Микрофлора воды

Вода – естественная, благоприятная среда для микроорганизмы. Больше в прибрежной зоне и на поверхности, меньше – вдали от берега и на глубине. Количество зависит от содержания органических веществ (источников питания), температуры, освещенности, расположения (вблизи населенных пунктов больше) и др. факторов. Наименее загрязнены атмосферные и поземные воды, наиболее – непроточные мелкие водоемы. Микроорганизмы попадают из почвы, воздуха, со сточными водами.

Микрофлора является составной частью биоценозов, которые делятся в зависимости от глубины на:

· нейстон – организмы на поверхности воды;

· планктон – в толще воды;

· бентос – на дне.

В поверхностной зоне преобладают микроорганизмы, способные находиться во взвешенном состоянии: клетки, имеющие жгутики, простеки, прикрепительные диски, газовые вакуоли, очень маленькие размеры. Из способов метаболизма преобладают фототрофия, метилотрофия и нитрификация.

Вся толща водной массы поделена на ряд зон: подзона фотосинтеза, подзоны продукции биомассы гетеротрофных и хемолитотрофных микроорганизмов, подзона деструкции органического вещества, подзона термоклина.

В поверхностном слое ила обитают прикрепленные или скользящие микроорганизмы, относящиеся к микроаэрофилам или факультативным анаэробам, ниже располагаются анаэробы, сульфатредукторы и метаногены.

Микробиологическую загрязненность (обсеменение) воды выражают сапробностью и делят весь объем водоема на 3 зоны:

- полисапробная зона характеризуется развитием микробиоценозов в сильнозагрязненной воде, с большим количеством органических веществ, кислород быстро поглощается, создаются анаэробные условия для разложения органики с образованием метана, меркаптанов, сероводорода, вода имеет неприятный запах, в 1 мл содержится миллионы микроорганизмов, в т.ч. много кишечной палочки, возможно присутствие и патогенных;

- мезосапробная зона – органики меньше, идут процессы окисления и нитрификации, кол-во кишечной палочки меньше, в 1 мл не более 100 тыс микроорганизмов;

- олигосапробная зона – органика почти полостью минерализована, процесс очищения воды на стадии завершения, в 1 мл – десятки или сотни микроорганизмов, кишечной палочки мало.

Вода способна к естественному самоочищению под влиянием физических (оседание, солнечный свет), химических (реакции минерализации) и биологических процессов (микроорганизмы переваривают органику, затем друг друга)

Видовой состав: бактерии – автотрофы и гетеротрофы, бактериофаги, простейшие, плесневые грибы, все типы взаимоотношений (инфузория способна поглотить за 1 ч 30 тысяч бактерий, после отмирания используется бактериями), благодаря чему поддерживается равновесие биогеоценозов в гидросфере. В загрязненной воде могут быть возбудители инфекционных заболеваний.

Сточные воды предприятий пищевой промышленности образуются при мойке технологического оборудования, трубопроводов, тары, сбросе вторичного сырья. Для очистки необходимо устраивать специальные биологические станции, пруды, фильтры. Биологическая очистка основана на использовании активного ила, в состав которого входят бактерии, инфузории, нитчатые водоросли, молочнокислые и др., обеспечивающие распад всех веществ сточных вод.

Вода, используемая в производстве пищевых продуктов, должна отвечать требованиям СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Нормы по микробиологическим показателям воды, которая может использоваться в пищевых и биотехнологических производствах, приведены в таблице 17.1.

Таблица 17.1 – Нормы для воды питьевой из централизованной системы водоснабжения

Микробиологический показатель	Норма
Общее микробное число, КОЕ/1см3	Не более 50
Термотолерантные колиформные бактерии*	Не допускаются в 100 мл
Общие колиформные (БКГП)*	Не допускаются в 100 мл
Колифаги, число бляшкообразующих единиц (БОЕ)**	Не допускаются в 100 мл
Споры сульфитредуцирующих клостридий***	Не допускаются в 20 мл

*при определении проводится трехкратное исследование по 100 мл отобранных проб воды

**определение проводится только в системах снабжения из поверхностных источников

***определение проводится при оценке эффективности технологии обработки воды

17.4 Микрофлора воздуха

Наличие микроорганизмов в воздухе впервые доказал Пастер. В целом условия неблагоприятные. Микроорганизмы неравномерно распределены в атмосфере: больше, где пыль, грязь, темно, влажно (в воздухе помещений от нескольких тысяч до десятков тысяч клеток в 1 м³; в лесах, горах, над морями почти нет), в нижних слоях у поверхности земли, отдельные клетки высеваются и из стратосферы – пигментообразующие, устойчивые к ультрафиолетовому облучению.

Видовой состав: устойчивые к высыханию кокки, плесени, споры.

Санитарно-показательными микроорганизмами воздуха принято считать постоянных обитателей верхних дыхательных путей человека – условно патогенных стрептококков и стафилококков. Нормируется общее микробное число, количество клеток плесеней и дрожжей (могут вызывать пороки продуктов пищевой и биотехнологической промышленности). Способы очистки:

- физические (вентиляция, фильтрация, УФ – облучение);

- химические (дезинфекция, дезпрепараты должны быть безвредными для людей, не вызывать порчу оборудования, сырья и продуктов);

- комбинированные.

В пищевой и биотехнологической промышленности в воздухе производственных помещений определяют общее количество бактерий (КМА), количество дрожжей (Др) и плесеней (Пл) не реже одного раза в месяц.

Примерные микробиологические показатели оценки воздуха седиментационным методом (методом осаждения микробов на поверхность среды в чашках Петри) приведены в таблице 17.2.

Таблица 17.2 - Оценка воздуха по микробиологическим показателям

Объект анализа	Оценка
отлично	хорошо	удовлетворительно
Количество колоний, выросших в чашке Петри (осаждение в течение 5 мин)
КМА	Пл	Др	КМА	Пл	Др	КМА	Пл	Др
Воздух цеховых помещений	До 20	-	-	20-50	До 5	До 5	50-70	До 5	До 5
Воздух остальных помещений	До 30	До 5	-	30-70	5-10	До 5	70-100	До 15	5-10

17.5. Микрофлора животных.

Микрофлора животных – это эволюционное приспособление, микроорганизмы постоянно живут на коже и на всех слизистых оболочках животных:

- на коже в норме на 1 см² обнаруживается около 80000 микроорганизмов, в основном кокковые формы – микрококки, стрептококки, стафилококки, сарцины, грибы, встречаются условно-патогенные и патогенные формы, вызывающие кожные, воспалительные и др. заболевания;

- в ротовой полости (очень разнообразная),

- в дыхательных путях меньше, т.к. задерживается на слизистых носа и рта;

- в желудке (относительно мало из-за бактерицидного действия желудочного сока, но обнаружены микроорганизмы, выдерживающие кислотность - хеликобактер);

- в кишечнике (в тонком – незначительное количество, только устойчивые к желчи энтерококки, кишечные и споровые палочки, в толстом – огромное количество, несколько млрд клеток в 1 г фекалий, идентифицировано около 400 видов, у грудных детей болеее 95% бифидобактерии - часть защитных систем, у взрослых – бактероиды, анаэробные стрептококки, бифидобактерии, энтерококки, кишечная палочка, лактобациллы, клостридии, палочки протея, псейдомоны и др).

Особую роль микрофлора играет у жвачных животных – в рубце молочнокислые, целлюлозоразлагающие инфузории (синтезирующие белок из неорганических соединений азота), бифидобактерии – образование аминокислот, витаминов, биологически активных веществ, защита через подавление гнилостной микрофлоры, патогенной, укрепление иммунитета.

Многие виды микроорганизмов могут оказывать как положительное, так и отрицательное действие на состояние здоровья животных и человека, бифидобактерии и лактобациллы – положительное (пробиотики). Если микробиоценозы разрушаются, развивается дисбактериоз, возникают различные болезни (особенно опасны для молодяка сельскохозяйственных животных и детей).

Руки работников пищевых и биотехнологических предприятий контролируют без предварительного предупреждения перед началом работы. Смыв с рук делают тампоном, смоченным в стерильной воде, обтирая поверхности обеих рук. В смывах не должны обнаруживаться БГКП.

17.6. Микрофлора растений

Различают микрофлору зоны корня (в том числе симбиотические азотфиксаторы – клубеньковые бактерии) и микрофлору надземной части (эпифитная) – некоторые плесени, бактерии, живут за счет выделений тканей, при хранении фруктов, овощей, зерна, муки и продуктов из них могут вызывать гниение при благоприятных условиях, и паразитирующие – приносящие вред, разрушая растение, выделяют токсины, опасные для человека (спорынья, фузариоз).

Среди представителей эпифитной микрофлоры чаще всего встречаются: неспоровые палочки Bacterium herbicola, Pseudomonas fluorescens, молочнокислые, дрожжи, плесени, спорообразующие, в т.ч. маслянокислые, целлюлозные, термофильные.

Как поверхностные, так и внутренние структуры растения могут служить средой обитания для микроорганизмов, предоставляя им пространство для роста, возможность пепемещения и распространения вместе с частями растений, защиту от внешних воздействий. Установлено, что растения могут оказывать направленное влияние на микробную ассоциацию, выделяя вещества – аттрактанты или репелленты. Полезная микрофлора, в свою очередь, способна не только обеспечивать растения соединениями фосфора и азота (прикорневые микроорганизмы), но и защищать их от фитопатогенных микроорганизмов, выделяя антимикробные вещества.

17.7 Роль микроорганизмов в круговороте веществ

Круговорот – цикл различных превращений веществ, благодаря которому их запасы в природе не истощаются и являются неисчерпаемыми. Микроорганизмы играют огромную роль в круговороте веществ.

Наиболее важное значение – круговорот азота и углерода.

Круговорот азота включает 3 основных процесса:

- усвоение атмосферного азота азотфиксирующими бактериями, 2 группы – свободноживущие (из родов Clostrudium и Azobacter) и клубеньковые, обитающие на корнях бобовых растений (Rhizobium), способны использовать атмосферный азот для синтеза белка;

- восстановление азота, включающее процессы аммонификации (разложение белка под воздействием гнилостных микроорганизмы, при полном разложении образуется аммиак, углекислый газ, вода, сероводород, при неполном – различные органические кислоты, спирт, амины, особенно энергично эти процессы протекают в верхних слоях почвы); и окисление аммиака (нитрификация) до солей азотистой (нитрозные бактерии родов Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira), затем азотной кислот (нитратные бактерии Nitrobacter), которые могут усваиваться растениями;

- денитрификации – восстановление нитратов до нитритов, аммиака и молекулярного азота, роды Pseudomonas, Azobacter.

Круговорот углерода включает следующие основные этапы: атмосферный СО₂ усваивается растениями и автотрофными бактериями, образуются органические вещества, которые используются другими организмами, гетеротрофами по цепи питания.После отмирания органика разлагается при активном участии микроорганизмов-сапрофитов. Возвращение СО₂ в атмосферу происходит при окислении органики в аэробных и анаэробных условиях.