl Są bardzo odporne na wysokie temperatury i powodują problemy w produkcji wyrobów mleczarskich. Niektóre szczepy są chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt. Niektóre szczepy są zdolne do wytwarzania antybiotyków. Pałeczki są odporne na niskie pH, dlatego profilaktyka polega na zapobieganiu zanieczyszczeniu pasz tą mikroflorą.

Drożdże

Jednokomórkowe mikroorganizmy grzybowe. Fakultatywne beztlenowce. Odgrywają znaczącą rolę w psuciu się żywności. Szczególnie intensywnie rozwijają się na paszach bogatych w cukry i skrobię. Odpowiadają za podgrzanie paszy oraz straty spowodowane dostępem powietrza podczas nieszczelnego przechowywania i wyjmowania paszy. W warunkach tlenowych drożdże wykorzystują kwas mlekowy jako substrat. Rozkładając kwas mlekowy i tym samym zmieniając pH paszy, drożdże prowokują rozwój wtórnej fermentacji przez Clostridia i enterobakterie, które mają niską wrażliwość na kwasowość paszy. W obecności tlenu atmosferycznego wytrzymują kwasowość do pH=2,0. Zdolna do wzrostu w szerokim zakresie temperatur od 0 0 C do 45 0 C. Mniej wrażliwa na wzrost ciśnienia osmotycznego podczas więdnięcia niż bakterie. Drożdże są hamowane przez następujące kwasy w kolejności malejącej intensywności: masłowy, propionowy, octowy. Bardziej skuteczne są połączenia kwasów.

Pleśń

Wielokomórkowe mikroorganizmy grzybowe. Ścisłe tlenowce, to znaczy rozwijają się tylko w obecności tlenu atmosferycznego. Wytrzymują bardzo wysokie ciśnienie osmotyczne, odpowiadające wilgotności 18-20%. Podobnie jak drożdże, pleśnie powodują podgrzewanie żywności i utratę wartości odżywczych. Posiadając silny układ enzymatyczny, potrafią rozkładać węglowodany, w tym strukturalne, a także kwas mlekowy i białka. Wytwarzają mikotoksyny, które zmniejszają spożycie paszy i powodują poważne zaburzenia metaboliczne u zwierząt.Pleśń hamują kwasy masłowy, propionowy i octowy.

Republika Białorusi

Instytucja edukacyjna

Państwowa Akademia „Witebskiego Orderu Odznaki Honorowej”.

Medycyna weterynaryjna"

Katedra Mikrobiologii i Wirusologii

Katedra Żywienia Rolniczego zwierzęta nazwane na cześć Profesor Lemesh V.F.

MIKROBIOLOGIA POKARMU ROŚLINNEGO

Podręcznik dydaktyczno-metodyczny do zajęć laboratoryjnych i praktycznych z mikrobiologii dla studentów specjalności 2-740301 „Nauki o zwierzętach”, studentów Wydziału Pedagogicznego, specjalistów ds. produkcji pasz, doktorantów i nauczycieli.

Glaskovich Aleftina Ablikasovna, kandydat na weterynarza. Nauk ścisłych, profesor nadzwyczajny instytucji edukacyjnej „VGAVM”

Wierbicki Anatolij Anatoliewicz, menedżer wydział, kandydat medycyny weterynaryjnej nauk ścisłych, profesor nadzwyczajny. EE „VGAVM”

Ganusczenko Oleg Fedorowicz, kandydat nauk rolniczych Nauk ścisłych, profesor nadzwyczajny instytucji edukacyjnej „VGAVM”

Recenzenci:

weterynarz Nauk ścisłych, profesor Katedry Mikrobiologii i Wirusologii

Miedwiediew A.P..

kandydat nauk rolniczych, profesor nadzwyczajny katedry produkcji pasz Shagaleev F.F.

kandydat weterynarii nauk ścisłych, profesor nadzwyczajny, kierownik. Katedra Chorób Małych Zwierząt i Ptaków Zelyutkov Yu.G.

Podręcznik edukacyjno-metodyczny.

« 17 » Październik 2003 (protokół nr 1)

Dopuszczone do publikacji przez radę redakcyjną i wydawniczą placówki oświatowej „VGAVM”

Wstęp

Paszom konserwowym towarzyszą obecnie duże straty. Jeśli kiszonka jest prowadzona prawidłowo, np. w silosach poziomych, straty wynoszą średnio około 20%. Przy pracy niewykwalifikowanej znacznie wzrastają. Na podstawie licznych badań można stwierdzić, że wielkość strat spowodowanych działalnością mikroorganizmów w paszach jest często niedoszacowana. Przy sporządzaniu bilansu pasz uwzględnia się jedynie „nieuniknione” straty spowodowane „odpadami”. Należy jednak mieć na uwadze, że kiszonka znajdująca się pod warstwą zepsutą w wyniku wtórnej fermentacji (warstwy wierzchnia i boczne) charakteryzuje się wysokim pH i nie nadaje się do karmienia. Sianokiszonka, która uległa samozagrzaniu w wyniku procesów tlenowych, traci o połowę wartość odżywczą. Spleśniałe siano, zboże i kwaśna kiszonka są przyczyną wielu chorób rolniczych. Zwierząt.

Znajomość cech fizjologicznych i biochemicznych poszczególnych grup mikroorganizmów występujących w paszach konserwowych oraz czynników ograniczających lub stymulujących ich rozwój jest konieczna w celu wyeliminowania błędów w przygotowaniu, przechowywaniu i żywieniu pasz konserwowych.

Podręcznik edukacyjny obejmuje 4 godziny wykładów i 22 godziny zajęć laboratoryjnych i praktycznych.

1. Krótka charakterystyka mikroorganizmów paszowych.

Mikroflora epifityczna, jej skład i cechy.

Mikroflora epifityczna to mikroorganizmy występujące na powierzchni rosnących roślin. Jego skład ilościowy i jakościowy (gatunkowy) jest bardzo zróżnicowany i zależy od pory roku, obszaru, rodzaju i etapu rozwoju roślin, stopnia zanieczyszczenia i wielu innych warunków. Zatem na 1 g mokrej masy przypadała następująca liczba mikroorganizmów: użytki zielone – 16 000, lucerna – 1 600 000, kukurydza – 1 726 000.

Zróżnicowana mikroflora zawiera jedynie stosunkowo niewielką liczbę bakterii kwasu mlekowego (tab. 1).

Tabela 1

Skład ilościowy i jakościowy mikroorganizmów, komórek/g

W 1 g lucerny znajdowało się około 1,6 miliona mikroorganizmów, ale wśród nich było tylko 10 bakterii kwasu mlekowego. W rezultacie na 1 pożądany mikroorganizm przypadało 160 000 niepożądanych. Wyjątkiem jest kukurydza. Na 1 g świeżej masy tej rośliny przypadało ponad 100 000 bakterii kwasu mlekowego. Wydaje się, że dobrą zdolność zakiszania kukurydzy można wytłumaczyć zarówno korzystnym stosunkiem składników pokarmowych, jak i większą liczbą bakterii kwasu mlekowego. Te same czynniki decydują również o dobrej kiszonkowości innych pasz o dużej zawartości cukru (buraki, proso itp.).

Zatem rośliny zawierają ogromną liczbę różnorodnych mikroorganizmów, ale ilość ta jest niewielka w porównaniu z gęstością mikroorganizmów po posadzeniu i przechowywaniu w jednym lub innym magazynie.

Procesy mikrobiologiczne zachodzące podczas kiszonki.

Skład ilościowy i jakościowy (gatunkowy) zbiorowiska mikroorganizmów biorących udział w dojrzewaniu kiszonki zależy także od składu botanicznego zielonej masy, zawartości w niej węglowodanów i białek rozpuszczalnych oraz wilgotności masy początkowej. Przykładowo surowce bogate w białka (koniczyna, lucerna, koniczyna słodka, sainfoina), w przeciwieństwie do surowców bogatych w węglowodany (kukurydza, proso itp.), są kiszone z przedłużonym udziałem w procesach bakterii gnilnych i charakteryzują się powolny wzrost liczby bakterii kwasu mlekowego.

Jednak w każdym przypadku po posadzeniu masy roślinnej w magazynie obserwuje się masową proliferację mikroorganizmów. Ich całkowita liczba po 2-9 dniach może znacznie przekroczyć liczbę mikroorganizmów wnikających wraz z masą roślinną (tab. 2).

We wszystkich metodach kiszenia w procesie dojrzewania kiszonek uczestniczy zbiorowisko mikroorganizmów składające się z dwóch diametralnie przeciwstawnych grup pod względem charakteru oddziaływania na materiał roślinny: grup szkodliwych (niepożądanych) i pożytecznych (pożądanych). Charakter ich relacji różni się nie tylko od symbiotycznego do antagonistycznego, co ostatecznie decyduje o powodzeniu lub niepowodzeniu kiszonki, ale także w zależności od rodzaju materiału na kiszonkę, warunków powietrza i temperatury.

Tabela 2

Dynamika rozwoju kwasu mlekowego i mikroorganizmów gnilnych podczas kiszenia kukurydzy i koniczyny.

Tym samym podczas procesu kiszenia mikroorganizmy gnilne zastępowane są mikroorganizmami kwasu mlekowego, które na skutek powstawania kwasu mlekowego i częściowo octowego obniżają pH paszy do 4,0-4,2 i tym samym stwarzają niekorzystne warunki do rozwoju mikroorganizmów gnilnych (Tabela 2).

Warunki istnienia (zapotrzebowanie na tlen, stosunek do temperatury, aktywna kwasowość itp.) nie są takie same dla różnych grup mikroorganizmów. Z punktu widzenia zapotrzebowania na tlen umownie wyróżnia się trzy grupy mikroorganizmów:

rozmnażanie się tylko przy całkowitym braku tlenu (obowiązkowe beztlenowce);

rozmnażanie się tylko w obecności tlenu (obowiązkowe tlenowce);

rozmnażanie się zarówno w obecności tlenu, jak i bez niego (fakultatywne beztlenowce).

Większość mikroorganizmów powodujących złośliwą fermentację nie toleruje pH poniżej 4,0, dlatego pożądane jest szybkie osiągnięcie optymalnego poziomu kwasowości.

Aby ograniczyć działanie szkodliwych mikroorganizmów i pobudzić namnażanie się pożytecznych bakterii, należy poznać charakterystykę poszczególnych grup mikroorganizmów. W tabeli 3 przedstawiono schematycznie charakterystykę fizjologiczną i biochemiczną głównych przedstawicieli mikroorganizmów biorących udział w procesach zakiszania.

1.2.1. Bakterie kwasu mlekowego.

Wśród zróżnicowanej mikroflory epifitycznej roślin występuje tylko stosunkowo niewielka liczba nieprzetrwalnikujących fakultatywnych beztlenowców, homoheterofermentatywnych bakterii kwasu mlekowego. Ich liczba w sprzyjających warunkach zakiszania szybko osiąga 10 4 -10 8 , a czasami 10 9 , a za optymalną liczbę uważa się 10 5 -10 7 komórek/g surowca.

Główną właściwością bakterii kwasu mlekowego, zgodnie z którą łączą się w oddzielną dużą grupę mikroorganizmów, jest zdolność do tworzenia kwasu mlekowego jako produktu fermentacji:

C 6 H 12 O 6 ═ 2C 3 H 6 O 3.

glukoza, kwas mlekowy

Wytwarza w środowisku aktywną kwasowość (pH 4,2 i poniżej), co niekorzystnie wpływa na niepożądane mikroorganizmy. Ponadto znaczenie bakterii kwasu mlekowego polega na działaniu bakteriobójczym niezdysocjowanej cząsteczki kwasu mlekowego i ich zdolności do tworzenia specyficznych antybiotyków i innych substancji biologicznie czynnych.

Podczas procesu fermentacji, który zachodzi w normalnie sprzyjających warunkach, homofermentacyjne bakterie kwasu mlekowego (Streptococcus sp., Pediococcus sp., Lactobacterium plantarum itp.) tworzą głównie kwas mlekowy z glukozy (heksozy) poprzez szlak glikolityczny Embdena-Meyerhofa-Parnasa. Wydajność kwasu mlekowego wynosi 95-97%. Jednocześnie powstają śladowe ilości lotnych kwasów, alkoholu etylowego, kwasu fumarowego i dwutlenku węgla. Z substratu pobiera się znacznie mniej energii niż podczas innych (tlenowych) procesów metabolizmu energetycznego. Niemniej jednak ta droga przemian energetycznych, przy wystarczającym poziomie węglowodanów, zapewnia szybki rozwój upraw. Oprócz glukozy, inne heksozy (fruktoza, mannoza, galaktoza), pentozy (ksyloza, arabinoza), disacharydy (laktoza, maltoza, sacharoza) i polisacharydy (dekstryny) mogą służyć jako substraty do homofermentacyjnej fermentacji kwasu mlekowego. Niehydrolizowana skrobia nie jest dostępna dla większości bakterii kwasu mlekowego. W roślinach, gdy pentozy (cukry o pięciu atomach węgla) są fermentowane przez bakterie kwasu mlekowego, oprócz kwasu mlekowego powstaje również kwas octowy:

6C 5 H 10 O 5 ═ 8 C 3 H 6 O 3 + 3C 2 H 4 O 2

kwas pentozowo-mlekowy, kwas octowy

Bakterie kwasu octowego są kwasofilami, to znaczy tolerują kwaśne środowisko. Ale ponieważ są tlenowcami, nie są w stanie rozwijać się w dobrze zagęszczonej masie.

Formy heterofermentacyjne (Leuconostoc sp., Lactobacillus sp.) fermentują węglowodany poprzez szlak pentozofosforanowy. Są mniej pożądane w kiszonce, gdyż oprócz kwasu mlekowego tworzą znaczną ilość produktów ubocznych rozkładu węglowodanów (alkohol etylowy, kwas octowy, dwutlenek węgla, gliceryna itp.), wykorzystując do 50% węglowodanów ulegających fermentacji ( heksozy, pentozy). Sądząc po tempie wzrostu bakterii heterofermentacyjnych, ilość energii wytworzonej na 1 mol glukozy jest o jedną trzecią mniejsza niż w przypadku homofermentatywnych bakterii kwasu mlekowego.

Tabela 3

Warunki istnienia mikroorganizmów w kiszonce

Kontynuacja tabeli 3

Istnieje wiele powodów, dla których bakterie kwasu mlekowego nie zajmują pozycji dominującej. Istotnym czynnikiem ograniczającym namnażanie się bakterii kwasu mlekowego jest niska zawartość łatwo fermentujących węglowodanów (mono- i disacharydów) w pierwotnej trawie. Zwiększone wymagania bakterii kwasu mlekowego dotyczą nie tylko niektórych węglowodanów, ale także aminokwasów i witamin. Nawet przy niewielkim niedoborze tych substancji, mimo innych optymalnych warunków (brak tlenu, optymalna temperatura), bakterie kwasu mlekowego nie zawsze namnażają się.

Czynnik temperaturowy wpływa zarówno na wzrost bakterii kwasu mlekowego, jak i na charakter końcowych produktów fermentacji. Pediokoki, dominująca forma bakterii kwasu mlekowego w pierwszych dniach dojrzewania kiszonki, dobrze rosną w temperaturze 45 0 C. Optymalna temperatura wzrostu dla pałeczek bakterii kwasu mlekowego (L. plantarum, L. brevis), które zastępują ziarniaki , wynosi 30-35 0 C. W temperaturach powyżej 40 0 ​​​​C ich liczba gwałtownie spada, tworzenie kwasu jest hamowane 1,3-3 razy. Stwierdzono, że największą wydajność kwasu mlekowego, a najmniejszą wydajność kwasu octowego obserwuje się w temperaturach poniżej 30°C.

Aby uzyskać wysokiej jakości kiszonkę, równie ważne jest stworzenie warunków beztlenowych – gęste zagęszczenie i dobre uszczelnienie. W kiszonkach produkowanych w warunkach niehermetycznych (tlenowych) liczba bakterii kwasu mlekowego po początkowym wzroście szybko spada, natomiast w warunkach szczelnych (beztlenowych) utrzymuje się na wysokim poziomie. W siódmym dniu fermentacji w warunkach beztlenowych obserwuje się wysoki odsetek bakterii homofermentatywnych, a w warunkach tlenowych – pediokoków. Chociaż później w tej kiszonce pojawia się wystarczająca ilość pałeczek kwasu mlekowego, nie są one już w stanie zapobiec namnażaniu się niepożądanych mikroorganizmów.

Zatem bakterie kwasu mlekowego wyróżniają się następującymi cechami, które są ważne w przypadku kiszonki:

Do metabolizmu potrzebują głównie węglowodanów (cukru, rzadziej skrobi);

Białko nie ulega rozkładowi (niektóre rodzaje w znikomych ilościach);

Są to fakultatywne beztlenowce, tj. rozwijać się bez tlenu i w obecności tlenu;

Optymalna temperatura wynosi najczęściej 30 0 C (mezofilne bakterie kwasu mlekowego), ale w niektórych postaciach osiąga 60 0 C (termofilne bakterie kwasu mlekowego);

Wytrzymuje kwasowość do pH 3,0;

Może rozmnażać się w kiszonce o bardzo dużej zawartości suchej masy;

Łatwo tolerują wysokie stężenia NaCl i są odporne na niektóre inne chemikalia;

Oprócz kwasu mlekowego, który odgrywa decydującą rolę w hamowaniu niepożądanych typów fermentacji, bakterie kwasu mlekowego wydzielają substancje biologicznie czynne (witaminy z grupy B itp.). Mają właściwości zapobiegawcze (lub lecznicze), stymulują wzrost i rozwój produktów rolnych. Zwierząt.

W sprzyjających warunkach (wystarczająca zawartość węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie w pierwotnym materiale roślinnym, anabioza) fermentacja mlekowa kończy się już po kilku dniach, a pH osiąga optymalną wartość 4,0-4,2.

1.2.2. Bakterie kwasu masłowego.

Bakterie kwasu masłowego (Clostridium sp.) - przetrwalnikowe, ruchliwe, beztlenowe bakterie kwasu masłowego (Clostridium sp.) w kształcie pałeczki są szeroko rozpowszechnione w glebie. Obecność Clostridia w kiszonce jest skutkiem skażenia gleby, gdyż ich liczebność w zielonej masie roślin pastewnych jest zazwyczaj bardzo mała. Niemal natychmiast po zapełnieniu magazynu zieloną masą bakterie kwasu masłowego zaczynają się intensywnie namnażać, a już w pierwszych dniach bakterie kwasu mlekowego.

Wysoka wilgotność roślin, spowodowana obecnością soku komórkowego w rozdrobnionej masie kiszonki, oraz warunki beztlenowe panujące w silosie, są idealnymi warunkami do rozwoju Clostridia. Dlatego pod koniec pierwszego dnia ich liczba wzrasta i zależy w dalszej kolejności od intensywności fermentacji mlekowej. W przypadku słabej akumulacji kwasu mlekowego i spadku pH, bakterie kwasu masłowego namnażają się intensywnie i ich liczba osiąga maksimum (10 3 -10 7 komórek/g) w ciągu kilku dni.

Wraz ze wzrostem wilgotności (przy zawartości suchej masy w kiszonce 15%) wrażliwość Clostridium na kwasowość środowiska maleje już przy pH 4,0 (4)

Trudno jest wskazać dokładnie krytyczną wartość pH kiszonki, przy której rozpoczyna się hamowanie rozwoju Clostridium, gdyż zależy ona nie tylko od ilości powstającego kwasu mlekowego, ale także od zawartości wody w paszy i temperatury otoczenia.

Clostridia są wrażliwe na brak wody. Udowodniono, że wraz ze wzrostem ilości wolnej wody maleje wrażliwość tych bakterii na kwasowość środowiska.

Temperatura paszy ma znaczący wpływ na rozwój Clostridia. Optymalna temperatura dla rozwoju większości tych bakterii wynosi około 37 0 C. Zarodniki Clostridia charakteryzują się dużą odpornością na ciepło. Dlatego bakterie kwasu masłowego mogą długo pozostawać w kiszonce w postaci zarodników, a po wystawieniu na warunki sprzyjające ich rozwojowi zaczynają się namnażać. Wyjaśnia to rozbieżność parametrów biochemicznych i mikrobiologicznych kiszonki: nie ma kwasu masłowego, a miano bakterii kwasu masłowego w tych samych próbkach paszy jest wysokie.

Badania produktów fermentacji kwasu masłowego w kiszonkach wykazały, że wyróżnia się dwie grupy fizjologiczne: sacharylolityczną i proteolityczną.

Clostridia sacharolityczne (Cl.butyricum, Cl.pasteurianum) fermentują głównie mono- i disacharydy. Ilość powstających produktów jest zróżnicowana (kwas masłowy, octowy, mrówkowy, alkohole butylowy, etylowy, amylowy i propylowy, aceton, wodór i dwutlenek węgla) i jest bardzo zróżnicowana. Wynika to z gatunku mikroorganizmów, podłoża, pH i temperatury. Stosunek dwutlenku węgla do wodoru wynosi zwykle 1:1. Zakłada się, że kwas masłowy powstaje w wyniku kondensacji dwóch cząsteczek kwasu octowego. Bezpośrednie tworzenie kwasu masłowego nie może służyć jako źródło energii dla Clostridia. Do utrzymania ich funkcji życiowych niezbędny jest kwas octowy, który powstaje podczas utleniania aldehydu octowego w wyniku dekarboksylacji kwasu pirogronowego lub mlekowego.

Clostridia sacharolityczne fermentujące kwas mlekowy i cukier obejmują Cl. butyricum, Cl.tyrobutyricum, Cl.papaputrificum. W kiszonce z przewagą tych Clostridiów prawie nie stwierdza się kwasu mlekowego i cukru. Obecny jest głównie kwas masłowy, chociaż często może występować dużo kwasu octowego.

do 6 H. 12 O 6 = do 4 H. 8 O 2 + 2 CO 2 + 2 H. 2

cukier masłowy węgiel-wodór

kwaśny gaz

2C 3 H. 6 O 3 = C 4 H. 8 O 2 +2CO 2 +2H 2

olej mleczny węgiel-wodór

kwaśny gaz

Proteolityczne Clostridia fermentują głównie białka, a także aminokwasy i amidy. W wyniku katabolizmu aminokwasów powstają lotne kwasy tłuszczowe, wśród których przeważa kwas octowy. Stwierdzono istotny udział proteolitycznych Clostridium w rozkładzie węglowodanów. W silosach występują proteolityczne klostridia z gatunku Cl.sporogenes, Cl.acetobutyricum, Cl.subterminale, Cl.bifermentas. Ilość kwasu masłowego w kiszonce jest wiarygodnym wskaźnikiem stopnia aktywności Clostridium.

Fermentacja kwasu masłowego powoduje duże straty składników odżywczych w wyniku katabolizmu białek, węglowodanów i energii. Straty energii są 7-8 razy większe niż w przypadku kwasu mlekowego. Ponadto reakcja kiszonki przesuwa się na stronę obojętną ze względu na tworzenie się związków zasadowych podczas rozkładu białka i kwasu mlekowego. Właściwości organoleptyczne paszy pogarszają się na skutek gromadzenia się kwasu masłowego, amoniaku i siarkowodoru. Kiedy krowy karmione są taką kiszonką, zarodniki Clostridia przedostają się do sera wraz z mlekiem i kiełkując w nim w pewnych warunkach, mogą powodować jego „wzdęcie” i jełczenie.

Zatem czynniki wywołujące fermentację kwasu masłowego charakteryzują się następującymi podstawowymi cechami fizjologicznymi i biochemicznymi:

Bakterie kwasu masłowego, będące bezwzględnymi beztlenowcami, zaczynają się rozwijać w warunkach silnego zagęszczenia masy kiszonki;

Rozkładając cukier, konkurują z bakteriami kwasu mlekowego, a wykorzystując białka i kwas mlekowy, prowadzą do powstania silnie zasadowych produktów rozkładu białek (amoniak) i toksycznych amin;

Bakterie kwasu masłowego do swojego rozwoju potrzebują wilgotnego materiału roślinnego i przy dużej wilgotności masy początkowej mają największe szanse na zahamowanie wszelkich pozostałych rodzajów fermentacji;

Optymalne temperatury dla bakterii kwasu masłowego mieszczą się w przedziale 35-40 0 C, ale ich zarodniki tolerują wyższe temperatury;

Są wrażliwe na kwasowość i przestają działać przy pH poniżej 4,2.

Skutecznymi środkami przeciw czynnikom powodującym fermentację kwasu masłowego są szybkie zakwaszenie masy roślinnej i więdnięcie wilgotnych roślin. Istnieją produkty biologiczne na bazie bakterii kwasu mlekowego, które aktywują fermentację mlekową w kiszonce. Ponadto opracowano substancje chemiczne, które mają działanie bakteriobójcze (supresyjne) i bakteriostatyczne (hamujące) na bakterie kwasu masłowego.

1.2.3. Bakterie gnilne (Bacillus, Pseudomonas).

Przedstawiciele rodzaju pałeczek (Bac.mesentericus, Bac.megatherium) są podobni pod względem właściwości fizjologicznych i biochemicznych do przedstawicieli Clostridia, ale w przeciwieństwie do nich są w stanie rozwijać się w warunkach tlenowych. Dlatego są jednymi z pierwszych włączanych do procesu fermentacji i najczęściej występują w ilościach 10 4 -10 6, ale w niektórych przypadkach (naruszenia technologii) - do 10 8 -10 9. Te mikroorganizmy są aktywnymi producentami różnych enzymów hydrolitycznych. Jako składniki odżywcze wykorzystują różne białka, węglowodany (glukozę, sacharozę, maltozę itp.) i kwasy organiczne. Znaczna część azotu białkowego (do 40% i więcej) pod wpływem pałeczek może zostać przekształcona w formy aminowe i amoniakalne, a niektóre aminokwasy w mono- i diaminy, szczególnie w warunkach powolnego zakwaszania masy. Dekarboksylacja osiąga maksimum w środowisku kwaśnym, natomiast deaminacja zachodzi w środowisku obojętnym i zasadowym. Dekarboksylacja może prowadzić do powstania amin. Niektóre z nich mają właściwości toksyczne (indol, skatol, merkaptan metylowy itp.) i podczas podawania kiszonki substancje te przedostają się do krwiobiegu i powodują różne choroby oraz zatrucia zwierząt. Niektóre rodzaje pałeczek fermentują glukozę, wytwarzając glikol 2,3-butylenowy, kwas octowy, alkohol etylowy, glicerynę, dwutlenek węgla oraz śladowe ilości kwasu mrówkowego i bursztynowego.

Ważną właściwością bakterii gnilnych, istotną dla procesów zachodzących w masie paszowej, jest ich zdolność do tworzenia zarodników. W niektórych rozłożonych kiszonkach, zwłaszcza z kukurydzy, stwierdzono obecność bakterii z gatunku Bacillus. Są one najwyraźniej charakterystyczne dla kiszonki i nie są przynoszone z zewnątrz (z powietrzem). Wiele silosów uwalnia prątki po długotrwałym przechowywaniu, chociaż w oryginalnej trawie są one prawie niewykrywalne. Na tej podstawie zasugerowano, że niektóre bakterie gnilne mogą rozwijać się z zarodników w warunkach beztlenowych.

Zatem w oparciu o powyższe główne cechy patogenów fermentacji gnilnej są następujące:

Nie mogą istnieć bez tlenu, więc gnicie w zamkniętym magazynie jest niemożliwe;

Bakterie gnilne rozkładają przede wszystkim białka (do amoniaku i toksycznych amin), a także węglowodany i kwas mlekowy (do produktów gazowych);

Bakterie gnilne rozmnażają się przy pH powyżej 5,5. Przy powolnym zakwaszaniu paszy znaczna część azotu białkowego przekształca się w formy aminy i amoniaku;

Ważną właściwością bakterii gnilnych jest ich zdolność do tworzenia zarodników. W przypadku długotrwałego przechowywania i karmienia kiszonką, w której drożdże i bakterie kwasu masłowego rozłożą większość kwasu mlekowego lub zostaną one zneutralizowane przez produkty rozkładu białek, rozwijające się z zarodników bakterie gnilne mogą rozpocząć swoje niszczycielskie działanie.

Głównym warunkiem ograniczenia istnienia bakterii gnilnych jest szybkie napełnianie, dobre zagęszczenie i niezawodne uszczelnienie silosu. Straty spowodowane przez patogeny fermentacji gnilnej można ograniczyć za pomocą chemicznych środków konserwujących i produktów biologicznych.

1.2.4. Pleśnie i drożdże.

Obydwa typy mikroorganizmów należą do grzybów i są bardzo niepożądanymi przedstawicielami mikroflory kiszonki. Jak wynika z tabeli 3, łatwo tolerują środowisko kwaśne (pH 3,2 i poniżej). Ponieważ pleśnie (Penicillium, Aspergillus itp.) są bezwzględnymi tlenowcami, zaczynają się rozwijać natychmiast po napełnieniu magazynu, ale wraz z zanikiem tlenu ich rozwój ustaje. W prawidłowo wypełnionym silosie, przy wystarczającym zagęszczeniu i uszczelnieniu, następuje to w ciągu kilku godzin. Jeśli w silosie znajdują się kieszenie pleśni, oznacza to, że wyporność powietrza była niewystarczająca lub uszczelnienie było niepełne. Ryzyko pleśni jest szczególnie wysokie w przypadku kiszonki wyprodukowanej z suszonego materiału, ponieważ Taka pasza, zwłaszcza jej górne warstwy, jest bardzo trudna do zagęszczenia. W paliach gruntowych niezawodne uszczelnienie jest praktycznie nieosiągalne. Prawie 40% kiszonki ulega spleśnieniu; karma ma rozłożoną, rozmazaną strukturę i staje się nieodpowiednia do karmienia.

Drożdże (Hansenula, Pichia, Candida, Saccharomyces, Torulopsis) rozwijają się natychmiast po zapełnieniu magazynu, ponieważ Są to fakultatywne beztlenowce i mogą rosnąć, gdy w kiszonce jest mało tlenu. Ponadto są bardzo odporne na temperaturę i niskie pH.

Grzyby drożdżowe zatrzymują swój rozwój dopiero przy całkowitym braku tlenu w silosie, jednak niewielkie ich ilości znajdują się w powierzchniowych warstwach silosu.

W warunkach beztlenowych wykorzystują cukry proste (glukozę, fruktozę, mannozę, sacharozę, galaktozę, rafinozę, maltozę, dekstryny) na szlaku glikolizy i rozwijają się poprzez utlenianie cukrów i kwasów organicznych:

C 6 H 12 O 6 = 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 +0,12 MJ

alkohol cukrowy dwutlenek węgla

Pełne wykorzystanie tego ostatniego powoduje, że kwaśne środowisko kiszonki zostaje zastąpione zasadowym, stwarzając korzystne warunki do rozwoju kwasu masłowego i gnilnej mikroflory.

Podczas fermentacji alkoholowej obserwuje się duże straty energii. Jeśli podczas fermentacji mlekowej traci się 3% energii cukru, to podczas fermentacji alkoholowej traci się ponad połowę. W warunkach tlenowych utlenianie węglowodanów przez drożdże wytwarza wodę i CO 2 . Niektóre drożdże wykorzystują pentozy (D-ksyloza, D-ryboza), polisacharydy (skrobia).

Negatywny wpływ drożdży w procesach fermentacji wtórnej polega na tym, że rozwijają się one w wyniku utleniania kwasów organicznych, które następuje po zakończonej fermentacji z dostępem powietrza. W wyniku utlenienia kwasów mlekowych i innych kwasów organicznych, odczyn kwaśny ośrodka zostaje zastąpiony odczynem zasadowym – do pH-10,0.

W efekcie pogarsza się jakość kiszonki z kukurydzy, a także z traw „głęboko” suszonych. pasza o najlepszych wskaźnikach produktów fermentacji.

Zatem pleśnie i drożdże charakteryzują się:

Pleśnie i drożdże są niepożądanymi przedstawicielami mikroflory tlenowej;

Negatywny wpływ pleśni i drożdży polega na tym, że powodują one oksydacyjny rozkład węglowodanów, białek i kwasów organicznych (w tym kwasu mlekowego);

Łatwo toleruje środowisko kwaśne (pH poniżej 3,0, a nawet 1,2);

Pleśnie wytwarzają toksyny niebezpieczne dla zdrowia zwierząt i ludzi;

Drożdże, będąc czynnikiem sprawczym procesów fermentacji wtórnej, prowadzą do niestabilności tlenowej silosów.

Ograniczanie dostępu powietrza poprzez szybkie pakowanie, zagęszczanie i uszczelnianie, prawidłowe wyjmowanie i dokarmianie to decydujące czynniki ograniczające rozwój pleśni i drożdży. Aby zahamować rozwój czynników fermentacji wtórnej, zaleca się stosowanie preparatów o działaniu grzybostatycznym (grzybobójczym) (Załącznik nr 2).

Podsumowując powyższe, mikroorganizmy występujące w kiszonce można podzielić na pożyteczne (bakterie kwasu mlekowego) i szkodliwe (kwas masłowy, bakterie gnilne, drożdże i pleśnie).

Biorąc pod uwagę fizjologiczne i biochemiczne właściwości mikroorganizmów występujących w kiszonce, szybki spadek pH (do 4,0 lub mniej) hamuje namnażanie się wielu niepożądanych mikroorganizmów. W tym zakresie pH obok kwasów mlekowych mogą istnieć wyłącznie pleśnie i drożdże. Ale oni potrzebują tlenu. Dlatego dla powodzenia kiszonki konieczne jest jak najszybsze odpowietrzenie magazynu poprzez niezawodne zagęszczenie i szybkie napełnienie magazynu, odpowiednie schronienie. Zapewnia to korzystne warunki dla bakterii kwasu mlekowego (beztlenowców).

W idealnym przypadku, czyli przy wystarczającej zawartości węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie w wyjściowym materiale roślinnym i warunkach beztlenowych, dominującą pozycję zajmuje fermentacja mlekowa. Już po kilku dniach pH osiąga optymalny poziom, przy którym zatrzymują się niepożądane rodzaje fermentacji. Przy kiszeniu roślin pastewnych bogatych w białko należy je suszyć lub stosować konserwanty chemiczne i biologiczne, które hamują (hamują) rozwój niepożądanych mikroorganizmów i pozwalają na uzyskanie wysokiej jakości paszy, niezależnie od zakiszania i wilgotności kiszonki. surowiec.

Procesy mikrobiologiczne zachodzące podczas dojrzewania sianokiszonki.

Powszechnie przyjmuje się, że główne zbiorowisko mikroorganizmów identyfikowane w procesie dojrzewania sianokiszonki reprezentowane jest analogicznie jak w kiszonce przez trzy główne grupy fizjologiczne (bakterie kwasu mlekowego, bakterie gnilne i drożdże), tyle że w mniejszych ilościach. Maksymalną liczbę mikroorganizmów w suszu stwierdza się do 15 dni (w kiszonce do 7). Sianokiszonka zawiera mniej kwasów organicznych, więcej cukru, a jej kwasowość jest zwykle niższa niż kwasowość kiszonki.

Biologiczną podstawą przygotowania sianokiszonki jest ograniczenie oddychania resztkowego komórek roślinnych i niepożądanych mikroorganizmów poprzez „suszenie fizjologiczne”. Siła zatrzymywania wody w sianokiszonce wynosi około 50 atm, a ciśnienie osmotyczne większości bakterii wynosi 50-52 atm, tj. Gdy wilgotność trawy wynosi 40-55%, woda występuje w formie niedostępnej dla większości bakterii. Ze względu na zwiększone ciśnienie osmotyczne w sianokiszonce bakterie kwasu masłowego i ich zarodniki nie mogą wykorzystać wilgoci zawartej w paszy do rozwoju i kiełkowania. Przy określonej wilgotności mogą rozwijać się pleśnie, jednak ich istnienie jest utrudnione ze względu na brak powietrza (tlenu).

Przy takiej wilgotności mogą rozwijać się osmotolerancyjne gatunki bakterii kwasu mlekowego. W kulturach bakterii kwasu mlekowego w kiszonce aktywność osmotyczna, aktywność reprodukcyjna, akumulacja kwasu mlekowego oraz zdolność do fermentacji węglowodanów złożonych (skrobi itp.) są wyższe niż w kulturach bakterii kwasu mlekowego w kiszonce. . Dlatego, podobnie jak w przypadku kiszonki, należy stworzyć optymalne warunki do rozwoju bakterii kwasu mlekowego (ciągłe zagęszczenie podczas układania i hermetyczne zamknięcie folią w celu ograniczenia dostępu powietrza). Jeśli magazyn nie jest wystarczająco zagęszczony i nie jest szczelny, prowadzi to do nagrzewania się, pleśnienia paszy i innych niepożądanych procesów tlenowych. W takich warunkach nie da się przygotować dobrej jakości sianokiszonki. W wyniku procesów samonagrzewania strawność składników odżywczych, zwłaszcza białka, gwałtownie spada. Technologia wytwarzania sianokiszonki i kiszonki z traw o niskiej wilgotności jest szczegółowo opisana w wielu książkach i podręcznikach, w tym miejscu podkreślimy jedynie, że przy zastosowaniu podstawowych metod technologicznych wartość odżywcza sianokiszonki jest większa niż wartość odżywcza kiszonki przygotowanej z paszy o naturalnej lub niskiej wilgotności. 1 kg naturalnej paszy zawiera 0,30-0,35 jednostek paszowych.

Mikroflora siana i mokrego ziarna.

Teoretycznie przygotowanie siana polega na suszeniu plonu od początkowej zawartości wody 65-75% do zawartości wody 10-16%, po czym ustanie wszelka aktywność biochemiczna i mikrobiologiczna. W praktyce siana nie suszy się do tak niskiej zawartości wody i faktycznie uważa się, że bezpieczne jest przechowywanie siana, gdy jego średnia zawartość wody spadnie do 20%. Jest to wystarczająco wysoka wilgotność, przy której następuje pleśń, chyba że podczas przechowywania nastąpi dalsza utrata wody.

We wszystkich przypadkach podczas pierwszych 2-3 dni przechowywania obserwuje się pierwszy pik temperatury, po którym gwałtownie następuje drugi, wyższy pik. Jest to drugi szczyt, który jest spowodowany oddychaniem szybko rozwijających się grzybów. Im wyższa zawartość wody wynosząca 20%, tym większe ryzyko pleśni i zwiększonej utraty suchej masy. Tak więc, jeśli luźne bele siana będą przechowywane przy zawartości wody 35-40%, utrata suchej masy wyniesie około 15-20%, a utrata rozpuszczalnych węglowodanów będzie całkowita. Analiza mikrobiologiczna ujawni dużą liczbę mikroorganizmów, w tym niebezpieczne termofilne promieniowce (sekcja 2.3.).

Termin „mokre ziarno” ogólnie odnosi się do ziarna o zawartości wilgoci pomiędzy 18 a 20%. Mokre ziarno zaczyna się nagrzewać już w ciągu kilku godzin po zbiorze, głównie za sprawą mikroorganizmów. W przypadku nieodpowiednich i niekontrolowanych warunków przechowywania temperatura ziarna wzrośnie do poziomu, przy którym z powodzeniem mogą rozwijać się bardzo niebezpieczne promieniowce, wywołujące szereg różnych chorób u zwierząt i ludzi (pkt 2.1.3.). Jeśli ziarno zawiera więcej niż 18% wody, dochodzi do zmian wtórnych, których przyczyną są drożdżaki z rodzaju Candida i Hansenula. Mikroorganizmy te mogą rosnąć przy bardzo niskim poziomie tlenu i w tych warunkach może zachodzić słaba fermentacja alkoholowa. Ten rodzaj fermentacji prowadzi do zmniejszenia zawartości sacharozy i wzrostu zawartości cukrów redukujących, powstawania różnych smaków i uszkodzenia glutenu.

2. Rozmiar strat w paszach konserwowych spowodowanych działalnością mikroorganizmów.

Sporządzając bilans paszowy, należy wziąć pod uwagę straty podczas przygotowywania i przechowywania pasz w puszkach. Istnieje wiele schematów pokazujących, że straty całkowite obejmują straty na polu, w magazynach i występują nawet podczas zbioru zielonej masy. W tym przewodniku zbadano wielkość strat spowodowanych działalnością mikroorganizmów, które są często niedoceniane i mogą osiągnąć ogromne rozmiary, jeśli nie są właściwie traktowane.

2.1. Straty fermentacyjne.

Po śmierci komórek roślinnych w wypełnionym i dobrze zagęszczonym magazynie rozpoczyna się intensywny rozkład i przemiana składników odżywczych poprzez namnażanie się mikroorganizmów. Straty powstają w wyniku powstawania gazów fermentacyjnych („dymy”), straty w warstwie górnej i bocznej oraz straty w wyniku wtórnych procesów fermentacji.

Ciągłe zapełnianie obiektów magazynowych (kiszonka, sianokiszonka) może w znaczący sposób ograniczyć powstawanie gazów. W przypadku szybkiego zapełnienia magazynu utrata suchej masy na skutek odpadów może wynosić 5-9%. Przy przedłużonym napełnianiu odpowiednie wartości mogą osiągnąć 10-13% lub więcej. W rezultacie, poprzez ciągłe napełnianie, można zmniejszyć straty z odpadów o około 4-5%. Należy wziąć pod uwagę, że w słabo zagęszczonej sianokiszonce, w wyniku procesów samozagrzewania, strawność białka zmniejsza się o połowę (pkt. 1.3).

Intensywny rozkład składników pokarmowych następuje w warstwie górnej i bocznej odsłoniętej masy kiszonki (sianokiszonki). Przy przykrywaniu wyłącznie plewami lub bez osłony straty mogą być znacznie większe. Rozwijają się pleśnie i rozpoczynają silny rozkład białka. Produkty rozkładu białek mają odczyn zasadowy i wiążą kwas mlekowy. Następuje także bezpośredni rozkład kwasu mlekowego. Powyższe procesy prowadzą do wzrostu pH i pogorszenia jakości paszy. Nawet jeśli w momencie otwarcia magazynu grubość warstwy zepsutej nie przekracza 10 cm, należy pamiętać, że pierwotnie warstwa ta miała grubość 20-50 cm, a kiszonka znajdująca się pod warstwą zepsutą jest charakteryzuje się wysokim pH, zawiera toksyczne toksyny i nie nadaje się do karmienia.

Straty spowodowane procesami wtórnej fermentacji mogą sięgać 20-25%. Ustalono, że pierwszy etap psucia się kiszonki powodowany jest przez drożdże wraz z bakteriami tlenowymi, co wiąże się z jej nagrzewaniem i spadkiem kwasowości. W drugim etapie niszczenia kiszonki dochodzi do późniejszego skażenia pleśnią. Taka żywność jest uważana za nieodpowiednią, jeśli zawiera więcej niż 5,10 5 grzybów. Nawet po 5 dniach przechowywania tlenowego, w przypadku długotrwałego karmienia lub nieprawidłowego wyjęcia z magazynu, kiszonka z kukurydzy, nawet przy dobrym początkowym pH 4,1, ale mając już drożdże 3,10 7, charakteryzuje się astronomicznie dużą liczbą drożdży i pleśni Streptomycetcn.

2.2. Wpływ kiszonki kwaśnej na metabolizm zwierząt i jakość produktów mlecznych.

Za pomocą kiszonki do organizmu zwierzęcia wprowadza się dziennie 0,7-0,9 kg kwasów organicznych, które mają istotny wpływ na trawienie i metabolizm. Podawanie kiszonki z nadtlenku (kukurydzianej) może prowadzić do zaburzeń poziomu cukru, rezerwy zasadowej we krwi i rozwoju ketozy. Jednocześnie ketonemia w organizmie krów wysokoproduktywnych rozwija się szybciej niż u krów niskoprodukcyjnych.

Długotrwałe żywienie krów kiszonką samofermentującą w ilości 25-30 kg dziennie negatywnie wpływa na zdolność rozrodczą krów, biologiczną przydatność siary i mleka, co prowadzi do zmniejszenia wzrostu cieląt i ich odporności na choroby przewodu pokarmowego.

Nadmierne zakwaszenie kiszonki wpływa negatywnie na walory smakowe i technologiczne mleka podczas jego przetwarzania na masło i sery oraz pogarsza jakość masła.

Obecnie opracowano metody beztlenowego odtleniania peroksydujących silosów kukurydzianych z wykorzystaniem kultur starterowych na bazie bakterii kwasu propionowego i substancji chemicznych (sole węglowe amonowe).

2.3. Toksykozy paszowe.

Wiadomo, że zwierzęta jedzą spleśniałe siano bardzo niechętnie lub w ogóle go nie jedzą. Spleśniała kiszonka i sianokiszonka również nie nadają się na paszę. Trujące toksyny uwalniane przez niektóre kultury grzybów znajdują się w kiszonkach ze pryzm naziemnych i silosów ziemnych lub w górnych warstwach masy paszowej dużych rowów kiszonkowych o słabym zagęszczeniu i nieszczelnej osłonie świeżo skoszonej, a zwłaszcza wysuszonej masy. Istnieją istotne dowody medyczne na to, że choroby płuc występują u zwierząt i pracowników zajmujących się spleśniałym sianem i zbożem. Zarówno u ludzi, jak i zwierząt powstają na skutek wdychania mikroorganizmów termofilnych (Micropolispora, Thermoactinomyces, Aspergillus).

Istnieje wiele innych potencjalnie niebezpiecznych pleśni, które mogą powodować szereg mikotoksyn, m.in. zmniejszenie płodności, poronienie i ogólne pogorszenie stanu zdrowia. Wszystkie te choroby wywoływane są przez mikotoksyny produkowane przez grzyby Aspergillus, Fusarium, Penicillium (aflatoksyny, ceralenon, ochratoksyna).

3. Analiza mikrobiologiczna pasz.

Bakterie i grzyby odgrywają ważną rolę w konserwacji roślin pastewnych, uczestnicząc nie tylko w procesach przygotowania kiszonki i sianokiszonki, ale także powodują fermentację mokrego ziarna i siana w pryzmach. Ogólny pozytywny efekt działania bakterii kwasu mlekowego wyraża się przede wszystkim w rozkładzie złożonych substancji organicznych do prostszych form i tworzeniu się najczęściej kwasów organicznych i witamin. Jednak w niesprzyjających warunkach konserwowania (naruszenie podstawowych metod technologicznych itp.) Mogą wystąpić negatywne konsekwencje z powodu niepożądanych procesów. Na przykład dobra kiszonka, sianokiszonka i siano powinny być wolne od grzybni pleśni i zapachu pleśni. Pojawienie się pleśni podczas oceny organoleptycznej jest oznaką złej jakości paszy roślinnej, gdyż stwarza zagrożenie dla zdrowia zwierząt i ludzi. Taką karmę należy wyrzucić lub poddać weterynaryjnym badaniom toksykologicznym.

Znaczenie mikrobiologicznej oceny jakości paszy wraz z analizami biochemicznymi widać na poniższym przykładzie. W czasie dojrzewania sera wykryto niepożądane „pęcznienie” spowodowane tworzeniem się gazów, mimo że w kiszonce podawanej krowom nie było kwasu masłowego. W wyniku badań mikrobiologicznych stwierdzono wysokie miano bakterii kwasu masłowego, które długo pozostawały w kiszonce w postaci zarodników i dopiero w sprzyjających warunkach rozwinęły się z zarodników. Do skażenia bakteryjnego mleka przyczyniła się kiszonka zawierająca zarodniki bakterii kwasu masłowego. Mleko takie charakteryzowało się słabą stabilnością podczas przechowywania i całkowicie nie nadawało się do produkcji serów. Dlatego czasami na niektórych obszarach serowarstwa podawanie kiszonki jest błędnie uważane za niewłaściwe. Dzięki zastosowaniu analizy mikrobiologicznej w połączeniu z wzorową dezynfekcją instalacji udojowych osiągana jest poprawa jakości mleka.

3.1. Podstawowe metody mikrobiologiczne określania jakości pasz.

1. Przygotowanie materiału badawczego (zawiesiny paszowej) do analizy.

Średnią próbkę (o masie 0,5-1,0 kg) badanego materiału (kiszonki lub sianokiszonki) dokładnie miesza się (z zachowaniem podstawowych zasad aseptyki) i kruszy na kawałki o długości 1-2 cm, następnie odważa się porcję (50 g ) dobrze wymieszanej średniej próbki umieszcza się w sterylnym homogenizatorze marki M.S.E. Atomix dodać 450 ml sterylnej wody z kranu i homogenizować przez 1 minutę. Powstałą zawiesinę rozcieńcza się 10 5 -10 6 razy sterylną wodą wodociągową (5 ml zawiesiny + 45 ml wody), każde rozcieńczenie wytrząsa przez 5 minut.

2. Wysiew zawiesiny na podłożach planowych (załącznik nr 1) zastosować 1 ml zawiesiny - w przypadku siewu głębokiego, 0,05-0,1 ml zawiesiny w przypadku siewu w podłożach płynnych.

3. Oznaczanie liczby bakterii kwasu mlekowego przeprowadza się na agarze kapuścianym z kredą (pożywka 1) i na agarze kapuścianym z alkoholem i kredą (pożywka 2) - siew głęboki.

Liczenie kolonii bakterii kwasu mlekowego na agarze kapuścianym z kredą przeprowadza się w dniach 5-6, a na agarze kapuścianym z alkoholem i kredą w dniach 7-10 (w temperaturze 28 0).

4. Ilość obcej mikroflory (tlenowe mikroorganizmy gnilne ) określa się poprzez głęboką inokulację na agarze peptonowym (pożywka 3). Kolonie zlicza się w dniach 5-7 w temperaturze 28°C.

5. Liczba zarodników tlenowych prątków gnilnych na specjalnym podłożu (agar z peptonem mięsnym + agar z brzeczką) - podłoże 8. Szczepienie powierzchniowe (0,05 ml), zliczanie kolonii w dniu 4 (w temperaturze 28°).

6.Liczba mikroskopijnych grzybów i drożdżaków oznaczono na agarze brzeczki ze streptomycyną (pożywka 4) poprzez inokulację powierzchniową (0,1 ml). Kolonie zlicza się w dniach 3-4 (w razie potrzeby ponownie w dniach 7-8) w temperaturze 28°C.

7. Miano bakterii kwasu masłowego ustawione na płynnym podłożu ziemniaczanym (średnie 5). W celu określenia liczby zarodników bakterii kwasu masłowego inokulację przeprowadza się z zawiesiny po pasteryzacji przez 10 minut w temperaturze 75°C.

Wyniki analizy rejestruje się na podstawie intensywności i uwalniania gazów (kawałki ziemniaka unoszą się na powierzchnię cieczy), oznacza się miano bakterii kwasu masłowego i ich zarodników metodą granicznych rozcieńczeń.

8. Beztlenowe bakterie proteolityczne oznaczono w bulionie mięsno-peptonowym (pożywka 6) poprzez uwolnienie gazu w pływakach. Uprawy utrzymuje się w temperaturze 28°C przez dwa tygodnie.

9. Bakterie denitryfikacyjne brane pod uwagę na podłożu Giltai (pożywka 7) przy analizie paszy z traw uprawianych na tle wysokich dawek nawozów azotowych. Obliczenia przeprowadza się na podstawie intensywności emisji gazów, a plony przetrzymuje się przez 10-12 dni w temperaturze 28°C.

10. Test wzrostu mikrobiologicznego.

W celu określenia właściwości grzybostatycznych (grzybobójczych), bakteriostatycznych (bakteriobójczych) związków, dwie probówki (w trzech powtórzeniach) z pożywką planową, z których jedna zawiera badany lek, zaszczepia się kulturą testową. Z probówki z kulturą, w której po dodaniu tego czy innego leku hamującego nie zaobserwowano wzrostu, pętlę przenosi się do świeżej pożywki (nie zawierającej leku). Jeśli zwiększony wzrost rozpocznie się po 24 godzinach, badany lek ma działanie grzybostatyczne, bakteriostatyczne (hamujące). Jeżeli po tygodniu nie zaobserwowano wzrostu, wyciąga się wniosek o działaniu grzybobójczym, bakteriobójczym (hamującym) badanej substancji (załącznik 2).

Jako kulturę testową wykorzystuje się najczęściej spotykanych przedstawicieli niepożądanej mikroflory (bakterie gnilne i kwasu masłowego, drożdże, grzyby pleśniowe).

Laboratorium-lekcja praktyczna 1

Temat : Podstawowe metody mikrobiologiczne określania jakości pasz. Izolacja i rejestracja bakterii kwasu mlekowego.

Cel : Zaznajomienie studentów z podstawowymi mikrobiologicznymi metodami określania jakości pasz; selektywne pożywki nr 1 i nr 2; podstawowe właściwości biologiczne bakterii kwasu mlekowego.

Czas : 4 godziny.

Miejsce pracy

Sprzęt i materiały .

Stanowisko bakteriologa, mikroskopy, lupy, pożywki nr 1 i nr 2 - po 2 szalki Petriego. Kultury badawcze mikroorganizmów kwasu mlekowego na podłożu stałym – Lactobacterium plantarum. Tabele ze zdjęciami bakterii kwasu mlekowego. Termostat. Pasza testowa (próbki kiszonki lub sianokiszonki). Homogenizator. Wagi do 1 kg, odważniki. Sterylne szalki Petriego – 2 szt. Sterylna woda kranowa w butelce o pojemności 0,5 litra. Pipety 1,0; 5,0; 10,0 ml Kolby 50,0; 100,0 ml Pętle bakteriologiczne. Lampy alkoholowe.

Wytyczne

Nauczyciel przeprowadza ankietę teoretyczną na temat: „Mikrobiologia kiszonki i sianokiszonki”.

Następnie nauczyciel krótko opisuje mikroorganizmy występujące w paszy, wyjaśnia procesy mikrobiologiczne zachodzące podczas kiszonki i sianokiszonki.

Następnie podaje krótką charakterystykę przedstawicieli mikroflory paszowej – epifitycznej mikroflory roślin, kwasu mlekowego, kwasu masłowego oraz bakterii gnilnych, grzybów pleśniowych i drożdży, zwracając uwagę uczniów na morfologię kolonii bakterii kwasu mlekowego. Następnie nauczyciel zwraca uwagę uczniów na skalę strat w konserwach spowodowanych działaniem niepożądanych mikroorganizmów.

Nauczyciel wyjaśnia pojęcia „grzyby”, „mikotoksykozy” (zatrucia paszowe), a także opowiada o wpływie kiszonki na metabolizm zwierząt.

Następnie nauczyciel zapoznaje uczniów ze składem wybranych pożywek nr 1 i nr 2 oraz przeznaczeniem tych pożywek do hodowli grup kwasu mlekowego mikroorganizmów. Równocześnie z objaśnieniami nauczyciel demonstruje wysiew zawiesiny paszowej na pożywki.

Metodologia identyfikacji i rejestracji bakterii kwasu mlekowego .

1. Przygotowanie badanego materiału do analizy.

Średnią próbkę (o masie 0,5-1,0 kg) badanego materiału (kiszonki lub sianokiszonki) dokładnie miesza się (z zachowaniem podstawowych zasad aseptyki) i kruszy na kawałki o długości 1-2 cm, następnie odważa się porcję (50 g ) dobrze wymieszanej średniej próbki umieszcza się w sterylnym homogenizatorze typu M.S.E. Atomix dodać 450 ml sterylnej wody z kranu i homogenizować przez 1 minutę. Powstałą zawiesinę rozcieńcza się 10 5 -10 6 razy sterylną wodą wodociągową (5 ml zawiesiny + 45 ml wody), każde rozcieńczenie wytrząsa przez 5 minut.

2. Wysiew zawiesiny na pożywki planowe (załącznik) przeprowadza się stosując 1 ml zawiesiny przy wysiewie na głębokość, 0,05-0,1 ml zawiesiny przy wysiewie na pożywki płynne.

3. Oznaczenie liczby bakterii kwasu mlekowego przeprowadza się na agarze kapuścianym z kredą (pożywka 1) i na agarze kapuścianym z alkoholem i kredą (pożywka 2) - siew głęboki.

Liczenie kolonii bakterii kwasu mlekowego na agarze kapuścianym z kredą przeprowadza się w dniach 5-6, a na agarze kapuścianym z alkoholem i kredą w dniach 7-10 (w temperaturze 28 0).

Podłoże 2 jest niezbędne do identyfikacji bakterii kwasu mlekowego w mikroflorze epifitycznej i silosach świeżych (o dużej zawartości suchej masy), gdyż alkohol wyraźnie hamuje rozwój obcej mikroflory.

Uprawy umieszcza się w termostacie w temperaturze 28°C na 5-10 dni.

Samodzielna praca studentów .

1. Studenci zapisują morfologię bakterii kwasu mlekowego, m.in. Wzorce wzrostu kolonii, receptury podłoży hodowlanych.

2. Na następnej lekcji liczy się kolonie na podłożu nr 1 w dniach 5-6 i na podłożu nr 2 w dniach 7-10.

Pytania kontrolne .

1. Jaką mikroflorę nazywa się epifityczną?

2. Jakie mikroorganizmy zaliczamy do kwasu mlekowego? Jaka jest ich rola w kiszonce?

3. Metody izolacji i liczenia bakterii kwasu mlekowego.

Podsumowanie lekcji :

Wystawianie ocen z części teoretycznej; akceptacja wykonanej pracy praktycznej; zestawienie komentarzy.

Praca domowa .

1. Mikrobiologia pasz (kiszonki i sianokiszonki).

2. Fermentacja kwasu masłowego.

Literatura.

1. s. 124-135; Str. 267-293

5. s. 448-452

6. s. 429-453

Laboratorium-praktyczne lekcja 2.

Temat : Podstawowe metody mikrobiologiczne określania jakości pasz. Izolacja i rejestracja bakterii kwasu masłowego.

Cel : Zaznajomienie studentów z podstawowymi metodami określania jakości pasz; przepis na przygotowanie pożywki fakultatywnej nr 5; podstawowe właściwości biologiczne bakterii kwasu masłowego.

Czas : 4 godziny.

Miejsce pracy : Laboratorium Katedry Mikrobiologii i Wirusologii.

Sprzęt i materiały .

Stanowisko bakteriologa, mikroskopy, lupy, pożywka nr 5 w ilości 4 probówki. Kultury badawcze bakterii kwasu masłowego w pożywce płynnej – Clostridium butyricum; wstępnie zaszczepiona kultura testowa na podłożu nr 5 (po 4 probówki). Tabele ze zdjęciami bakterii kwasu masłowego. Termostat. Pasza testowa (próbki kiszonki lub sianokiszonki). Homogenizator. Wagi do 1 kg, odważniki. Sterylne Petri – 4 szt. Sterylna woda kranowa w butelce o pojemności 0,5 litra. Pipety 1,0; 5,0; 10,0 ml Kolby 50,0; 100,0 ml Pętle bakteriologiczne. Lampy alkoholowe.

Wytyczne (wyjaśnienie głównych zagadnień tematu).

Nauczyciel przeprowadza ankietę teoretyczną

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

MINISTERSTWO ROLNICTWA RF

PAŃSTWO FEDERALNE EDUKACYJNE

INSTYTUCJA WYŻSZEGO KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO

Państwowa Akademia Rolnicza Uralu

Test

„Mikrobiologia roślin”

Ukończył: Bunkov I.A.

Jekaterynburg 2012

Wstęp

5. Mikrobiologia pasz, siana

6. Rola mikroorganizmów w przyrodzie i rolnictwie produkcja

Wniosek

Wstęp

Mikrobiologia (z mikro... i biologii), nauka zajmująca się badaniem mikroorganizmów - bakterii, mykoplazm, promieniowców, drożdży, mikroskopijnych grzybów i glonów - ich systematyka, morfologia, fizjologia, biochemia, dziedziczność i zmienność, rozmieszczenie i rola w cyklu życia substancje w przyrodzie, znaczenie praktyczne.

Nauka o maleńkich organizmach niewidocznych gołym okiem. Mikrobiologia bada strukturę drobnoustrojów (morfologia), ich organizację chemiczną i wzorce aktywności życiowej (fizjologia), zmienność i dziedziczność (genetyka mikroorganizmów), relacje z innymi organizmami, w tym ludźmi, oraz ich rolę w tworzeniu biosfery. Podczas historycznego Rozwój mikrobiologii jako nauki dzielił się na ogólną, rolniczą, weterynaryjną, medyczną i przemysłową. Mikrobiologia ogólna bada wzorce życia drobnoustrojów jako organizmów, a także rolę drobnoustrojów w utrzymaniu życia na Ziemi, w szczególności ich udział w obiegu węgla, azotu, energii itp.

1. Trzy obszary zastosowań praktycznych

Zatem mikrobiologia jest nauką badającą mikroorganizmy, ich właściwości, rozmieszczenie i rolę w cyklu substancji w przyrodzie. Powszechnie znane są trzy obszary praktycznego zastosowania wiedzy mikrobiologicznej, trzy główne kierunki, bez których nie można sobie wyobrazić współczesnego życia. Jedną z takich dziedzin jest mikrobiologia medyczna, która bada patogeny i opracowuje metody ich zwalczania.Mikrobiologia medyczna. obejmuje bakteriologię, która bada bakterie - czynniki wywołujące choroby zakaźne, mikologię - dział dotyczący grzybów chorobotwórczych, protozoologię, której przedmiotem badań są patogenne jednokomórkowe organizmy zwierzęce i wreszcie miód. wirusologia, badanie wirusów chorobotwórczych. Wiarygodne informacje na temat drobnoustrojów uzyskano po raz pierwszy w drugiej połowie XVII wieku. Holenderski naukowiec A. Leeuwenhoek, który opisał „żywe zwierzęta” w wodzie, płytce nazębnej i naparach podczas badania ich przez prosty mikroskop, który powiększał obiekty 250–300 razy.

Kolejną jest mikrobiologia techniczna, pod której „patronatem” znajduje się produkcja alkoholi i produktów mlecznych (z wykorzystaniem procesów fermentacji), witamin oraz niezwykle potrzebnych człowiekowi antybiotyków i hormonów. Mikrobiologia techniczna lub przemysłowa bada procesy chemiczne wywoływane przez drobnoustroje, które prowadzą do powstawania alkoholi, acetonu i innych produktów ważnych dla człowieka. W ostatnich latach szeroko rozwinęły się także takie dziedziny mikrobiologii technicznej, jak produkcja witamin, aminokwasów i antybiotyków.

Trzecią samodzielną dziedziną tej nauki jest mikrobiologia gleby, która bada udział mikroorganizmów w procesach glebowych w celu ich optymalnego wykorzystania w produkcji rolnej.

Mikrobiologia weszła w krąg dyscyplin naukowych już w XVII wieku: jej pojawienie się jest ściśle związane z wynalezieniem mikroskopu. Złoty wiek mikrobiologii rozpoczął się pod koniec XIX wieku, kiedy rozwój przemysłowy i techniczny społeczeństwa ludzkiego, wraz z rozwojem chemii barwników, postępem optyki i niezwykłymi odkryciami bakteriologów, wywołał prawdziwą rewolucyjną rewolucję w medycynie i myśleniu medycznym. Osobnym ogniwem tej „rewolucji” jest odkrycie czynników wywołujących znaczną część chorób zakaźnych u ludzi i zwierząt – patogenów odkrytych w osobliwym królestwie mikroorganizmów.

Wiele osób nie zawsze ma dokładne i pełne zrozumienie tego, co dokładnie należy do pstrokatej galaktyki mikroorganizmów, do sfery kontrolowanej przez mikrobiologię. Mikrobiologia na przestrzeni lat przekształciła się w rozległą i złożoną dyscyplinę naukową, a przyczyną tego nie są sztuczne komplikacje, ale fakt, że odkryto grupy mikroorganizmów, których nie dało się sprowadzić do żadnego wspólnego mianownika. Wymusiło to podział mikrobiologii na kilka działów specjalnych.

W „stanie” mikrobiologii dotychczas zidentyfikowano pięć takich „prowincji”. Co prawda jego dalszy rozwój i różnicowanie zdecydowanie wskazują, że ten pięcioosobowy podział nie jest ostateczny. Ale dziś nas to w pełni zadowala. Oto krótka lista i definicja wspomnianych grup.

Wirusologia zajmuje się badaniem wirusów.

Bakteriologia zajmuje się badaniem bakterii (eksperci uważają je za najstarszych mieszkańców Ziemi) i promieniowców (jednokomórkowe mikroorganizmy podobne pod względem organizacyjnym do bakterii).

Mykologia bada niższe (mikroskopijne) grzyby.

Algologia bada mikroskopijne glony.

Protozoologia ma za przedmiot badanie pierwotniaków – zwierząt jednokomórkowych, znajdujących się w systemie klasyfikacyjnym na pograniczu świata roślinnego i zwierzęcego.

Podziały te zestawiliśmy ze względu na rosnącą wielkość mikroorganizmów.

Wirusy są nieporównanie mniejsze w porównaniu do innych grup mikroorganizmów. To właśnie ich znikomy rozmiar dał mikrobiologom (w okresie narodzin wirusologii) główną okazję do odróżnienia ich od bakterii. Wirusy mają wielkość od 20 do 300 nanometrów (jeden nanometr to jedna milionowa milimetra).

W „młodych latach” wirusologii termin „wirus filtrowalny” (od łacińskiego wirusa - trucizna) był używany do określenia niebakteryjnego patogenu jakiejkolwiek choroby.

Pierwotny termin podkreślał szczególną właściwość patogenów - zdolność przedostawania się przez filtry, które nie pozwalają na przedostanie się najmniejszych bakterii.

Dalsze badania wykazały, że wirusy stanowią szczególną grupę czynników zakaźnych i ich badanie wymaga stosowania zupełnie nowych metod. W rezultacie wyłoniła się nowa, niezależna gałąź mikrobiologii – wirusologia. To rozróżnienie zostało bezwarunkowo zaakceptowane przez wszystkich naukowców. Od samego początku wirusologię uważano za młodszą siostrę bakteriologii.

Istnieje jednak znacząca różnica pomiędzy tymi dwoma gałęziami nauki, a raczej ich przedmiotami.

Od stosunkowo dawna bakteriolodzy odkrywają obok bakterii chorobotwórczych te, które są po prostu niezbędne do życia ludzi, zwierząt i roślin, do prawidłowego przebiegu naturalnego obiegu substancji w przyrodzie oraz wielu procesów technologicznych zachodzących w żywności i środowisku. przemysł farmaceutyczny.

2. Powstanie i rozwój mikrobiologii

pasza biologii mikroorganizmów

Kilka tysięcy lat przed pojawieniem się mikrobiologii jako nauki ludzie nie wiedząc o istnieniu mikroorganizmów, powszechnie stosowali je do przygotowania kumisu i innych fermentowanych produktów mlecznych, do produkcji wina, piwa, octu, do kiszenia pasz, i len. Bakterie i drożdżaki po raz pierwszy zobaczył A. Leeuwenhoek, który za pomocą skonstruowanych przez siebie mikroskopów badał płytkę nazębną, napary ziołowe, piwo itp. Twórcą mikrobiologii jako nauki był L. Pasteur, który wyjaśnił rolę mikroorganizmów w procesach fermentacji (winiarstwie, browarnictwie) oraz w występowaniu chorób zwierząt i ludzi. Wyjątkowe znaczenie w walce z chorobami zakaźnymi miała zaproponowana przez Pasteura metoda szczepień zapobiegawczych, polegająca na wprowadzeniu do organizmu zwierzęcia lub człowieka osłabionych kultur drobnoustrojów chorobotwórczych. Na długo przed odkryciem wirusów Pasteur zaproponował szczepienia przeciwko wirusowej chorobie wścieklizny. Udowodnił także, że we współczesnych warunkach ziemskich spontaniczne powstanie życia jest niemożliwe. Prace te posłużyły jako podstawa naukowa do sterylizacji narzędzi chirurgicznych i opatrunków, przygotowania konserw, pasteryzacji produktów spożywczych itp. Idee Pasteura dotyczące roli mikroorganizmów w cyklu substancji w przyrodzie zostały opracowane przez twórcę mikrobiologii ogólnej w Rosji S. N. Vinogradskiego, który odkrył mikroorganizmy chemoautotroficzne (asymilują atmosferyczny dwutlenek węgla dzięki energii utleniania substancji nieorganicznych; patrz Chemosynteza), mikroorganizmy i bakterie wiążące azot rozkładające celulozę w warunkach tlenowych. Jego uczeń V.L. Omelyansky odkrył bakterie beztlenowe, które fermentują, czyli rozkładają celulozę w warunkach beztlenowych, oraz bakterie wytwarzające metan. Znaczący wkład w rozwój mikrobiologii wniosła holenderska szkoła mikrobiologów, która zajmowała się ekologią, fizjologią i biochemią różnych grup mikroorganizmów (Microbiology Beijerinck, A. Kluyver, K. van Niel). W rozwoju mikrobiologii medycznej ważną rolę odegrał R. Kocha, który zaproponował stałe pożywki dla hodowli mikroorganizmów i odkrył czynniki wywołujące gruźlicę i cholerę. Rozwój mikrobiologii i immunologii medycznej promowali E. Behring (Niemcy), E. Roux (Francja), S. Kitazato (Japonia), a w Rosji i ZSRR – I.I. Miecznikow, Los Angeles Tarasewicz, D.K. Zabolotny, N.F. Gamaleja.

Rozwój mikrobiologii i potrzeby praktyki doprowadziły do ​​wydzielenia szeregu działów mikrobiologii na samodzielne dyscypliny naukowe. Mikrobiologia ogólna zajmuje się badaniem podstawowych praw biologii mikroorganizmów. Znajomość podstaw mikrobiologii ogólnej jest konieczna przy pracy w którejkolwiek z dziedzin mikrobiologii szczegółowej, gdyż treść, granice i zadania mikrobiologii ogólnej stopniowo się zmieniały.

Wcześniej badanymi przez nią obiektami były także wirusy, pierwotniaki pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego (pierwotniaki), grzyby wyższe i algi. Zagraniczne podręczniki z zakresu mikrobiologii ogólnej nadal opisują te obiekty

Zadaniem mikrobiologii technicznej lub przemysłowej jest badanie i wdrażanie procesów mikrobiologicznych stosowanych do otrzymywania drożdży, białka paszowego, lipidów, nawozów bakteryjnych, a także produkcja antybiotyków, witamin, enzymów, aminokwasów, nukleotydów, kwasów organicznych, itp. poprzez syntezę mikrobiologiczną. (patrz także Przemysł mikrobiologiczny).

Mikrobiologia rolnicza wyjaśnia skład mikroflory glebowej, jej rolę w obiegu substancji w glebie, a także jej znaczenie dla struktury i żyzności gleby, wpływ uprawy na zachodzące w niej procesy mikrobiologiczne, działanie bakterii preparaty na produktywność roślin. Do zadań mikrobiologii rolniczej należy badanie mikroorganizmów wywołujących choroby roślin i walka z nimi, rozwój mikrobiologicznych metod zwalczania owadów - szkodników rolniczych. roślin i gatunków leśnych, a także sposoby konserwowania pasz, peklowania lnu i ochrony upraw przed szkodami powodowanymi przez mikroorganizmy.

Mikrobiologia geologiczna bada rolę mikroorganizmów w obiegu substancji w przyrodzie, w tworzeniu i niszczeniu złóż minerałów oraz oferuje metody otrzymywania (ługowania) metali (miedzi, germanu, uranu, cyny) i innych minerałów z rud przy użyciu bakterii.

Mikrobiologia Wodna zajmuje się badaniem składu ilościowego i jakościowego mikroflory wód słonych i słodkich oraz jej rolą w procesach biochemicznych zachodzących w zbiornikach wodnych, monitoruje jakość wody pitnej oraz doskonali mikrobiologiczne metody oczyszczania ścieków.

Zadaniem mikrobiologii medycznej jest badanie mikroorganizmów wywołujących choroby człowieka i opracowywanie skutecznych metod ich zwalczania. Te same problemy w odniesieniu do zwierząt rolniczych i innych rozwiązuje mikrobiologia weterynaryjna

Unikalna struktura i reprodukcja wirusów, a także zastosowanie specjalnych metod ich badania doprowadziły do ​​​​powstania wirusologii jako niezależnej nauki niezwiązanej z mikrobiologią

Zarówno mikrobiologia ogólna, jak i jej działy specjalistyczne rozwijają się niezwykle dynamicznie. Istnieją trzy główne przyczyny tego rozwoju. Po pierwsze, dzięki sukcesom fizyki, chemii i technologii, Mikrobiologia otrzymała dużą liczbę nowych metod badawczych. Po drugie, gwałtownie wzrosło praktyczne wykorzystanie mikroorganizmów. Po trzecie, mikroorganizmy zaczęto wykorzystywać do rozwiązywania ważnych problemów biologicznych, takich jak dziedziczność i zmienność, biosynteza związków organicznych, regulacja metabolizmu itp. Pomyślny rozwój współczesnej mikrobiologii nie jest możliwy bez harmonijnego połączenia badań populacyjnych, komórkowych , organoidalnym i molekularnym . Aby uzyskać bezkomórkowe układy enzymatyczne i frakcje zawierające określone struktury wewnątrzkomórkowe, stosuje się urządzenia niszczące komórki drobnoustrojów, a także wirowanie gradientowe, które pozwala uzyskać cząstki komórkowe o różnej masie. Opracowano nowe typy sprzętu mikroskopowego do badania morfologii i cytologii mikroorganizmów. W ZSRR wynaleziono metodę mikroskopii kapilarnej, która umożliwiła odkrycie nowego, niedostępnego wcześniej świata mikroorganizmów o unikalnej morfologii i fizjologii.

Do badania metabolizmu i składu chemicznego mikroorganizmów rozpowszechniły się różne metody chromatografii, spektrometrii mas, metody wskaźników izotopowych, elektroforezy i innych metod fizycznych i fizykochemicznych. Do wykrywania związków organicznych wykorzystuje się także czyste preparaty enzymatyczne. Zaproponowano nowe metody izolacji i chemicznego oczyszczania produktów przemiany materii mikroorganizmów (adsorpcja i chromatografia na żywicach jonowymiennych, a także metody immunochemiczne polegające na specyficznej adsorpcji określonego produktu, np. enzymu, przez przeciwciała drobnoustrojów). zwierzę powstałe po podaniu tej substancji). Połączenie metod badań cytologicznych i biochemicznych doprowadziło do powstania morfologii funkcjonalnej mikroorganizmów. Za pomocą mikroskopu elektronowego możliwe stało się badanie subtelnych cech struktury błon cytoplazmatycznych i rybosomów, ich składu i funkcji (na przykład roli błon cytoplazmatycznych w transporcie różnych substancji czy udziału rybosomów w biosyntezie białek ).

Laboratoria zostały wzbogacone o fermentory o różnej pojemności i konstrukcji. Powszechna stała się ciągła hodowla mikroorganizmów, oparta na stałym dopływie świeżej pożywki i odpływie płynnej kultury. Ustalono, że wraz z rozmnażaniem się komórek (wzrostem kultury) następuje rozwój kultury, czyli związane z wiekiem zmiany w komórkach tworzących kulturę, którym towarzyszą zmiany w ich fizjologii (młode komórki, nawet intensywnie namnażające się, nie są zdolne do syntezy wielu produktów odpadowych, na przykład acetonu, butanolu, antybiotyków wytwarzanych przez starsze kultury). Nowoczesne metody badania fizjologii i biochemii mikroorganizmów pozwoliły rozszyfrować cechy ich metabolizmu energetycznego, szlaki biosyntezy aminokwasów, wielu białek, antybiotyków, niektórych lipidów, hormonów i innych związków, a także ustalić zasady regulacji metabolizmu mikroorganizmów.

3. Związek mikrobiologii z innymi naukami

Mikrobiologia jest w mniejszym lub większym stopniu powiązana z innymi naukami: morfologią i systematyką roślin niższych i zwierząt (mykologia, algologia, protistologia), fizjologią roślin, biochemią, biofizyką, genetyką, teorią ewolucji, biologią molekularną, chemią organiczną, agrochemią, gleboznawstwo, biogeochemia , hydrobiologia, technologia chemiczna i mikrobiologiczna itp. Mikroorganizmy służą jako ulubione obiekty badań przy rozwiązywaniu ogólnych problemów biochemii i genetyki (patrz Genetyka mikroorganizmów, Genetyka molekularna). Tak więc za pomocą mutantów, które utraciły zdolność do przeprowadzania jednego z etapów biosyntezy dowolnej substancji, rozszyfrowano mechanizmy powstawania wielu naturalnych związków (na przykład aminokwasów lizyny, argininy itp.). . Badanie mechanizmu molekularnego wiązania azotu w celu odtworzenia go na skalę przemysłową ma na celu poszukiwanie katalizatorów podobnych do tych, które w łagodnych warunkach dokonują wiązania azotu w komórkach bakteryjnych. Mikrobiologia i chemia nieustannie rywalizują w wyborze najbardziej ekonomicznych dróg syntezy różnych substancji organicznych. Szereg substancji, które wcześniej otrzymywano mikrobiologicznie, obecnie wytwarza się w oparciu o syntezę czysto chemiczną (alkohole etylowe i butylowe, aceton, metionina, antybiotyk chloramfenikol itp.). Niektóre syntezy przeprowadza się zarówno chemicznie, jak i mikrobiologicznie (witamina B2, lizyna itp.). Wiele gałęzi przemysłu łączy metody mikrobiologiczne i chemiczne (penicylina, hormony steroidowe, witamina C itp.). Wreszcie istnieją produkty i preparaty, które dotychczas można było otrzymać jedynie na drodze syntezy mikrobiologicznej (wiele antybiotyków o złożonej strukturze, enzymy, lipidy, białko paszowe itp.).

4. Praktyczne znaczenie mikrobiologii

Mikroorganizmy, aktywnie uczestnicząc w obiegu substancji w przyrodzie, odgrywają istotną rolę w żyzności gleby, produktywności zbiorników oraz tworzeniu i niszczeniu złóż minerałów. Szczególnie istotna jest zdolność mikroorganizmów do mineralizacji szczątków organicznych zwierząt i roślin. Coraz szersze wykorzystanie mikroorganizmów w praktyce doprowadziło do powstania przemysłu mikrobiologicznego i znacznego rozszerzenia badań mikrobiologicznych w różnych gałęziach przemysłu i rolnictwa. Wcześniej mikrobiologia techniczna zajmowała się głównie różnymi fermentacjami, a mikroorganizmy wykorzystywano głównie w przemyśle spożywczym. Szybko rozwijają się także nowe obszary mikrobiologii technicznej, które wymagają odmiennego projektowania sprzętowego procesów mikrobiologicznych. Zaczęto hodowlę mikroorganizmów prowadzić w zamkniętych fermentorach o dużej pojemności, udoskonalono metody oddzielania komórek drobnoustrojów od płynu hodowlanego, oddzielania ich od płynu hodowlanego i chemicznego oczyszczania produktów ich przemiany materii. Jedną z pierwszych, która pojawiła się i rozwinęła, była produkcja antybiotyków. Aminokwasy (lizyna, kwas glutaminowy, tryptofan itp.), enzymy, witaminy, a także drożdże paszowe z surowców niejadalnych (zasady siarczynowe, hydrolizaty drewna, torfu i odpadów roślin rolniczych, węglowodory ropy naftowej i gazu ziemnego, fenole lub ścieki zawierające skrobię itp.). Polisacharydy produkowane są na drodze mikrobiologicznej i rozwija się przemysłowa biosynteza lipidów. Gwałtownie wzrosło wykorzystanie mikroorganizmów w rolnictwie. Wzrosła produkcja nawozów bakteryjnych, zwłaszcza nitraginy, przygotowywanej z kultur bakterii brodawkowych wiążących azot w symbiozie z roślinami strączkowymi i stosowanej do porażania nasion roślin strączkowych. Nowy kierunek rolnictwa mikrobiologia związana jest z mikrobiologicznymi metodami zwalczania owadów i ich larw – szkodników rolniczych. rośliny i lasy. Odkryto, że bakterie i grzyby zabijają te szkodniki swoimi toksynami i opanowano produkcję odpowiednich preparatów. Suszone komórki bakterii kwasu mlekowego stosowane są w leczeniu chorób jelit u ludzi i w rolnictwie. Zwierząt.

Podział mikroorganizmów na pożyteczne i szkodliwe jest arbitralny, gdyż ocena rezultatów ich działalności uzależniona jest od warunków, w jakich one zachodzą. Zatem rozkład celulozy przez mikroorganizmy jest ważny i przydatny w szczątkach roślinnych lub podczas trawienia pokarmu w przewodzie pokarmowym (zwierzęta i ludzie nie są w stanie trawić celulozy bez jej wstępnej hydrolizy przez enzym mikrobiologiczny celulazę). Jednocześnie mikroorganizmy rozkładające celulozę niszczą sieci rybackie, liny, karton, papier, książki, tkaniny bawełniane itp. Aby uzyskać białko, mikroorganizmy hoduje się na węglowodorach z ropy naftowej lub gazu ziemnego. Jednocześnie duże ilości ropy naftowej i jej produktów rafinowanych są rozkładane przez mikroorganizmy na polach naftowych lub podczas przechowywania. Nawet mikroorganizmów chorobotwórczych nie można sklasyfikować jako całkowicie szkodliwych, ponieważ... Z nich przygotowuje się szczepionki, które mają chronić zwierzęta lub ludzi przed chorobami. Psucie surowców roślinnych i zwierzęcych, produktów spożywczych, materiałów budowlanych i przemysłowych przez mikroorganizmy doprowadziło do opracowania różnych metod ich konserwacji (niska temperatura, suszenie, sterylizacja, puszkowanie, dodawanie antybiotyków i konserwantów, zakwaszanie itp.). . W innych przypadkach istnieje potrzeba przyspieszenia rozkładu niektórych substancji chemicznych, takich jak pestycydy, w glebie. Rola mikroorganizmów w oczyszczaniu ścieków (mineralizacji substancji zawartych w ściekach) jest ogromna.

5. Mikrobiologia pasz, siana

Zwykłe siano przygotowywane jest ze skoszonej trawy, która ma wilgotność 70-80% i zawiera dużą ilość wolnej wody. Mikroorganizmy wykorzystują tę wodę do swojego rozwoju. W procesie suszenia wolna woda odparowuje i pozostaje związana, niedostępna dla mikroorganizmów.

Gdy wilgotność siana wynosi 12-17%, procesy mikrobiologiczne ulegają zawieszeniu, co zapobiega niszczeniu suszonych roślin. Po wysuszeniu w sianie pozostaje duża liczba epifitów, które znajdują się w stanie anabiotycznym, ponieważ w takim środowisku nie ma warunków do ich rozmnażania. Kiedy woda dostanie się do komina lub stosu, aktywność mikroorganizmów zaczyna się nasilać. Proces charakteryzuje się wzrostem temperatury do 40-50 stopni i więcej.

W tym przypadku następuje śmierć mezofilów, a aktywność mikroorganizmów zaczyna się nasilać. Po 4-5 dniach temperatura wzrasta do 70-80 stopni, następuje zwęglenie, rośliny najpierw stają się brązowe, a następnie czarne. W temperaturze 90 stopni mikroorganizmy przestają działać. Siano brunatne przygotowuje się w następujący sposób: skoszoną i dobrze wysuszoną trawę układa się w małe kopczyki, a następnie w stosy i stosy. Ponieważ masa roślinna nadal zawiera wolną wodę, mikroorganizmy zaczynają się namnażać i wydziela się ciepło, co przyczynia się do wysuszenia roślin.

Senaging to metoda konserwowania suszonych ziół, głównie strączkowych, zbieranych na początku pączkowania. Trawy są koszone i układane w pokosy. Dzień później trawa wysuszona do wilgotności 50-55% jest zbierana, siekana i ładowana do dobrze izolowanych magazynów paszy.

W okopach masę roślinną zagęszcza się, izoluje folią z tworzywa sztucznego, na której umieszcza się słomę, trociny, a następnie ziemię. Sianokaszonka to zielona masa roślinna o niskiej wilgotności, konserwowana pod wpływem suszy fizjologicznej i procesów biochemicznych wywołanych przez mikroorganizmy, gdy znajduje się w pomieszczeniach do przechowywania pasz odizolowanych od tlenu atmosferycznego. Ilość kwasu mlekowego i drobnoustrojów gnilnych w sianokiszonce jest 4-5 razy mniejsza niż w kiszonce.

Maksymalna liczba mikroorganizmów powstaje 15 dnia. Szybkość procesów mikrobiologicznych związana jest z powstawaniem kwasów organicznych. Węglowodany służą jako materiał energetyczny dla zwierząt i mikroorganizmów. Mikroorganizmy przekształcają rozpuszczalne węglowodany w kwasy organiczne i tym samym wyczerpują paszę.

W sianokiszonce w wyniku hydrolizy polisacharydów zwiększa się ilość cukru. Zwiększone ciśnienie osmotyczne hamuje przede wszystkim rozwój drobnoustrojów masłowych, następnie kwasu mlekowego i drobnoustrojów gnilnych. Stwarza to korzystne warunki do rozwoju bakterii kwasu mlekowego. Jednocześnie spada pH, co wraz z ciśnieniem uniemożliwia rozwój bakterii kwasu masłowego, dzięki czemu w sianokiszonce nie ma kwasu masłowego. Drożdżowanie pasz jest mikrobiologiczną metodą przygotowania paszy do karmienia.

Drożdże wzbogacają paszę nie tylko w białko, ale także w witaminy i enzymy. Uprawiane rasy drożdży są hodowane w celach gospodarczych: browarnictwie, pieczeniu i paszy. Drożdże zawierają 48-52% białek, 13-16 węglowodanów, 2-3 tłuszczów, 22-40 BEV, 6-10% popiołu i wiele aminokwasów.

Drożdże do swojego wzrostu i rozwoju potrzebują tlenu, temperatury 25-30 stopni, proces drożdżowy trwa 9-12 godzin. Drożdże rozmnażają się na pokarmach roślinnych bogatych w węglowodany. Paszy dla zwierząt nie należy poddawać fermentacji, gdyż w takich pożywkach szybko rozwijają się mikroorganizmy gnilne.

Drożdżowanie odbywa się w suchym, jasnym i przestronnym pomieszczeniu. 3 sposoby: biszkopt, prosty, starter. Biszkopt: przygotować biszkopt - rozcieńczone sprasowane drożdże 1% wymieszać z paszą (jedną piątą), mieszać co 20 minut przez 6 godzin, następnie dodać resztę paszy, podwoić ilość wody i ponownie wymieszać.

Mieszaninę pozostawia się na kolejne 3 godziny, podczas których przy okresowym mieszaniu pojawiają się drożdże. Bezpieczna metoda polega na zakwaszeniu całej masy paszy jednorazowo. Weź 1% drożdży prasowanych, rozcieńczyć ciepłą wodą, wymieszać z jedzeniem i podwoić ilość wody. Przez 8-10 godzin mieszaninę miesza się co 30 minut.

Metodę starterową stosuje się, gdy drożdży jest mało. Przygotuj starter: 0,5 kg sprasowanych drożdży namnaża się w małej ilości dobrze spulchniającej paszy węglowodanowej w temperaturze 30 stopni przez 5 godzin. Następnie paszę schładza się zalewając ją wrzącą wodą i utrzymuje w temperaturze co najmniej 60 stopni przez 5-6 godzin. Do karmy słodowej dodaje się taką samą ilość wody i połowę startera. Mieszamy, przykrywamy i odstawiamy na 6 godzin w ciepłe miejsce.

Do nowej porcji słodowej paszy dodaje się drugą część startera i robi się to 5-10 razy, po czym przygotowuje się nowy starter podstawowy.

6. Rola mikroorganizmów w przyrodzie i produkcji rolnej

Szerokie rozmieszczenie mikroorganizmów wskazuje na ich ogromną rolę w przyrodzie. Przy ich udziale różne substancje organiczne rozkładają się w glebach i zbiornikach wodnych, determinują obieg substancji i energii w przyrodzie; Od ich działania zależy żyzność gleby, powstawanie węgla, ropy i wielu innych minerałów. Mikroorganizmy biorą udział w wietrzeniu skał i innych procesach naturalnych. Przy najbardziej aktywnym, szerokim udziale mikroorganizmów w przyrodzie, głównie w glebie i hydrosferze, stale zachodzą dwa przeciwstawne procesy: synteza złożonych związków organicznych z substancji mineralnych i odwrotnie, rozkład substancji organicznych na mineralne. Jedność tych przeciwstawnych procesów leży u podstaw biologicznej roli mikroorganizmów w cyklu substancji w przyrodzie.

Spośród różnych procesów przemian substancji w przyrodzie, w których mikroorganizmy biorą czynny udział, obieg azotu, węgla, fosforu, siarki i żelaza ma ogromne znaczenie dla życia roślin, zwierząt i ludzi na Ziemi. Wiele mikroorganizmów wykorzystuje się w produkcji przemysłowej i rolnej. Zatem pieczenie, produkcja fermentowanych produktów mlecznych, winiarstwo, produkcja witamin, enzymów, białek spożywczych i paszowych, kwasów organicznych i wielu substancji stosowanych w rolnictwie, przemyśle i medycynie opiera się na działaniu różnych mikroorganizmów.

Szczególnie istotne jest wykorzystanie mikroorganizmów w produkcji roślinnej i zwierzęcej. Od nich zależy wzbogacanie gleby w azot, zwalczanie szkodników roślin uprawnych za pomocą preparatów mikrobiologicznych, właściwe przygotowanie i przechowywanie pasz, tworzenie białka paszowego, antybiotyków i substancji pochodzenia mikrobiologicznego do żywienia zwierząt. Mikroorganizmy pozytywnie wpływają na procesy rozkładu substancji pochodzenia nienaturalnego – ksenobiotyków, sztucznie syntetyzowanych, przedostających się do gleb i zbiorników wodnych oraz zanieczyszczających je.

Oprócz pożytecznych mikroorganizmów istnieje duża grupa tzw. patogennych, czyli chorobotwórczych, mikroorganizmów wywołujących różne choroby zwierząt gospodarskich, roślin, owadów i ludzi. Niektóre mikroorganizmy powodują szkody w produktach rolnych, prowadzą do zubożenia gleby w azot, powodują zanieczyszczenie zbiorników wodnych i gromadzenie się substancji toksycznych (na przykład toksyn mikrobiologicznych). W wyniku ich życiowej działalności powstają epidemie chorób zakaźnych u ludzi i zwierząt, co wpływa na rozwój gospodarki i sił wytwórczych społeczeństwa. Najnowsze dane naukowe nie tylko znacząco poszerzyły wiedzę o mikroorganizmach glebowych i procesach, jakie powodują w środowisku, ale także umożliwiły utworzenie nowych sektorów przemysłu i produkcji rolnej.

Odkryto na przykład antybiotyki wydzielane przez mikroorganizmy glebowe i wykazano możliwość ich wykorzystania w leczeniu ludzi, zwierząt i roślin, a także do przechowywania produktów rolnych. Odkryto zdolność mikroorganizmów glebowych do tworzenia substancji biologicznie czynnych: witamin, aminokwasów, stymulatorów wzrostu roślin - substancji wzrostowych itp. Znaleziono sposoby wykorzystania białek mikroorganizmów do karmienia zwierząt hodowlanych. Wyodrębniono preparaty mikrobiologiczne, które poprawiają dostarczanie azotu z powietrza do gleby. Odkrycie nowych metod otrzymywania dziedzicznie zmodyfikowanych form pożytecznych mikroorganizmów umożliwiło szerzej zastosowanie mikroorganizmów w produkcji rolnej, przemysłowej, a także w medycynie.

Szczególnie obiecujący jest rozwój inżynierii genetycznej. Jej osiągnięcia zapewniły rozwój biotechnologii, pojawienie się wysoce produktywnych mikroorganizmów syntetyzujących białka, enzymy, witaminy, antybiotyki, substancje wzrostowe i inne produkty niezbędne w hodowli zwierząt i produkcji roślinnej. Ludzkość od tysiącleci zawsze miała kontakt z mikroorganizmami, nawet nie zdając sobie z tego sprawy.

Od niepamiętnych czasów ludzie obserwowali fermentację ciasta, przygotowywanie napojów alkoholowych, fermentowanie mleka, wytwarzanie serów i zapadanie na różne choroby, w tym epidemiczne. Jednak do połowy ubiegłego wieku nikt nawet nie wyobrażał sobie, że różnego rodzaju procesy fermentacyjne i choroby mogą być konsekwencją działalności znikomych stworzeń.

Wniosek

Na podstawie pewnych faktów można założyć, że badania wirusologiczne pozostaną główną siłą napędową mikrobiologii co najmniej przez najbliższe trzydzieści, pięćdziesiąt lat. Obecny stan tych dynamicznie rozwijających się badań sugeruje, że postęp w doskonaleniu i przyspieszaniu procesów diagnostycznych chorób wirusowych, tak ważnych dla doraźnych i konkretnych działań terapeutycznych, będzie nadal osiągany.

Dlaczego natychmiastowa interwencja jest tak ważna? Tak, ponieważ gdy tylko wirus zacznie namnażać się w komórkach i wywoła w organizmie pacjenta charakterystyczne objawy choroby, wprowadzenie jakichkolwiek leków nie będzie już w stanie osiągnąć pełnego sukcesu.

W związku z rozwojem diagnostyki niewątpliwie szybciej powstaną nowe „generacje” leków, bardziej „dopasowanych” do danej choroby. Przy ich tworzeniu będą opierać się na znajomości biologii molekularnej reprodukcji niektórych typów wirusów, a także specyficznych właściwościach biochemicznych różnych typów komórek (komórek nerwowych, wątroby itp.).

Z dużym prawdopodobieństwem można spodziewać się znacznego poszerzenia i pogłębienia wiedzy na temat wirusowego pochodzenia wielu zmian w ośrodkowym układzie nerwowym, które mają charakter zwyrodnieniowy, na które cierpi wiele osób. Niewątpliwie lista chorób wywoływanych przez wirusy lub tych, w których wirus odgrywa dominującą rolę wraz z innymi czynnikami, znacznie się powiększy.

Przyspieszony i coraz bardziej efektywny postęp badań nad chorobami zakaźnymi w epoce nowożytnej można zilustrować wieloma przekonującymi faktami. Od 1880 do 1950 roku nowe odkrycia gromadziły się stosunkowo powoli, chociaż w ciągu tych 70 lat dokonano wielu ważnych obserwacji. W kolejnym okresie wirusologia zaczęła się rozwijać w znacznie szybszym tempie dzięki zastosowaniu nowych podejść i technik naukowych.

Wirusolodzy uzyskali mniej więcej pełny obraz budowy wirusów oraz informacje o mechanizmie infekcji komórek przez wirusa. Duży postęp można zaobserwować w badaniach infekcji wirusowych na poziomie molekularnym, dlatego też można spodziewać się sukcesu w poszukiwaniu nowych substancji przeciwwirusowych. Jest tu już kilka zachęcających faktów, w tym nowotwory pochodzenia wirusowego.

Dzięki staraniom Światowej Organizacji Zdrowia oraz intensywnemu rozwojowi medycyny w wielu krajach świata udoskonalono system nadzoru wirusologicznego i epidemiologicznego w celu eliminacji masowych infekcji wirusowych, a także identyfikacji chorób zakaźnych, które wcześniej nie były wykrywane w tych obszarach. Służba medyczna rygorystycznie kontroluje transport pasażerski i towarowy, międzynarodowy i międzykontynentalny, aby zapobiec „importowi” infekcji z innych krajów nie tylko przez pasażerów i załogę, ale także przewożone zwierzęta, a nawet rośliny. Poszukiwania ewentualnych ognisk chorób zakaźnych prowadzone są w najodleglejszych zakątkach naszej planety, a wysokospecjalistyczne zespoły służby zdrowia przenikają do krajów rozwijających się, gdzie w niedawnej przeszłości trudno było nawet myśleć o eliminacji chorób zakaźnych. W czasach intensywnego korzystania z transportu i ożywionej wymiany towarów nie można lekceważyć powagi „lokalnych” infekcji. Dziś taka infekcja, która występuje w jednym kraju, dzięki szybkiemu transportowi może ujawnić się w miejscu oddalonym o setki i tysiące kilometrów od pierwotnego ogniska.

Wykaz używanej literatury

1. Osiągnięcia mikrobiologii radzieckiej, Mikrobiologia, 1989; Mikrobiologia, Podstawy mikrobiologii, przeł. z języka angielskiego, Mikrobiologia, 1995;

2. Rabotnova I.L., Mikrobiologia ogólna, Mikrobiologia, 1966; „Mikrobiologia”, 1987, t. 36, t. 6;

3. Meynell J., Meynell E., Mikrobiologia eksperymentalna, przeł. z języka angielskiego, Mikrobiologia, 1967;

4. Schlegel G., Mikrobiologia ogólna, przeł. z języka niemieckiego, Mikrobiologia, 1972.

Opublikowano na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Rola mikroorganizmów w obiegu azotu, wodoru, tlenu, siarki, węgla i fosforu w przyrodzie. Różne typy życia bakteryjnego oparte na zastosowaniu związków różnych substancji chemicznych. Rola mikroorganizmów w ewolucji życia na Ziemi.

streszczenie, dodano 28.01.2010


Rola mikroorganizmów w obiegu węgla w przyrodzie. Odżywianie węglem i azotem prokariotów o różnych typach życia. Znaczenie mikroorganizmów w procesach geologicznych. Rodzaje mikroflory glebowej: zymogeniczna, autochtoniczna, oligotroficzna i autotroficzna.

prezentacja, dodano 18.12.2013


Charakterystyka głównych wskaźników mikroflory gleby, wody, powietrza, organizmu człowieka i surowców roślinnych. Rola mikroorganizmów w obiegu substancji w przyrodzie. Wpływ czynników środowiskowych na mikroorganizmy. Cele i zadania mikrobiologii sanitarnej.

streszczenie, dodano 12.06.2011


Właściwości mikroorganizmów prokariotycznych. Metody oznaczania ruchliwości bakterii. Udział mikroorganizmów w obiegu azotu w przyrodzie. Prawidłowa i nieprawidłowa mikroflora mleka. Hodowla mikroorganizmów beztlenowych w warunkach laboratoryjnych.

ściągawka, dodana 05.04.2009


Rola drobnoustrojów w przyrodzie i życiu człowieka. Zastosowanie procesów mikrobiologicznych w przemyśle i rolnictwie. Higiena osobista pracowników gastronomii. Budowa i istota procesów trawiennych. Drogi zarażenia przez robaki.

test, dodano 23.02.2009


Historia rozwoju mikrobiologii, zadania i powiązania z innymi naukami. Rola drobnoustrojów w gospodarce narodowej i patologii zwierząt. Badanie pleśni i drożdży. Mikroflora zwierząt, gleby i paszy. Pojęcie i znaczenie antybiotyków, sterylizacji i pasteryzacji.

ściągawka, dodana 05.04.2014


Udział mikroorganizmów w cyklach biogeochemicznych związków węgla, azotu, siarki, w procesach geologicznych. Warunki życia mikroorganizmów w glebie i wodzie. Wykorzystanie wiedzy o aktywności biogeochemicznej mikroorganizmów na lekcjach biologii.

praca na kursie, dodano 02.02.2011


Wzorce ilościowej i jakościowej zawartości mikroorganizmów w zbiornikach słodkowodnych w zależności od różnych czynników. Przedostanie się drobnoustrojów chorobotwórczych do wody i ich przeżycie w środowisku wodnym. Pojęcie mikroorganizmów wskaźnikowych sanitarnych.

praca na kursie, dodano 28.11.2011


Normy mikrobiologiczne wody pitnej i metody jej oczyszczania. Charakterystyka bakteriofagów jelitowych, ich znaczenie jako mikroorganizmów wskaźnikowych sanitarnych. Poważne infekcje przenoszone przez żywność. Wpływ suszenia i zamrażania produktów rybnych na mikroorganizmy.

test, dodano 08.06.2015


Gleba jako siedlisko i główne czynniki edaficzne, ocena jej roli i znaczenia w życiu organizmów żywych. Rozmieszczenie zwierząt w glebie, stosunek roślin do niej. Rola mikroorganizmów, roślin i zwierząt w procesach glebotwórczych.