Методы санитарно-микробиологических исследований

Современная санитарная микробиология стремится использовать простые, точные и надежные методы. Эти методы направлены на определение общей микробной загрязненности, выявления СПМ и включают: прямой подсчет при микроскопировании микроорганизмов в объекте; методы выделения и идентификации микроорганизмов; биологические методы с использованием лабораторных животных.

Прямой подсчет применяют в экстренных случаях при необходимости срочного ответа о количественном содержании бактерий (например, при авариях в системе водоснабжения, при оценке эффективности работы очистных сооружений и др.). Основной недостаток– невозможность получить точный ответ из-за образования бактериями агломератов или прикрепления к частицам среды. Метод не позволяет отличать живые бактерии от погибших.

Посев на питательные среды проводят для количественного подсчета. На плотных питательных средах подсчитывают число выросших колоний. При этом исходят из предположения, что каждая колония является результатом попадания на среду одной жизнеспособной клетки.

Данный метод неточен, так как выявляет только группы микроорганизмов, растущих на определенных питательных средах при определенной температуре. Невозможно создать унифицированную, подходящую для всех микроорганизмов среду. Не все микроорганизмы, находящиеся в объекте, дают колонии на питательной среде из-за конкуренции и антагонизма.

Содержание числа живых клеток в объекте отражает показатель количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), которое определяется путем подсчета колоний, выросших в агаризованной среде в чашках Петри при температуре (30±1)⁰С в течение (72±3) часов. Это определение регламентировано Международной организацией по стандартизации методов микробиологического анализа (International Standart Organisation, ISO) и ГОСТ 10444.15-94. КМАФАнМ выражается в колониеобразующих единицах (КОЕ) и рассчитывается на 1 г или 1 см³ образца.

Термин КМАФАнМКОЕ/г (см³) наиболее полно характеризует определяемую принятыми методами группу микроорганизмов, поэтому в настоящее его используют вместо обозначений, применявшихся ранее (общее количество бактерий, количество сапрофитов, гетеротрофов) в 1 г (см³), общее микробное число).

Микробиологические показатели безопасности пищевых продуктов для большинства групп микроорганизмов оценивают по альтернативному признаку, т.е. нормируется масса продукта, в которой не допускается присутствие определенных видов микроорганизмов.

Для количественного учета СПМ применяют также две группы методик – определение индекса и титра.

Индекс – количество особей санитарно-показательных микроорганизмов, обнаруженных в определенном объеме или количестве исследуемого объекта (для воды в 1 дм³, для почвы, донных отложений и др. – в 1 г).

Титр – это тот наименьший объем исследуемого материала в см³ или массовое количество в граммах, в котором обнаружена хотя бы одна особь санитарно-показательного организма.

Индекс – величина обратная титру, и наоборот титр – величина обратная индексу.

Для воды: Титр = 1000/Индекс; Индекс = 1000/Титр.

Для почвы и пищевых продуктов: Титр = 1/Индекс; Индекс = 1/Титр.

Микрофлора окружающей среды

Микрофлора воды

Вода является естественной средой обитания разнообразных микроорганизмов. В воде рек, открытых водоемов, морей, океанов обнаруживаются представители всех таксономических групп микроорганизмов – бактерии, вирусы, грибы, простейшие, водоросли. Совокупность всех микроорганизмов, населяющих водоемы, называется микробиальным планктоном.

Микрофлора природных вод в значительной степени зависит от их происхождения. Различают воды: пресные поверхностные – проточные (воды рек, ручьев) и стоячие (воды озер, прудов, водохранилищ); подземные – почвенные, грунтовые, артезианские; атмосферные – дождь, снег; морские. По характеру использования различают воду питьевую (она бывает централизованного водоснабжения и местного, при котором забор ведется из открытых водоемов или подземных источников), воду плавательных бассейнов, лёд хозяйственный. Особого внимания с санитарной точки зрения требуют сточные воды – хозяйственно-фекальные, промышленные, смешанные (хозяйственно-фекальные и промышленные), талые и ливневые, микрофлора которых загрязняет природные воды. С экологической точки зрения всю микрофлору водоемов можно разделить на две группы – автохтонную и аллохтонную.

Автохтонная микрофлора – это микроорганизмы, живущие и размножающиеся в воде. Состав автохтонной микрофлоры незагрязненных водоемов относительно стабилен и характерен для каждого отдельного водоема. Для морей и соленых озер типична галофильная микрофлора, горячих источников – термофильная, северных водоемов – психрофильная. Микробное население воды также отражает состав микрофлоры почвы, с которой вода непосредственно соприкасается. Автохтонная микрофлора играет значительную роль в круговороте веществ в природе, в процессах самоочищения водоемов и поддержания их биологического равновесия.

Аллохтонная микрофлора – это микроорганизмы, приносимые с различными загрязнениями. Среди них встречаются как представители нормальной микрофлоры организма человека и теплокровных животных, так и возбудители различных болезней. Условия водоемов не являются благоприятной средой для размножения аллохтонных микроорганизмов, поэтому они через определенное время отмирают.

Взаимоотношения между автохтонной и аллохтонной микрофлорой в значительной мере определяют эффективность освобождения водоемов от загрязнения их органическими субстратами и патогенными микроорганизмами, т.е. самоочищение водоемов.

Сапробность (гр.sapros – гнилой) – степень загрязнения водоемов органическими веществами. По шкале сапробности различают три зоны – полисапробные, мезосапробные и олигосапробные. Шкала сапробности была предложена в 1908 г. Кольквитцем и Марссоном.

Полисапробные зоны (зоны сильного загрязнения) содержат большое количество органических веществ, которые легко разлагаются и поэтому усваиваются микроорганизмами. В этих зонах почти полностью отсутствует кислород. Микробное население особенно обильно, но число видов ограничено. Микроорганизмы представлены преимущественно анаэробными бактериями, а также грибами и актиномицетами, вызывающими процессы гниения и брожения. Под влиянием этих микроорганизмов сложные органические соединения распадаются на простые с образованием аммиака, сероводорода, диоксида углерода, метана, индола, скатола и др. Число бактерий в 1 см³ воды в этой зоне достигает миллиона и более. Преимущественно обнаруживаются палочковидные бактерии (до 80% и более).

Мезосапробные зоны (зоны умеренного загрязнения) характеризуются преобладанием окислительных процессов, нитрификацией. Азотсодержащие соединения распадаются до аммиака, который окисляется до нитритов и нитратов. Общее количество микроорганизмов также велико – сотни тысяч в 1 см³ воды. Качественный состав микрофлоры разнообразен. В основном это нитрифицирующие бактерии, являющиеся облигатными аэробами. Не менее важным является участие водных микроорганизмов в минерализации углеводсодержащих соединений – целлюлозы, лигнина и др. К этим микроорганизмам относятся аэробные и факультативно-анаэробные бактерии родов Pseudomonas, Mycobacterium, Flavobacterium, грибы родов Streptomyces, Candida и другие, а также анаэробные бактерии рода Clostridium.

Олигосапробные зоны (зоны чистой воды) характеризуются окончанием процесса самоочищения и небольшим количеством органических веществ. Минерализация органического вещества заканчивается. Видовой состав микрофлоры приближается к обычной автохтонной флоре. Количество микроорганизмов в 1 см³ воды исчисляется десятками, реже сотнями. В чистых водах преобладают кокки (до 80% и более).

Процессы самоочищения воды в водоемах происходят последовательно и непрерывно, характеризуясь постепенной сменой биоценозов. На процессы самоочищения влияет целый ряд факторов: разбавление загрязненных вод чистыми, прозрачность воды, температура, оседание загрязненных частиц, наличие химических веществ, симбиотические и антагонистические взаимоотношения в водных биоценозах.

Микрофлора почвы

Почва является главным резервуаром и естественной средой обитания микроорганизмов в природе. Почва формируется на разрушающихся под действием климатических условий горных породах при участии органических соединений, образуемых в результате разложения растительных и животных организмов. Почвенные микроорганизмы принимают активное участие в процессах формирования и самоочищения почвы, а также в круговороте веществ в природе.

Количественный состав микрофлоры почвы зависит от ее структуры, содержания органических и минеральных соединений, а также влажности, кислотности, аэрации, температуры и других факторов. Число микроорганизмов в 1 г почвы может достигать нескольких миллиардов. Больше всего их находится в унавоженной, подвергающейся обработке почве, меньше – в песках. Количество микроорганизмов подвержено сезонным колебаниям – весной микробное население увеличивается, достигая максимума к лету, в разгар лета уменьшается (в результате наиболее активного воздействия солнечных лучей) осенью опять увеличивается, и снижается зимой. Распределение микроорганизмов по глубине также неравномерно. На поверхности в слое толщиной 1-2 мм относительно мало микроорганизмов из-за влияния ультрафиолетового облучения. Наиболее обильна микрофлора в слое на глубине 10-20 см, где протекают основные биохимические процессы. В более глубоких почвенных слоях микрофлора становится более скудной, и на глубине 4-5 м обнаруживается уже очень мало микроорганизмов.

Качественный состав микрофлоры почвы очень разнообразен. В составе микрофлоры почвы можно выделить различные физиологические группы микроорганизмов, которые участвуют в различных процессах на разных этапах постепенного разложения органических веществ. 1) Микроорганизмы-аммонификаторы, которые вызывают гниение остатков растений, трупов животных, разложение мочевины. 2) Нитрифицирующие бактерии, которые обладают способностью окислять аммиак до азотистой кислоты, образуя нитриты. 3) Микроорганизмы, расщепляющие клетчатку, вызывающие различные виды брожений. 5) Бактерии, участвующие в круговороте серы, фосфора, серы и других элементов.

С выделениями человека и животных, с различными хозяйственно-бытовыми и промышленными стоками в почву попадает громадное количество разнообразных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Среди патогенных микроорганизмов можно выделить три группы. 1) патогенные микроорганизмы, постоянно обитающие в почве. К ним относится небольшое количество микроорганизмов. Особого внимания среди них заслуживают клостридии ботулизма, которые попадают в почву с испражнениями человека и животных, образуют споры, остаются в почве долгое время. 2) Спорообразующие патогенные микроорганизмы (бациллы сибирской язвы, клостридии столбняка и газовой гангрены), для которых почва является вторичным резервуаром. При благоприятных условиях эти микроорганизмы могут размножаться в почве и сохраняться в виде спор длительное время. 3) Патогенные микроорганизмы, попадающие в почву с выделениями человека и животных, сохраняющиеся в ней в течение нескольких недель или месяцев. Эти микроорганизмы (сальмонеллы, шигеллы, вибрионы, микобактерии, лептоспиры, бруцеллы и др.) не образуют спор и поэтому быстро гибнут в результате воздействия различных физических и биологических факторов.

Естественные биохимические процессы, происходящие под воздействием микроорганизмов, обуславливают самоочищение и обезвреживание почвы. При правильном управлении такими процессами опасность передачи инфекционных болезней через почву может быть сведена к минимуму.

Микрофлора воздуха

Воздух не является естественной средой обитания микроорганизмов, но играет большую роль в их распространении. Микроорганизмы попадают в воздух из почвы, воды, из организма человека и различных животных. В большинстве случаев эти микроорганизмы не способны размножаться в связи с отсутствием питательных веществ и недостатком влаги.

Источником загрязнения атмосферного воздуха микроорганизмами является в основном почва. На микрофлору атмосферного воздуха оказывают влияние солнечные лучи, колебания температуры, скорость ветра, атмосферные осадки, наличие зеленых насаждений. Микрофлора атмосферного воздуха преимущественно сапрофитная. В атмосферном воздухе микроорганизмов больше летом (особенно в сухую погоду) и меньше зимой.

Обсемененность микроорганизмами воздуха закрытых помещений всегда превышает обсемененность атмосферного воздуха. Это касается также патогенной микрофлоры, которая может попадать от больных людей, животных и микробоносителей. В закрытых помещениях микрофлора воздуха более обильна зимой, что связано с меньшей возможностью проветривания. Контаминация воздуха микроорганизмами происходит в основном капельным путем – при разговоре, кашле, чиханье. Возможно также попадание микроорганизмов со слущиваюшимся эпидермисом кожных покровов, с пылью загрязненных объектов.

В основе воздушно-капельного и воздушно-пылевого механизма передачи инфекционных болезней лежит теория аэрозоля. Аэрозоль представляет собой коллоидную систему, состоящую из воздуха, капелек жидкости или частиц твердого вещества, включающих значительное количество микроорганизмов. Такой аэрозоль выделяет каждый человек или животное при дыхании, кашле и т.п. Размер капелек аэрозоля может быть различным – от 10-100 до 2000 нм. В зависимости от размера капелей, их электрического заряда, скорости движения в воздухе различают капельную, пылевую фазы аэрозоля и капельные ядрышки. Капельная фаза аэрозоля характеризуется присутствием в воздухе мелких капель, длительно в нем удерживающихся и высыхающих прежде, чем они успевают осесть. Крупные капли аэрозоля быстро оседают под действием силы тяжести и высыхают, образуя пыль, которая при определенных условиях поднимается в воздушную среду – это пылевая фаза аэрозоля. Мелкие капельки аэрозоля (до 100 нм) высыхая, остаются в воздухе во взвешенном состоянии и образуют устойчивую аэродисперсную систему – капельные ядрышки, которые могут переноситься на значительные расстояния. В капельных ядрышках частично сохраняется влага, что обуславливает жизнеспособность в них микроорганизмов. Наибольшую опасность для здоровья представляют микроорганизмы в мелких частицах (до 100 нм), которые способны проникать глубоко в альвеолы легких, преодолевая защитные барьеры верхних дыхательных путей.

Пищевые заболевания