Тема 9. Микробиология непродовольственных товаров
Биоповреждение материалов – это любое нежелательное изменение его свойств, вызванное жизнедеятельностью микроорганизмов, в результате чего наносится огромный ущерб.
Повреждать материалы способны разнообразные организмы – бактерии и грибы, лишайники, водоросли и высшие растения, простейшие и кишечнополостные, черви, моллюски и членистоногие, рыбы, птицы и млекопитающие. Однако наиболее активные возбудители повреждений – мицелиальные грибы и бактерии, на долю которых приходится до 20% от общего числа повреждений.
Повсеместное распространение микроорганизмов, разнообразие и лабильность ферментного аппарата, способность к росту в разных, нередко экстремальных условиях, обеспечивают им возможность использовать широкий круг природных и синтетических материалов в почве, воде и воздухе. Кроме того, мицелиальные грибы и многие бактерии образуют в процессе метаболизма органические и неорганические кислоты, аммиак, сероводород, а все эти вещества характеризуются высокой коррозионной активностью.
Таблица 9.1 – Основные возбудители повреждений некоторых материалов
| Материал | Мицелиальные грибы и дрожжи | Бактерии |
| Бумага Ткани: Хлопок, лен Шерсть Синтетические Кожа Пластмассы лакокрасочные покрытия произведения изобразительного искусства: настенная живопись Станковая живопись Бетон, камень, мрамор | Aspergillus, Alternaria, Chaetomium,Cladosporium, Fusarium, Paecilomyces, Penicillium, Sporotrichum, Stachybotrus, Trichoderma Aspergillus, Alternaria, Chaetomium, Fusarium, Penicillium, Trichoderma Aspergillus, Alternaria, Chaetomium,Stemphylium Мицелиальные грибы различных родов Aspergillus, Alternaria, Cladosporium, Paecilomyces, Penicillium, Trichoderma,Verticillium Aspergillus, Alternaria, Chaetomium, Cladosporium, Penicillium, Scopulariopsis, Trichoderma Aspergillus, Alternaria, Cladosporium, Penicillium, Trichoderma, Aureobasidium Aspergillus, Alternaria, Chaetomium, Cladosporium, Penicillium, Macrosporium, Stachybotrys, Stemphylium Представители тех же родов + Acremonium, Sporotrichum Aspergillus, Penicillium | Cytophaga, Sporocytophaga, Sorangium, Zoogloea Cytophaga, Sorangium Basillus, Streptomyces, Pseudomonas Не описаны Basillus, Pseudomonas, Desulfovibrio Micobacterium, Nocardia, Streptomyces, Pseudomonas Flavobacterium marinum, Pseudomonas Arthrobacter, Pseudomonas, Basillus,Thiobacillus, нитрифицирующие бактерии Arthrobacter, Basillus, Streptomyces Нитрифицирующие, тионовые, цианобактерии, Arthrobacter, Pseudomonas, Streptomyces |
Порча текстиля и древесины под воздействием микроорганизмов привлекала внимание исследователей еще в конце 19-го столетия, но особенно остро эта проблема встала в период второй мировой войны, когда в странах с тропическим климатом в необычайно короткие сроки выходили из строя военное снаряжение, техника и обмундирование для армий. Проблема не потеряла своей остроты и в наше время – бумага, ткани и кожа, нефть и нефтепродукты, пластмассы и лакокрасочные покрытия, оптика, металлы и другие материалы подвержены микробиологической порче и нуждаются в защите. Невосполнимый ущерб наносят микроорганизмы, разрушая сокровища мировой культуры – произведения живописи, прикладного искусства, исторические и архитектурные памятники. Кроме того, бесконтрольное развитие микроорганизмов на материалах представляет определенную опасность для здоровья людей, так как бактерии и грибы, повреждающие материалы, могут быть причиной кожных, аллергических и других заболеваний, а также источником сильно действующих токсинов.
Признаки повреждения материалов микроорганизмами достаточно разнообразны. В ряде случаев наблюдается «плесневение» материала, которое заметно невооруженным глазом и указывает на участие в его порче грибов.
На бумаге, тканях, коже, пластмассах, лакокрасочных покрытиях под воздействием микроорганизмов часто появляются различные окрашенные пятна.
Плесневение и пигментация материалов нередко сопровождается изменением их физико-химических свойств: одни материалы теряют прочность, у других снижается относительное удлинение при разрыве, показатели модуля упругости и напряжения при растяжении, у третьих ухудшаются диэлектрические свойства.
В топливах, поврежденных микроорганизмами, образуется осадок или слизь, изменяется кислотность и другие показатели.
Повреждение подавляющего большинства материалов органической природы объясняется способностью микроорганизмов использовать материал в целом или его отдельные компоненты в качестве источника углерода и энергии. Это относится к материалам, как природного происхождения, так и синтезированным человеком.
Например, повреждение хлопчатобумажных и льняных тканей, бумаги, связано с разрушением целлюлозного волокна, которое является их основой. Поэтому наибольший вред причиняют этим материалам микроорганизмы, обладающие целлюлазной активностью.
Целлюлоза, входящая в состав бумаг, химически неоднородна: a-целлюлоза имеет высокую степень полимеризации, тогда как у гемицеллюлоз степень полимеризации не превышает 150, поэтому мицелиальные грибы особенно легко используют гемицеллюлозы. Следовательно, чем больше в составе бумаги низкомолекулярных фракций, тем в большей степени возможно ее поражение грибами. Существенный вред бумаге причиняют грибы, разрушающие связующие, проклеивающие и другие вещества, входящие в ее состав.
Основной составной частью волокон шерстяных или шелковых тканей являются белки и другие азотсодержащие соединения, поэтому в разрушении шерсти ведущую роль играют бактерии из рода Bacillus, т.к. они способны к образованию внеклеточных протеолитических ферментов с последующей ассимиляцией образующихся аминокислот.
На поверхности кожного покрова содержится большое количество разнообразных микроорганизмов. После убоя животного и отделения шкуры от туши микроорганизмы в большом количестве попадают на мездряную сторону шкуры, где интенсивно размножаются.
На 1 см2 парной (только снятой с туши животного) шкуры содержится в среднем 200-300 млн микробов, через 5 часов после убоя при температуре 20-21ºС количество бактерий увеличивается в 4-6 раз, а через 24 часа – в 35000 раз.
Выделяют несколько групп микроорганизмов, которые находятся в парной шкуре:
- группа протеус – неспоровые подвижные палочки, способные разлагать белок до конечных стадий, т.е обладающие протеолитической способностью;
- группа коли – входят в состав кишечной микрофлоры и попадают на шкуры из навоза, разрушают белок до аминокислот с образованием индола;
- группа спорообразующих – представляют собой подвижные палочки, образующие споры, которые очень устойчивы. Эти микроорганизмы разрушают белок до конечных стадий;
- группа кокков (микрококки и сарцины) – представляют собой различные ферменты, которые вызывают распад частично разложившегося белка;
- группа флуоресцирующих – палочки, которые попадают на шкуру из воды и разжижают межволоконное вещество и разлагают жиры;
- кроме того, на шкурах встречаются дрожжи (белые, черные и красные) и плесени.
При консервировании в шкуры с солью могут быть внесены микроорганизмы, развивающиеся в солевых растворах (галофилы). Для их существования необходимы крепкие солевые растворы (20-25% соли). Галофилы разлагают белок до конечных стадий. Встречаются микроорганизмы, которые размножаются в слабых солевых растворах (0,5% соли). Такие микроорганизмы называются солетолерантными.
Контрольные вопросы.
1. Перечислите основные условия, способствующие развитию плесени, поражающей бумагу и древесину?
2. Назовите основные виды микроорганизмов, поражающих бумагу, древесину.
3. Что собой представляет микрофлора кожи и меха?