По микробиологии, физиологии и гигиене питания

ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

И.А.ХМЕЛЕВСКАЯ

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

ПО МИКРОБИОЛОГИИ, ФИЗИОЛОГИИ И ГИГИЕНЕ ПИТАНИЯ

Учебно-методическое пособие

к проведению занятий

для студентов 3 курса

Псков 2016

Тема 1. «ПОНЯТИЕ О МИКРОБИОЛОГИИ»

1. Заполните таблицу 1, используя учебный материал:

Таблица 1.

Вклад ученых в развитие микробиологии

№	Ф.И.О.	Основные научные открытия и изобретения
1.	Антоний Левенгук
2.	Луи Пастер
3.	Роберт Кох
4.	И.И. Мечников
5.	С.В. Виноградский
6.	Д.И. Ивановский

1. Ответьте на вопросы.

Микробиология – это наука, изучающая

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

К микроорганизмам относятся

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Что такое бактерии?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Какую форму имеют бактерии? Определите формы бактерий, изображенных на рисунке 1.

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

по микробиологии, физиологии и гигиене питания - student2.ru

Рис. 1. Формы бактерий.

Исследование живых клеток микроорганизмов методами раздавленной и висячей капли

Оба метода применяют для выявления подвижности клеток микроорганизмов, наблюдения за размножением, образованием и прорастанием спор, установления реакции микроорганизмов на химические и физические факторы, изучения размеров клеток и др.

Препараты микроскопируют, слегка затемняя поле зрения; конденсор немного опускают, поступление света регулируют вогнутым зеркалом. Вначале пользуются малым увеличением— объектив 8х, затем устанавливают объектив 40х.

В случае использования метода раздавленной каплина чистое предметное стекло наносят каплю культуры и накрывают каплю покровным стеклом так, чтобы под ним не образовывались пузырьки воздуха. Стеклянной палочкойприжимают покровное стекло к предметному и удаляют избыток воды фильтровальной бумагой, поднося ее к краям покровного стекла.Метод удобен для исследования подвижности бактериальных клеток, атакже просмотра крупных объектов — микроскопических грибов, дрожжей.

Для длительных наблюдений за клетками микроорганизмов применяют метод висячей капли.Для него требуется специальное предметное стекло с лункой посередине. На стерильное покровное стекло наносят иглой суспензию микроорганизмов, выращенныхв жидкой питательной среде. Покровное стекло переворачивают и помешают на стерильное предметное стекло с лункой так, чтобы капля свободно свисала в лунку. Для герметичности края лунки смазывают вазелином.

!!! Приготовьте препараты микроорганизмов с использованием раздавленной и висячей капли. Рассмотрите в микроскоп и зарисуйте исследованные формы микроорганизмов.

Тема 2.

«ФИЗИОЛОГИЯ МИКРОБОВ. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА МИКРООРГАНИЗМЫ»

По способу питания микробы делятся на:

____________________ – усваивают углерод и азот из неорганических соединений.

____________________– усваивают готовые органические соединения мертвой природы (гнилостные бактерии, плесневые грибы, дрожжи).

_____________________ – нуждаются в сложных органических соединениях живых организмов (болезнетворные микробы).

Вставьте пропущенные слова в данный текст:

Микробы широко распространены в природе: в воде, ___________, воздухе, которые являются очагами деятельности разнообразной микрофлоры.

Самой благоприятной средой для развития микробов является___________________.

В пищевой промышленности чаще всего используют в бактерицидных целях: ____________________.

Действие высоких температур на микроорганизмы положено в основу_________________.

Учет численности КОЕ в воде и других жидкостях

Число микроорганизмов в воде, навозной жиже, огуречном рассоле и других жидких субстратах можно определять различными методами. Если исследование ведут, пользуясь методом питательных пластин, то сначала воду и другие исследуемые жидкости 3 мин хорошо взбалтывают. Затем берут стерильной пипеткой 1 мл жидкости и вносят ее в 99 мл стерильной водопроводной воды. Это — исходное разбавление субстрата в 100 раз. Другой стерильной пипеткой набирают 10 мл исходного разведения и вносят в 90 мл воды, взбалтывают 5 мин и далее готовят методом разведения разные концентрации исследуемой жидкости и определяют число КОЕ в 1 мл.

Тема 3.

«МИКРОБИОЛОГИЯ ОСНОВНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ»

Используя учебный материал, заполните таблицу 6:

Таблица 6.

Микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов

№	Пищевые продукты	Названия микроорганизмов	Результат деятельности микроорганизмов
1.	Мясо и мясопродукты




2.	Рыба и рыбные продукты





	Баночные консервы

4.	Молоко и молочные продукты



5.	Зернопродукты и хлеб







6.	Овощи, плоды и ягоды

Читая утверждения, впишите в таблицу 7 комментарий «ДА» или «НЕТ».

Таблица 7.

№	Утверждение	Комментарий
1.	На мясе размножаются микробы в процессе убоя скота и разделки туш
2.	Мясо может приобретать синюшный цвет в результате порчи
3.	Мясо птицы сальмонеллами не заражается
4.	На колбасных изделиях появляются микроорганизмы в результате нарушения процесса производства
5.	Процесс замораживания замедляет развитие микробов на поверхности рыбы
6.	Продукты моря (ракообразные, головоногие, двустворчатые) не могут подвергаться обсеменению микробами
7.	Баночные консервы не поражаются микробами, если соблюдать санитарно-гигиенические условия

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение — это процесс превращения углеводов, вызываемый дрожжами, некоторыми видами бактерий (Zymomonas mobilis, Sarcina ventriculi и др.) и отдельными представителями мукоровых грибов. Однако практическое значение имеет лишь спиртовое брожение, осуществляемое дрожжами.

Дрожжи встречаются на поверхности растений, плодов, ягод, зерна, в воздухе, почве. Это одноклеточные, неподвижные организмы диаметром 8—15 мкм (для сравнения: диаметр бактериальной клетки 0,5—0,7 мкм). Клетки дрожжей округлой, овальной или несколько удлиненной формы, содержат хорошо заметное под микроскопом ядро.

Дрожжи сбраживают углеводы (моно- и дисахариды) с образованием этилового спирта по схеме:

С₆Н₁₂О₆ = 2СН₃СН₂ОН + 2СО₂

Дрожжи лучше развиваются при рН 4—6, устойчивы к высоким концентрациям сахара (до 70%) и спирта (до 14%).

Спиртовое брожение лежит в основе виноделия, пивоварения. В хлебопекарной промышленности дрожжи выполняют роль биологических разрыхлителей теста: при брожении и дыхании образуется диоксид углерода СО₂, благодаря чему увеличиваютсяобъем теста при выпечке и пористость хлеба. Большинство видов культурных дрожжей, используемых в бродильных производствах, принадлежит к роду Saccharomyces.

Постановка опыта. Для изучения спиртового брожения используют раствор сахарозы. Опыт ставят в нестерильных условиях, однако благодаря учету избирательных потребностей возбудителей спиртового брожения в среде будут развиваться преимущественно дрожжи, при этом жизнедеятельность других групп организмов будет подавлена.

Раствор сахарозы наливают в плоскодонную колбу на 100—200 мл и вносят туда около 0.5 г прессованных или шепотку сухих дрожжей. Колбу закрывают пробкой, в которую вставлена газоотводнаятрубка, один конец которой входит в колбу, а другой — в пробирку с баритовой водой. Выделяющийся углекислый газ определяют по помутнению баритовой воды:

Ba(OH)₂ + CO₂ = BaCO₃↓ + H₂O

Образующийся этиловый спирт обнаруживают с помощью качественной реакции: 3 мл бродильной жидкости помещают в пробирку, добавляют несколько капель концентрированной H₂SO₄ и небольшой кристаллик K₂Cr₂O₇. При нагревании среда зеленеет и появляется запах уксусного альдегида:

С₂Н₅ОН + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄→ СН₃СНО + Cr₂(SO₄)₃+ K₂SO₄ + H₂O

Выводы………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Микроскопирование дрожжей. Познакомиться с морфологией дрожжей можно при исследовании препарата с использованием метода раздавленной капли. Рассмотрите и зарисуйте клетки дрожжей.

Молочнокислое брожение

Молочнокислые бактерии можно разделить на группы:

гомоферментитивные, образующие из сахара в основном одну молочную кислоту

С₆Н₁₂О₆ = 2СН₃СН(ОН)СООН

гетероферментативные. образующие наряду с молочной кислотой значительные количества побочных продуктов

C_f₎H_l₂O₆ =CH₃CHOHCOOH + СН₃СООН + СН₃СН₂ОН

При изучении молочнокислого брожения лучшая питательнаясреда — молоко. В нем есть все необходимые для развития молочнокислых бактерий элементы. В такой среде мог развиваться и другие бактерии (гнилостные, маслянокислые), но молочная кислота быстро подавляет их рост.

Микроскопирование молочнокислых бактерий.

Для микроскопических наблюдений за молочнокислыми бактериями готовят препарат из сыворотки прокисшего молока. Фиксированный препарат окрашивают метиленовым синим 2—3 мин, промывают водой, высушивают и микроскопируют. На препарате преобладают мелкие округлые клетки Lactococcus lactis, соединенные в короткие цепочки. Эта бактерия — возбудитель естественного скисания молока в средних широтах. Оптимальная температура для ее развития — 30 °С. Она способствует накоплению в молоке до 1% молочной кислоты.

Нередко на препарате видны разных размеров тонкие палочки обычно правильной формы рода Lactobacillus.

Для наблюдения за гетероферментативными молочнокислыми бактериями используют капустный рассол. В квашеной капусте преобладают тонкие, хорошо прокрашивающиеся палочки L. plantarum.

Рассмотрите и зарисуйте гомо- и гетероферментативные молочнокислые бактерии.

Определение кислотности молока.

Кислотность молока выражают в градусах Тернера (Т) или процентах молочной кислоты. Так, 1 Т соответствует 1 мл 0,1 н. раствора шелочи, пошедшей на титрование 100 мл молока. Чтобы выразить кислотность в процентах молочной кислоты, количество 0,1 н. раствора NaOH (в мл), потраченное на титрование 100 мл молока, умножают на 0,009, так как 1 мл 0.1 н. NaOH нейтрализует эквивалентное количество молочной кислоты. Молекулярная масса молочной кислоты составляет 90. Для приготовления 1 л I н. раствора требуется 90 г кислоты. В 1л 0,1 н. раствора содержится 9 г, а в 1 мл — 0,009 г молочной кислоты.

Определите начальную кислотность молока титрованием 0,1 н. раствором NaOH. Для этого возьмите 10 мл молока, добавьте 20 мл дистиллированной воды и 1-2 кали фенолфталеина. Титруйте 0,1 н раствором NaOH до появления бледно-розовой окраски, не исчезающей в течение 30 секунд. То же самое проделайте с прокисшим молоком или кефиром объемом 1 мл.

Выводы………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Проба на редуктазу.

В молоке содержатся различные ферменты, в том числе редуктаза , котораянакапливается в молоке, главным образом, при размножении в нем микроорганизмов. Поэтому количество ее в молоке — показатель его бактериальнойобсемененности. Обнаруживается редуктаза по обесцвечиванию красителя — метиленового синего.

При редуктазной пробе сметиленовым синимдобавляют реактив в молоко, отчего оно окрашивается в синий цвет. Редуктаза восстанавливает метиленовый синий, переводя его в бесцветную лейкоформу. Поэтому в присутствии редуктазы молоко, окрашенное метиленовым синим, обесцвечивается.

Свеженадоенное молоко восстанавливает метиленовый синий медленно, с увеличением числа бактерий в молоке скорость восстановления возрастает. По скорости восстановления в молоке метиленового синего можно примерно определить численность бактерий и степень загрязнения молока. Однако строгой зависимости между числом бактерий в молоке и временем обесцвечивания в нем метиленового синего нет, так как каждый вид бактерий выделяет определенное, неодинаковое количество редуктазы.

Для постановки опыта в чистую пробирку наливают несколько капель раствора метиленового синего и 10 мл исследуемого молока, предварительно нагретого до 38—40 °С. После перемешивания пробирку ставят в водяную баню при 40°С (указанная температура оптимальна для редуктазы) и наблюдают за обесцвечиванием. Проба на редуктазу считается законченной, когда наступает полное обесцвечивание молока. Параллельно ставят опыт с молоком, подвергнутым пастеризации.

Зарисуйте происходящее в исследуемых пробах молока на редуктазу.

Белки

1.Белки - это биополимеры, мономерами которых являются ____________________.

В организме белки выполняют функции:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Недостаток белков в организме приводит к

_______________________________________________________________________________

2. Приведите существующие классификации белков.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Что понимают под положительным и отрицательным азотистым балансом?

Соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей и выделенного из него называется азотистым балансом.

Азотистое равновесие – состояние организма, при котором количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма.

Положительный азотистый баланс – это состояние организма, при котором поступление азота превышает его выделение (наблюдается быстрый мышечный рост).

Отрицательный азотистый баланс - состояние организма, при котором количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего азота (потеря массы тела).

4.Перечислите незаменимые аминокислоты

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.Какие продукты питания содержат незаменимые аминокислоты в сбалансированном для человека виде?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.Какие существуют рекомендации по включению в рацион питания белков животного и растительного происхождения?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Изучение свойств белков.

1) При действии концентрированных растворов нейтральных солей, например, NaCl, (NH₄)₂SO₄, происходит высаливание белка (обратимая денатурация). Чтобы убедиться в этом, к 2–3 мл раствора белка небольшими порциями прибавьте концентрированный раствор хлористого натрия (NaCl). Когда концентрация раствора достигнет примерно 50 %, раствор помутнеет. Затем прибавьте воды, при этом концентрация соли уменьшится, и выпавший в осадок белок снова перейдет в раствор.

2) При кипячении и при действии крепких минеральных кислот (HCl, H₂SO₄, HNO₃) происходит необратимая денатурация белка. Возьмите 2 мл раствора белка и доведите до кипения. Выпадает осадок белка. К 2–3 мл раствора белка прибавьте HCl. Также образуется осадок.

3) Белки с ионами тяжелых металлов образуют соли, нерастворимые в воде. К 2 мл раствора белка приливают по каплям 5% раствор сернокислой меди CuSO₄. Появляется осадок, не растворяющийся в избытке реактива. То же самое происходит, если прилить к раствору белка 5% раствор уксуснокислого свинца Pb(CH₃COOO)₂.

4) Цветные реакции:

• Биуретовая реакция. Обусловлена наличием пептидных связей в молекуле белка, благодаря которым в щелочной среде с солями меди белок образует цветную комплексную соль. Для проведения реакции к 1 мл раствора белка добавьте 1–2 мл 10 % раствора щелочи (NaOH) и 1–2 капли 1% раствора сернокислой меди CuSO₄. Образуется осадок гидроксида меди (II), который в присутствии белка растворяется и дает фиолетовое окрашивание.

• Ксантопротеиновая реакция. Основана на способности присутствующих в молекуле белка ароматических аминокислот (тирозин, триптофан, фенилаланин) образовывать под действием концентрированной азотной кислоты при нагревании желтоокрашенные нитросоединения. Для проведения реакции к 2 мл раствора белка прилейте 0,5–1 мл концентрированной азотной кислоты (HNO₃). Выпадает осадок, который при нагревании приобретает желтую окраску.

• Цистеиновая реакция (Реакция с уксуснокислым свинцом). Положительная реакция указывает на наличие в белковой молекуле слабосвязанной серы цистеина. 1–2 мл раствора белка прокипятите 2–3 минуты с двойным объемом 10 % раствора едкого натра (NaOH), затем прибавьте 1–2 капли 5 % раствора уксуснокислого свинца Pb(CH₃COOO)₂. Выпадает черный осадок сульфида свинца PbS.

Выводы..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Жиры

1. Жиры состоят из

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

В организме жиры выполняют функции

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Недостаток жиров в организме приводит к

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

2. Приведите классификацию жиров:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Назовите ненасыщенные жирные кислоты. В каких пищевых продуктах они содержатся? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Каким должно быть соотношение жиров животного и растительного происхождения в питании человека?

____________________________________________________________________________________

5.Охарактеризуйте физиологическую роль в питании человека жироподобных веществ.

Фосфолипиды______________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Стероиды__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Холестерин _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лецитин____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Изучение свойств жиров.

1). Жиры можно обнаружить в семенах льна, подсолнечника. Без окрашивания капли жира видны под микроскопом в виде блестящих шариков. Для этого разотрите семена в ступке. Растертую массу нанесите в каплю воды на предметное стекло, накройте покровным стеклом и рассмотрите в микроскоп. Сделайте рисунки.

Углеводы

1. Углеводы состоят из

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.В организме углеводы выполняют функции

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

3.Недостаток углеводов в организме приводит к

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

4.На какие группы подразделяют углеводы?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

5. Охарактеризуйте биологическую роль и приведите примеры пищевых источников моносахаридов____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Охарактеризуйте биологическую роль и приведите примеры пищевых источников дисахаридов.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Охарактеризуйте биологическую роль и приведите примеры пищевых источников перевариваемых полисахаридов.

8. Охарактеризуйте биологическую роль и перечислите пищевые источники неперевариваемых полисахаридов.

9. Объясните, почему даже при недостаточном поступлении жира в организм человека не наступает истощение, если в пище имеется достаточное количество углеводов.

Изучение свойств углеводов.

Полисахариды.

Крахмал.

1) Качественным реактивом на крахмал является раствор йода в йодистом калии (I₂ в KI). Для обнаружения крахмала на срез клубня картофеля нанесите каплю раствора. Срез, содержащий крахмал, окрашивается в синий цвет.

2). Для изучения свойств крахмала проделайте следующее: а) Щепотку крахмала всыпьте в пробирку и прилейте 10 мл воды. Встряхните и дайте отстояться. Вода быстро становится прозрачной, а крахмал оседает на дно. Крахмал не растворяется в воде. б) В пробирку налейте 5-10 мл крахмального клейстера, добавьте 3-5 капель раствора йода в йодистом калии. Клейстер окрасится в синий цвет. При нагревании эта окраска исчезает, а при охлаждении вновь восстанавливается. в) При кипячении крахмала с минеральными кислотами происходит его гидролитический распад, конечным продуктом которого является глюкоза. Для осуществления кислотного гидролиза крахмала в пробирку налейте 2,5 мл крахмального клейстера и 8 капель соляной кислоты. Осторожно нагрейте и прокипятите над пламенем спиртовки. Образование глюкозы легко проверить Фелинговой жидкостью, предварительно нейтрализовав полученный раствор несколькими каплями гидроксида натрия (NaOH). В пробирку с исследуемым раствором прилейте равный объем Фелинговой жидкости и нагрейте до кипения. При наличии глюкозы выпадает кирпично-красный осадок закиси меди Cu₂O.

Дисахариды.

1. Сахароза или тростниковый сахар С₁₂Н₂₂О₁₁- дисахарид, молекула которого состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Сахароза - нередуцирующий сахар и при нагревании с Фелинговой жидкостью не дает кирпично-красной окраски Cu₂O.

2. Мальтоза или солодовый сахар С₁₂Н₂₂О₁₁- редуцирующий (восстанавливающий) дисахарид, и поэтому может восстанавливать Фелингову жидкость с образованием оксида меди (I) Cu₂O.

Моносахариды.

Глюкоза. а) Для открытия глюкозы возьмите в пробирку 1-2 мл раствора глюкозы, прибавьте равный объем жидкости Фелинга и прокипятите. Выпадет красный осадок закиси меди Cu₂O.

Витамины

1. Приведите существующую классификацию витаминов.

2. Дайте определение следующим понятиям.

Авитаминоз ___________________________________.

Гиповитаминоз ________________________________.

Гипервитаминоз _______________________________.

3. Изучите физиологическое действие основных витаминов, заполните таблицу 8.

Таблица 8.

Характеристика основных витаминов

№	Название витамина	Физиологическое действие	Признаки авитаминоза
1.	А
2.	С
3.	D
4.	E
5.	K
6.	B₁
7.	B₂
8.	B₅
9.	B₆
10.	B₁₂

Минеральные соли

1. Приведите существующую классификацию минеральных солей:

2. Изучите основные физиологические функции и источники минеральных веществ (см. таблицу 9).

Элементы	Функции	Признаки недостаточности	Признаки избытка	Источники
Каль-ций	Образование костей и зубов, проведение нерв-ного импульса, мышеч-ное сокращение, сверты-вание крови	Рахит (при сочетании с недостатком вита-мина Д)	Не вреден	Молоко, кефир, йогурт, творог, сыр, хлеб, зелень (укроп, петрушка)
Фос-фор	Образование костей, синтез биологически активных веществ	Нет	Судороги у новорожденных	Во многих продуктах
Маг-ний	Развитие скелета, нервная система, мышцы	Слабость, нарушение функции сердца	Нет	Во многих продуктах
Натрий и хлор	Регулируют водно-соле-вой обмен и кислотно-щелочное равновесие; необходимы для функ-ции нервной системы и мышечного сокращения	Наблюдаются редко судороги, падение АД	Повыше-ние АД у взрослых	В любой пищи с добавлением поваренной соли, в хлебе
Калий	Регулирует водно-солевой обмен и кислотно-щелочное равновесие; находится внутри клетки	Мышечная слабость, нарушение ритма сердца	Нет	Овощи, фрукты, молоко, мясо
Желе-зо	Образование гемогло-бина, переносчик O₂	Анемия, утомляе-мость, бледность	Может привести к смерти	Мясо, рыба, пти-ца, хлеб, овощи
Цинк	Входит в состав около 100 ферментов	Замедление роста детей и подростков, изменение кожи	Тошнота, рвота, изменение крови	Мясо, молоко, хлеб, крупы
Медь	Входит в состав ферментов	Изменение крови, поражение скелета и сердца	Токсична	Мясо, хлеб, крупы, овощи
Селен	Входит в состав около 100 ферментов	Поражение сердца	Токсичен	Злаковые продукты, рыба, мясо