Вплив біологічних факторів на мікроорганізми

У природних умовах мікроорганізми живуть не ізольовано‚ а разом з усім населенням оточуючого середовища. При сумісному існуванні мікроби вступають у певну взаємодію між собою‚ а також з рослинами‚ тваринами і людиною.

Симбіоз – це взаємокорисне співіснування організмів різних видів. Вони разом розвиваються краще‚ ніж кожний з них окремо. Наприклад‚ в кефірних зернах одночасно живуть молочнокислі бактерії і дріжджі‚ у чайному грибі – кілька видів оцтовокислих бактерій і дріжджів‚ бульбочкові бактерії співіснують разом з бобовими рослинами‚ азотофіксуючі мікроби – з целюлозороз­кладаючими. Різновидами симбіотичного типу взаємовідношень є синергізм‚ сателізм і вірогенія.

Синергізмхарактеризується підсиленням фізіологічних функ­цій при сумісному розвитку мікроорганізмів. Наприклад‚ вітаміни‚ що синтезуються дріжджами‚ стимулюють розвиток молочнокислих бактерій‚ а молочна кислота створює сприятливе середовище для розвитку дріжджів. Різні види гнильних бактерій‚ що розвиваються у харчових продуктах‚ розкладають білки інтенсивніше‚ ніж окремі мікроби.

Сателізм – це співжиття мікроорганізмів‚ коли один з них сти­мулює розвиток іншого. Так‚ дріжджі і сарцини продукують вітаміни‚ амінокислоти та інші речовини стимулюють розвиток більш вимог­ливих до поживних середовищ бактерій. Азотобактер синтезує віта­міни та біологічно активні речовини‚ які перетворюють органічні форми азоту в неорганічні‚ що‚ в свою чергу‚ позитивно впливає на розвиток вищих рослин.

Вірогенія – це взаємовідносини деяких бактерій‚ дріжджів і простіших з вірусами.

Мутаалізм – це співжиття‚ яке ґрунтується на взаємній вигоді. Наприклад‚ аеробні мікроорганізми‚ поглинаючи кисень із середо­вища‚ створюють сприятливі для анаеробів відновлювальні умови.

Коменсалізм – це чітко виражена форма мирного співжиття різних видів мікроорганізмів або мікро- і макроорганізмів. Такі вза­ємо­відношення характерні для дріжджів‚ молочнокислих та інших бактерій‚ що знаходяться на рослинах. До коменсалів відносять більшість представників "нормальної" мікрофлори тварин і людей‚ які постійно живуть у шлунково-кишковому тракті‚ на шкірі і слизистих оболон­ках. Кишкові палички і молочнокислі бактерії при розвитку у товстому відділі кишечнику отримують від макроорга­нізму всі речовини‚ які необхідні для їхньої життєдіяльності, і не шкодять йому‚ а навіть приносять деяку користь тим‚ що створюють у кишечнику кисле середовище й пригнічують розвиток гнильних та патогенних бактерій.

Метабіоз – це форма взаємовідносин‚ при якій в результаті жит­тє­­діяльності одних мікроорганізмів створюються умови для розвитку інших. Такі взаємовідношення спостерігаються між дріжджами і оцтовокислими бактеріями. Дріжджі‚ зброджуючи цукор в етиловий спирт‚ створюють умови для розвитку оцтовокислих бактерій‚ а оцтову кислоту‚ що вони утворюють‚ використовують плісеневі гриби‚ окиснюючи її у вуглекислий газ і воду.

Паразитизм– це тип взаємовідносин‚ при якому сумісне існування приносить одному користь‚ а іншому – шкоду‚ яка часом призводить до загибелі. Паразитами є збудники інфекційних хвороб людей і тварин. Бактеріофаги розвиваються за рахунок живих клітин бактерій‚ які в результаті цього руйнуються і гинуть.

Хижацтво – це позаклітинний паразитизм. Деякі мікроорганіз­ми поглинають клітини інших видів і використовують їх як поживний матеріал. Хижі бактерії мають сітку‚ що вловлює інших‚ руйнує їх і використовує. Мікроорганізми-хижаки зустрічаються серед бактерій‚ грибів‚ простіших‚ що живуть у прісних водоймищах і мулах.

Антагонізм– це взаємини‚ при яких один вид мікроорганізмів (антагоніст) несприятливо впливає на інші‚ послаблює або повністю припиняє їх ріст і розвиток чи викликає загибель.

Так‚ молочнокислі бактерії послаблюють розвиток гнильних мікробів. На цьому явищі ґрунтується квашення‚ виробництво кисло­молочних продуктів‚ сирів.

Антагоністичні форми зустрічаються у багатьох плісеневих грибів‚ спороутворюючих бактерій (сінна паличка‚ картопляна па­личка та ін.) і неспороутворюючих бактерій (синегнійна паличка‚ чудесна паличка). В залежності від виду мікроорганізмів‚ середовища існування і ряду інших факторів‚ причинами антагоністичної дії мікробів-антагоністів може бути виснаження поживного середовища‚ зміна його фізико-хімічних властивостей‚ виділення у середовище мікробами-антагоністами специфічних токсичних продуктів життє­діяль­ності‚ які згубно впливають на інші мікроби.

Антагоністичні взаємовідношення у світі мікробів є одним з важливих факторів‚ що обумовлюють склад мікрофлори природних субстратів.

Конкуренція – одна з форм антагонізму‚ коли конкуренто­спроможні види мікроорганізмів швидко споживають із середовища поживні речовини або кисень‚ в результаті чого й швидше розмножуються. Цей тип взаємовідношень широко розповсюджений у технологічних процесах між промисловими чистими культурами та інфікуючою мікрофлорою.

Антибіотики і фітонциди

Антибіотики – це специфічні хімічні речовини біологічного походження, що мають антимікробну дію. За походженням їх умовно поділяють на антибіотики мікробного походження, антибіотичні речовини тваринного і рослинного походження (фітонциди).

Антибіотики мікробного походження виділяють живі клітини мікробів-антагоністів. Бактерії продукують такі антибіотики, як граміцидин, субтилін, поліміксин, нізин, піоціанін, дипломіцин, колоформін, бацитрацин, плісеневі гриби – пеніцилін, аспергілін, фумагілін, клавіміцин, цефалоспорин, гризеофульвін, актиноміцети –стрептоміцин, хлорміцетин, біоміцин, ауреоміцин, тетрациклін, хлорамфенінол, актидіон, ністатин, неоміцин, канаміцин, новобіоцин та інші. Зустрічаються мікроорганізми, що виділяють декілька антибіотиків.

Деякі види актиноміцетів продукують антибіотичну речовину –люризин, що діє на вірус грипу і окремі фаги. Антибіотик іманін згубно діє на вірус табачної мозаїки, інтерферон – на вірус грипу, кіру, віспи, поліміеліту, енцефаліту.

Напівсинтетичними антибіотиками є такі похідні антибіотиків мікробного походження, як ампіцилін, метицилін, клоксацилін, левоміцетин, саназин, оксацилін та ін.

Хімічна природа антибіотиків дуже різноманітна. Так, анти­біотики грибкового і актиноміцетного походження відносять до складних циклічних сполук, бактеріального – до поліпептидів.

На мікроорганізми антибіотики діють вибірково, тобто кожний антибіотик діє тільки на певний вид мікроорганізмів і не впливає на інший. Антибіотики з вузьким спектром дії є ефективними до обмеженого числа бактерій. Так, на грамдодатні бактерії діють пеніцилін, біцилін, бацитрацин, новобіоцин, еритроміцин, олеандо­міцин, на плісеневі гриби – ністатин, трихоцетин, гризеофульвін, на простіші – фумагілін. Антибіотики широкого спектру дії (тетра­цик­лін, стрептоміцин, неоміцин, поліміксин, гігроміцин, граміцидин С, ампіцилін та ін.) є активними по відношенню до значної кількості мікроорганізмів.

Характер дії антибіотиків на мікроорганізми може бути різним. Одні затримують розмноження чутливих до них мікроорганізмів, тобто діють бактеріостатично, інші спричиняють їх загибель – діють бактерицидно. Деякі антибіотики розчиняють мікробні клітини.

Активність антибіотиків дуже висока, однак ефективність їх дії може змінюватися в залежності від різних факторів, наприклад, від концентрації антибіотика, тривалості його дії, складу середовища, температури, світла та ін.

В основі механізму дії антибіотиків на мікроорганізми лежить їхня здатність вражати певні ферментні системи, що веде до пору­шення процесів дихання, живлення, біосинтезу білків, розмноження. Деякі антибіотики пошкоджують генетичний апарат клітини, порушують синтез нуклеїнових кислот і функції цитоплазматичної мембрани, пригнічують синтез клітинної стінки.

Встановлено, що деякі мікроорганізми за умови багаторазової дії на них антибіотика набувають певної стійкості до нього,
тобто адаптуються, в результаті чого виникають стійкі (нечутливі)
до нього форми.

Антибіотики широко використовують для боротьби з мікро­організмами у медицині, ветеринарії та сільському господарстві.
Такі антибіотики як пеніцилін, ауреоміцин, біоміцин, гризін, бацитрацин стимулюють ріст тваринних організмів, підвищують їх продуктивність.

Деякі антибіотики використовують як консерванти харчових продуктів, враховуючи при цьому їх безпечність, доступність і ефективність. Так, при додаванні до молока 1 мг% ауреоміцину або терраміцину скисання його затримується більше, ніж на добу. Термін зберігання свіжої риби у льоді з біоміцином (5 г на 1 т льоду) значно збільшується. Як консерванти використовують лактоцид для оцукрювання матеріалу при виробництві спирту (100 мг/л бражки), нізин – при консервуванні зеленого горошку, томатів, цвітної капусти (100 мг/кг овочів і 1 мг/кг заливки) та при виробництві сиру плавленого і сирів дозріваючих (12,5 мг/кг). Нізин знижує опір спор термостійких бактерій до нагрівання, що підвищує ефективність промислової стерилізації і сприяє підвищенню якості консервованої продукції. У травному тракті нізин швидко руйнується і не впливає на нормальну мікрофлору кишечнику людини. Антибіотик піраміцин використовують для оброблення поверхні сирів (1 мг/дм² з проник­ністю на глибину не більше, ніж 5 мм). М’ясні туші дозволено оброб­ляти розчином біоміцину з розрахунку 100 мг і ністатину – 200 мг на 1 л води. А.І.Максимова та А.А.Кудряшова рекомендують перед закладанням їх на тривале зберігання обробляти плоди і овочі трихотецином.

Для стимулювання росту тваринних і рослинних організмів та консервування харчових продуктів рекомендують використовувати спеціальні антибіотики, які не застосовують у медицині і ветеринарії, оскільки вони здатні переходити у харчові продукти.

Припустимий вміст антибіотиків у продуктах строго регламен­тується. Крім цього, необхідно, щоб при тепловій кулінарній обробці вони повністю розкладалися. Це пов’язано з тим, що при попаданні навіть незначних кількостей антибіотика в організм людини з їжею можлива поява стійких форм хвороботворних мікроорганізмів, що знижує лікувальний ефект. Не виключені алергічні явища, які викликають антибіотики у людей, особливо пеніцилін та тилозін. Спостерігається зміна кишкової мікрофлори внаслідок витіснення антибіотиками корисних мікроорганізмів з нормальної мікрофлори шлунково-кишкового тракту і порушення синтезу вітамінів.

Систематичне накопичення антибіотиків в організмі людини призводить до порушення функціональних властивостей деяких органів.

Правилами ветеринарного огляду забійних тварин і ветери­нарно-санітарної експертизи м’яса і м’ясних продуктів заборонено направляти на забій тварин‚яким з лікувальною та профілактичною метою давали антибіотики, оскільки вони довго не виводяться з організму. Гігієнічними нормативами якості і безпеки харчових продуктів передбачено гранично допустимий вміст антибіотиків у них (табл. 7).

Таблиця 7