В каких продуктах бактерии размножаются быстрей

Несколько миллиардов лет назад на Земле поселились крошечные живые существа – бактерии. Они долгое время царствовали на планете, но появление растений и животных нарушило привычную для микроорганизмов жизнедеятельность. Следует отдать должное «малышам», которые сумели приспособиться к новым условиям. Микроорганизмы, поселившись в продуктах питания, внутри человеческого организма, в воде и воздухе, наладили с человеком очень прочный контакт. Какие же последствия могут ожидать людей от взаимодействия с ними?

О вкусной и полезной пище

Диетологи составляют таблицы правильного питания, где указывают соотношение белков, жиров, калорий и углеводов в готовых блюдах. Но есть еще одна составляющая, которая там не упомянута. Это наличие полезных бактерий.

В толстом кишечнике человека живут микроорганизмы, которые активно участвуют в процессе пищеварения. Нормальная микрофлора способствует укреплению иммунитета и повышению жизнедеятельности. А вот сбои в ее работе приводят к тому, что человек становится беззащитным перед вирусами и токсинами.

Поддержать маленьких защитников организма можно, употребляя в пищу продукты, где содержатся пробиотики. Они максимально приспособлены к нуждам человеческого тела, где ведут активную санитарную деятельность. Какие же полезные продукты включить в рацион?

Разнообразный выбор

1. Йогурт. В нем содержатся бифидо- и лактобактерии, которые ослабляют диарею, повышенное газообразование, изжогу, боли в животе, помогают организму переваривать углеводы. Обратите внимание на этикетку: продукция должна содержать активные культуры молочнокислых бактерий.
2. Квашеная капуста. На листьях капусты обитают микроорганизмы, которые, питаясь углеводами, вырабатывают молочную кислоту. В ходе сквашивания она превращается в натуральные пробиотики, которые по своим свойствам превосходят искусственные.
3. Твердые сыры. При соблюдении технологии приготовления сыры становятся кладезем кисломолочных бактерий. Чем больше выдержка сыра, тем больше полезных микроорганизмов там содержится.
4. Ацидофильное молоко. При изготовлении в него добавляют ацидофильные молочнокислые бактерии. Этот продукт снижает уровень холестерина в крови, успокаивает пищеварительную систему, выводит токсины из организма. Успешно используется в диетологии благодаря сбалансированному содержанию жиров, углеводов, белков.
5. Пищевые добавки. Пробиотики, которые содержатся в них, улучшают пищеварение и поддерживают жизнедеятельность микрофлоры кишечника. Ассортимент пищевых добавок сейчас довольно широк. Можно выбрать приемлемую для себя форму:

• таблетки;
• порошки;
• капсулы;
• суспензии.

Очень важный компонент в рационе

Необходимо отдельно заострить внимание на пользе молочнокислой продукции. Благодаря присутствию в ней молочной кислоты она обезвреживает гнилостные бациллы, которые жаждут нанести порчу телу человека. Переоценить роль молочнокислых продуктов в поддержании здоровья невозможно. Они очень легко усваиваются, защищают стенки кишечника от вторжения инфекций, способствуют расщеплению углеводов и синтезу витаминов.

Молочнокислая продукция является настоящим спасением для людей, страдающих от непереносимости цельного молока. Благодаря бифидобактериям лактоза и молочный сахар отлично перевариваются.

В составе кисломолочных продуктов содержатся жизненно важные элементы питания:

• жиры;
• аминокислоты;
• витамины;
• белки;
• углеводы;
• кальций.

В процессе приготовления молочных продуктов синтезируются биологически активные вещества, которые предупреждают появление злокачественных опухолей.

Полезное воздействие молочных и кисломолочных продуктов можно почувствовать лишь при регулярном их употреблении. Правильный рацион должен включать в себя молочную продукцию несколько раз в неделю. Организм отлично их усваивает в сочетании с блюдами из зерновых, содержащими углеводы.

Как в пищу попадают болезнетворные микробы

Купленный с уличного лотка хот-дог или испорченная колбаса могут стать виновниками пищевого отравления, которое сопровождается следующими симптомами:

• рвота, тошнота;
• озноб;
• расстройство стула;
• головокружение;
• слабость;
• боли в животе.

Возбудителями таких серьезных недомоганий становятся бактерии. Они могут находиться в сыром мясе, на поверхности фруктов и овощей. Полуфабрикаты часто подвержены порче при нарушении правил хранения.

Пища может быть заражена в местах общественного питания, если работники после посещения туалета не моют руки. Блюда, выставленные на витрине, тоже рискуют «подхватить» порчу. Ведь посетители могут чихнуть или кашлянуть, выбирая себе яство.

Переносчиками болезней часто становятся грызуны, птицы, домашние животные. Соприкасаясь с человеческой пищей, они могут заразить ее.

Болезнетворные бактерии, вызывающие отравления, очень быстро размножаются на поверхности столов, разделочных досках, ножах. В процессе приготовления еды на кухонном инвентаре остаются крошки, которые являются отличной питательной средой для микробов, что вызывает порчу продуктов.

Убереги себя сам

Идеальными условиями для размножения бактерий являются:

• влага – обязательное условие для жизнедеятельности;
• тепло – отлично развиваются при комнатной температуре;
• время – численность удваивается каждые 20 минут.

Продукты, оставленные при комнатной температуре на длительное время, являются идеальной средой для питания и размножения микробов. Разогретые блюда без вреда для здоровья можно употреблять в течение 2 часов, а вот повторно их разогревать не рекомендуется.

Порчу молочных продуктов выдает горький вкус и повышенное газообразование. При нарушении правил хранения гнилостные микробы активно работают над разложением белка. Не употребляйте испорченную продукцию и тем более не рискуйте давать ее детям.

Чтобы обезопасить себя от серьезного заболевания, храните в холодильнике сырые и готовые продукты питания отдельно. Не забывайте, что еда должна сберегаться в специальных пищевых контейнерах с крышками. За неимением таких емкостей можно просто накрыть готовые блюда пищевой пленкой.

Обязательно перед приготовлением пищи мойте руки. А рабочие поверхности и инвентарь обрабатывайте специальными дезинфицирующими растворами или кипятком.

Размораживать продукты нужно до полного оттаивания. В противном случае они не пройдут полную тепловую обработку. А значит, болезнетворные бактерии смогут беспрепятственно приумножаться.

Остатки пищи можно хранить не более двух суток. И только в холодильном шкафу. При приготовлении салатов категорически запрещено добавлять в них вчерашние излишки.

Подходим к выбору с умом

При выборе кисломолочной продукции в магазине внимательно изучите этикетку. Там содержится информация о количестве жиров, углеводов, белков, витаминов.

Обратите внимание на срок хранения: если изделие не подвергается порче более двух суток, то живых бактерий там, скорее всего, не содержится.

Выбирайте натуральные продукты из цельного молока, а не растительных жиров и крахмала, которые вредят организму. Конечно, и там содержатся жиры и углеводы, но вот полезных микроорганизмов там точно нет.

Взаимодействие с бактериями в повседневной жизни может принести человеку огромное благо или непоправимую порчу. Поэтому никогда нельзя терять бдительность. Не поддавайтесь соблазну съесть пирожное с кремом, продающееся прямо на улице под палящими солнечными лучами. Лучше зайдите в магазин и приобретите живой йогурт (только вымойте руки перед едой!). И тогда ваше тело обязательно отблагодарит вас отменным здоровьем и активной жизнедеятельностью.

Существует целый ряд факторов, которые оказывают существенное влияние на рост и развитие всех бактерий. Среди основных причин можно назвать:

• температуру;
• химический состав среды;
• кислотность (уровень , pH);
• влажность;
• свет.

Изменение какого-либо одного или целого ряда условий может подавить или ускорить развитие бактерии, заставить ее подстроиться под новую среду обитания или привести к гибели.

Основные понятия

Для прокариотов понятия роста и развития почти тождественны. Под ними понимается то, что в процессе жизнедеятельности отдельный микроорганизм или группа бактерий синтезируют клеточный материал (белок, ДНК, РНК), за счет чего происходит увеличение цитоплазматической массы. Рост продолжается еще некоторое время, пока клетка не становится способной к размножению, и тогда развитие бактерий останавливается.

Размножение характеризуется способностью к самовоспроизведению. Результатом этого процесса является увеличение числа микроорганизмов на единицу объема, то есть происходит рост популяции.

Все вещества и структуры клетки могут расти и развиваться пропорционально. В этом случае микробиологи говорят о сбалансированном росте. Он таковым не является, если изменяются особенности среды. Тогда начинают преобладать определенные продукты метаболизма, а выработка других веществ прекращается. Зная о такой закономерности, ученые делают процесс роста намеренно несбалансированным, чтобы производить синтез полезных соединений.

Жизненный цикл бактериальной клетки

Деление клетки микроорганизма, за счет которого и осуществляется размножение, характеризуется достаточно коротким временным циклом. На скорость образования колонии микробов оказывают влияние все перечисленные выше факторы. В достаточно питательной среде с нужным уровнем pH и при оптимальной температуре время генерации может составлять от 20 минут до получаса. В проточной воде цикл развития может сокращаться до 15–18 минут.

Идеальные условия, гарантирующие такой быстрый рост, достаточно редко встречаются: питание в нужном объеме отсутствует, мешают накапливающиеся продукты распада. Если бы воплотился в жизнь сценарий с возникновением наилучших условий для цикла размножения бактерий, то за сутки только одна клетка кишечной палочки образовала бы обширную колонию весом в несколько десятков тысяч тонн!

Рост микроорганизмов исследовался в условиях замкнутых резервуаров, где, находясь в воде, бактерии не сразу начинали развиваться и размножаться. Только попав в питательную среду, они некоторое время приспосабливались к новым условиям. Размножение проходило постепенно, пока не стало спадать и не прекратилось вовсе. Эти наблюдения позволили выделить некоторые фазы развития, складывающиеся в общий жизненный цикл существования бактерий.

1. Исходная фаза характеризуется отсутствием роста и деления клеток. Идет процесс адаптации (от 1 до 2 часов).
2. Период интенсивного роста получил название лаг-фаза. Начинается деление клеток, но пока очень медленно. Продолжительность этого этапа развития индивидуальна у различных видов бактерий. К тому же на время ее протекания оказывают влияние условия среды.
3. Для третьей фазы характерно начало интенсивного размножения, скорость которого возрастает по экспоненте.
4. Период генерации начинает увеличиваться к началу четвертой фазы. Но питательная среда истощается, в ней растет концентрация продуктов обмена. Скорость размножения снижается, а некоторые клетки погибают.
5. Этой фазе цикла свойственно сохранение знака равенства между вновь появляющимися клетками и количеством погибших микроорганизмов. Популяция продолжает ненамного увеличиваться.
6. Шестая и седьмая фазы завершают цикл развития. Это время отмирания клеток, число погибающих начинает доминировать.
7. На финальной восьмой стадии цикл жизни бактерий завершается. Скорость отмирания уменьшается, но под воздействием неблагоприятных факторов среды гибель продолжается.

Описанные стадии соответствуют непроточной культуре бактерий. Чтобы рост не замедлялся, в среду постоянно можно вводить новые порции питательных веществ, выводя из нее продукты обмена. Это позволяет добиться того, чтобы нужные микроорганизмы постоянно находились в периоде развития. Такой принцип проточного культивирования микроорганизмов используется, например, в аквариуме.

Влажность как необходимое условие жизнедеятельности микроорганизмов

Для роста и развития бактериям нужно, чтобы уровень влажности в среде их обитания поддерживался на определенном уровне. Воде отводится важная роль при осуществлении обмена веществ, она помогает поддерживать нормальное осмотическое давление в клетке бактерии, делает ее жизнеспособной. Поэтому почти все прокариоты влаголюбивы, а падение этого показателя до значения ниже 20% относят к деструктивным для роста факторам.

Чем меньше воды содержится в среде, тем пассивнее идет процесс размножения. На продуктах питания это утверждение проверяется легче всего: сухими они хранятся гораздо дольше. Но такой способ обработки и хранения не является универсальным. Сушка задерживает рост некоторых бактерий и микробов, но есть и те, кто сохранит свою дееспособность.

Влияние кислотности среды на жизнеспособность бактерий

Кислотность среды относят к одному из важнейших показателей для роста и развития микроорганизмов. Ее обозначают символом pH и рассматривают в интервале от 0 до 14. Кислым средам соответствуют значения от 0 до 6, для щелочных показатель колеблется от 8 до 14, а нейтральной точкой считается уровень pH 7,07. Оптимумом для развития микроорганизмов являются цифры, характеризующие нейтральную среду.

Интервал pH от 1 до 11 – это предельные показатели, при которых удалось выжить некоторым бактериям. Но в основной массе их рост прекращается при уровне кислотности, равном 4. Если значение pH определяется как 9, то практически все известные микроорганизмы перестают размножаться. То есть для развития и роста бактерий важно, чтобы кислотность находилась в рамках от 4 до 9.

Существует вид прокариотов, для которых жизненно важно, чтобы pH как можно больше соответствовал кислым средам. Их называют ацидофильными и относят к виду молочнокислых бактерий. Когда они оказываются в молоке, то начинают перерабатывать содержащиеся в нем углеводы в молочную кислоту. Они являются важными участниками процесса получения пробиотических продуктов.

Полезные свойства молочнокислых ацидофильных микроорганизмов используются и для того, чтобы создать лекарственные препараты. Они оказывают благотворное влияние не только на функцию кишечника, но и помогают справиться с рядом других заболеваний. Понижение уровня pH с целью сохранения заготовок на зиму использует каждая хозяйка. Добавление уксуса создает кислую среду, в которой патогенные микроорганизмы не выживают.

Для некоторых молочнокислых бактерий в процессе роста и развития характерен синтез кислоты в таком большом количестве, что pH падает до критического уровня, и они прекращают развиваться или погибают. Встречаются и настоящие рекордсмены по выживанию и успешному функционированию в кислых средах. Так, при оптимальном значении pH, равном 2,5, молочнокислая ацидофильная бактерия Thiobacillus thooxidans может развиваться при показателе кислотности 0,9.

Что происходит с микроорганизмами во время бактерицидной фазы?

Если бактерии при идеальных условиях способны очень быстро развиваться, то почему, например, в только что полученном молоке их рост некоторое время не происходит? Среда достаточно благоприятная, и даже асептические условия доения не исключают наличие большого числа микроорганизмов. Но в свежем молоке имеются лактенины – бактерицидные вещества, способные определенный период времени сдерживать развитие бактерий.

Действие лактенинов настолько сильно, что многие микроорганизмы не просто замедляют рост, но и погибают. Период их действия, названный бактерицидной фазой, постепенно заканчивается. Это зависит от начального количества бактерий в молоке и повышения температуры продукта. Влияние лактенинов может продолжаться от 2 до 40 часов. Бактерицидную фазу стараются продлить и молоко охлаждают. По ее истечении рост микробов и бактерий возобновляется.

Даже если изначально в молоке было небольшое количество молочнокислых микроорганизмов, то они постепенно начинают преобладать. И для того чтобы предотвратить скисание и избавиться от вредных бактерий, применяют тепловые способы обработки. Нагрев, кипячение и другие виды тепловой обработки относят к еще одному способу устранения нежелательной микрофлоры в продуктах. И можно назвать еще одну важную составляющую среды, оказывающую влияние на рост и развитие бактерий, – температуру.

Чего боятся мезофилы?

Особенности строения бактерий исключают у них наличие механизмов, которые могли бы регулировать температуру. Поэтому они очень зависят от того, насколько охлаждается или нагревается среда их обитания. По температурным предпочтениям прокариотов принято делить на:

• Психрофилов – любителей низких показателей (диапазон от 0 до 35°C, оптимум 5–15°C).
• Термофилов – они предпочитают высокие температуры (40–80°C допустимые условия для существования, но оптимальный показатель от 55 до 75°C).
• Мезофилов. К ним относят большинство бактерий, в том числе и болезнетворных. Их рост и развитие требуют температуры в 30–45°C. Диапазон для их выживания гораздо шире (от 40 до 80°C), но только при оптимуме жизнедеятельность протекает наиболее активно.

Прямое влияние повышения или понижения температуры на развитие микрофлоры помогает бороться с ее присутствием на продуктах. Особое значение эта мера обработки приобретает в рамках предотвращения ботулизма.

Clostridium botulinum, или Еще один повод для тщательной тепловой обработки продуктов

В процессе роста и развития некоторые микроорганизмы способны производить особо опасные для здоровья человека вещества – токсины. Бактерия Clostridium botulinum является причиной возникновения ботулизма, при котором наиболее вероятен летальный исход. Выделяют две разновидности существования бактерии:

• вегетативную;
• споровую.

Вегетативный вариант ботулизма не так опасен. Микроорганизм с такой формой существования погибает уже после того, как продукт подвергся кипячению в течение 5 минут. А вот споры ботулизма погибнут только после пятичасовой обработки, при этом температура должна достигать определенной отметки. Споры – это своеобразные защитные оболочки, которые сохраняют дремлющую бактерию длительное время. Спустя несколько месяцев происходит их прорастание, и ботулизм «просыпается».

Споры надежно хранят свой ценный груз и в условиях холода, и под действием ультрафиолета. Критической окажется температура в 80°C для вегетативной разновидности ботулизма и более длительная обработка при 120°C для споровой формы. Эти условия не всегда соблюдаются хозяйками при консервировании заготовок, поэтому заразиться можно и от неправильно приготовленных домашних консервов.

Для ботулизма свойственны следующие первые признаки:

• боли в центральной части живота;
• приступы диареи (от 3 до 10 раз в сутки);
• головная боль;
• чувство слабости, недомогание и быстрая утомляемость;
• периодическая рвота;
• высокая температура тела (до 40°С).

Начало ботулизма несколько реже, но все-таки может сопровождаться расстройством зрения, расплывчатым видением предметов, наличием тумана или мушек перед глазами и не проявлявшейся ранее дальнозоркостью. Дыхательные сбои и затрудненное глотание – еще один возможный симптом.

Осложнения ботулизма проявляются в виде вторичных бактериальных инфекций, например, пневмонии, пиелонефрита, сепсиса, гнойного трахеобронхита. Может развиваться аритмия, происходит поражение миозитом икроножных и бедренных мышц. Болезнь протекает около трех недель, а в результате грамотного и своевременного лечения ботулизма восстанавливаются утраченные функции зрения, дыхания и возвращается способность глотать.

Как бактерии размножаются в еде?

Любые продукты, употребляемые человеком в пищу, имеют собственную микрофлору. Ее можно разделить на два вида:

• специфическую – это микроорганизмы, которые были добавлены намеренно для того, чтобы придать определенные вкусовые или ароматические качества;
• неспецифическую – ее составляют бактерии, попавшие на продукт случайно (не был соблюден санитарный режим на производстве или в магазине, нарушались сроки хранения, правила обработки).

При этом разные представители болезнетворных прокариотов предпочитают свой определенный тип продуктов. Сальмонеллы, например, заядлые любители яиц, мяса и молока. Опасность заражения заключается в том, что в чистоте продукта нельзя убедиться по его внешнему виду. Сальмонеллы в зараженном мясе, субпродуктах или фарше никак не меняют их цвет, вкус или запах. Если приготовленные из такого сырья блюда не пройдут правильную тепловую обработку, то заболевание неизбежно.

Палочкам сальмонеллы для развития нужна температура в 37°C, спор и капсул они не образуют, но к условиям внешней среды весьма устойчивы. Даже в охлажденном до 0°C мясе они способны выживать до 140 суток. При этом способность к делению не утрачивается. В открытых водоемах сальмонеллы останутся жизнеспособными около 4 месяцев, а в яйцах птиц примерно год. Большая часть штаммов способна выживать после воздействия антибиотиков и дезрастворов.

Сальмонеллы, служащие возбудителями инфекции, чаще всего живут в организме сельскохозяйственных животных. Болезнь у коров, лошадей, овец, свиней или птиц протекает без симптомов. Возбудители выделяются вместе с мочой, слюной, испражнениями и слизью из носа, но люди заражаются чаще всего через молоко, мясо или яйца (пищевой способ). Сальмонеллы могут передаваться и от уже заболевшего человека (контактно-бытовой путь передачи).

Мясо птиц или животных может быть заражено во время транспортировки или обработки. Чтобы сальмонеллы не стали причиной заболевания, в домашних условиях можно только соблюдать простые правила профилактики любых кишечных инфекций.

• качественная обработка мяса, рыбы, яиц и молока;
• покупка мясных полуфабрикатов, необработанной продукции с частных фермерских хозяйств только при наличии заключения СЭС о безопасности;
• выполнение правил личной гигиены;
• отдельный инвентарь для разделки сырых и вареных продуктов поможет не стать носителями сальмонеллы.

Со стороны фермерских хозяйств и соответствующих надзорных органов должен вестись постоянный мониторинг условий содержания животных, их здоровья и качества продукции (особенно мяса) на выходе.

Болезнь протекает следующим образом. Палочки сальмонеллы попадают в пищеварительный тракт. В верхних отделах кишечника они уничтожают часть полезной микрофлоры, затем начинают размножаться в тонкой кишке. При этом нарушается работа этого отдела ЖКТ, страдает перистальтика. Затем болезнь переходит в острую форму, начинается интоксикация организма, обезвоживание, судороги и острая почечная недостаточность. Так что недооценивать сальмонеллез весьма опрометчиво.

Как добиться сохранения численности популяции микроорганизмов в аквариуме

Как уже упоминалось, в воде численность бактерий может резко увеличиваться. И не всегда это полезная микрофлора. Чтобы рыбы и растения в аквариуме не болели, а вода оставалась чистой и незамутненной, существуют специальные препараты, помогающие функционировать полезным микроорганизмам или содержащие нужные бактерии.

Аквариумисты стремятся к тому, чтобы в водной среде всегда присутствовали простейшие, отвечающие за азотный цикл. Препараты, направленные на поддержание такой микрофлоры, отвечают за то, чтобы в воде аквариума восполнялись природные ферменты и коллоиды. Поврежденные или больные микроорганизмы при наличии такой поддержки приходят в норму и возвращают свои утраченные способности.

Препараты, улучшающие состояние воды в аквариуме, расщепляют органические вещества, останавливают размножение и рост водорослей. Есть и такие растворы, которым под силу восстановить кислотность и поддерживать ее на нужном уровне. Но они будут эффективны только в том случае, если аквариум не находится в запущенном состоянии, а фильтрующие материалы заменены новыми.

Ускорить переход азота в простую форму, снизить жесткость воды также под силу специальным препаратам. Создаваемое ими в аквариуме биологическое равновесие гарантирует, что скорость образования продуктов жизнедеятельности будет равна скорости их выведения. А в незагрязненной отходами воде охотно развиваются и функционируют полезные бактерии.

Так называемые стартовые микроорганизмы содержатся в препаратах в состоянии покоя. Как только они оказываются в аквариуме, то происходит их активизация. В воде они распространяются и преобразуют грунт в биофильтр высокой производительности. Другие виды бактерий для аквариума начинают перерабатывать нитриты и аммиак в нитраты. Так достигается высокое качество водной среды.

Концентрированные суспензии весьма эффективно работают в аквариуме, популярными являются препараты брендов:

• Tetra.
• Dennerle.
• ZMF.
• Sera.
• Aqua Medic.

Развитие и рост бактерий можно сделать контролируемым процессом, поэтому знания о факторах, влияющих на эти процессы, так важны. И вовсе не нужно быть узконаправленным специалистом, чтобы интересоваться жизнедеятельностью микроорганизмов – их гарантированное присутствие повсюду позволяет грамотно применять имеющуюся информацию в быту.