Распространение микроорганизмов рода Clostridium в природе и пищевых продуктах

Нередко консервные банки, куда вместе с продуктами попадает и возбудитель ботулизма, оказываются бомбажными за счет образования микробом газа, однако, часто при наличии микробов ботулизма и ботулинических токсинов пищевые продукты выглядят совершенно доброкачественными и консервные банки не дают «бомбажа». Иногда отмечается специфический запах прогорклого масла.

Критерии диагностики. Лабораторная диагностика ботулизма преследует цель обнаружения и идентификации ботулинического токсина и выделение возбудителя. Лабораторному исследованию подлежат остатки пищевых продуктов, материал полученный от больного (кровь, испражнения, моча, промывные воды желудка, рвотные массы) и секционный материал. Кровь берут из вены пациента в количестве 5-10 мл, промывные воды желудка забирают в объеме 50-100 мл, кал 50-60 г. На секции забирают кусочки печени (50-60 г), отрезки кишечника и желудка и их содержимое. До поступления в лабораторию образцы хранят на холоде. Кровь исследуют только на наличие токсина (для чего проводят биологическую пробу), испражнения только на наличие возбудителя (проводят посев на питательные среды), весь остальной материал на наличие возбудителя и его токсина.

Морфология. Клостридии ботулизма -- крупные, полиморфные, с закругленными концами палочки; длина их 4--9 мкм, ширина 0,6--0,8 мкм. Образуют споры овальной формы, которые вместе с вегетативной клеткой напоминают теннисную ракетку. По Граму окрашиваются положительно, подвижные (перитрихи).

Культивирование. Возбудитель ботулизма -- строгий анаэроб. Лучше растет на нейтральной и слабощелочной среде. На среде Китта -- Тароцци вначале происходит помутнение бульона, затем, после оседания микробов на дно, наступает просветление. Клостридии ботулизма разжижают желатину, пептонизируют молоко. Культура ботулинуса во время роста приобретает запах прогорклого масла.

Токсинообразование. Клостридии ботулизма образуют токсин в кормах и продуктах. Он выдерживает кипячение в течение 10--15 мин. Пищеварительные ферменты (пепсин, трипсин) не разрушают токсины типов А, В, С, D, F и во много раз усиливают активность типа Е. Патогенность микроба обусловливается исключительно его токсинообразованием. Ботулинический токсин -- самый сильный из всех микробных ядов. Одного грамма токсина (по данным разных авторов) достаточно, чтобы уничтожить 20--60 млрд. мышей.

В таблице 2 показана токсичность ботулинического токсина в сравнении с другими ядами (данные А. В. Фомина, А. Ф. Коломиец, 1985).

Таблица 2

Токсичность ботулинического и некоторых других ядов для мыши

Патогенность. К ботулиническому токсину чувствительны животные всех видов. У лошадей наступает паралич глотательной и дыхательной мускулатуры, смертность достигает 100%. У крупного рогатого скота клиника аналогична. У кур наблюдается расслабление шейной мускулатуры и парез ног. Из лабораторных животных к токсину чувствительны морские свинки, белые мыши. Через 3--4 дня после заболевания они погибают. К ботулинической токсикоинфекции чувствителен и человек.

Смертельная доза токсина для человека составляет около 1 мкг (10-6 г) Устойчивость. Благодаря образованию спор клостридии ботулизма устойчивы к неблагоприятным воздействиям среды. В высушенном состоянии сохраняют жизнеспособность десятилетиями. Хорошо переносят высокие температуры. К низким температурам также малочувствительны, сохраняют жизнеспособность при -- 190°С. Температуру -- 16°С выдерживают в течение года, но при оттаивании разрушаются и выделяют токсин.

Под действием 20%-ного формалина споры погибают через 24 ч, 10%-ного раствора соляной кислоты -- через час, этилового спирта -- через 2 мес.(С.244)

Микробиологический диагноз основан на обнаружении токсина в остатках корма (пищи) или в органах павшего животного. Фильтрат подозреваемого материала вводят подопытным животным и по их клинике определяют болезнь.

Иммунитет при ботулизме антитоксический. Человека лечат специфической противоботулинической сывороткой. Животным сыворотку вводят редко. Надежный метод профилактики болезни --иммунизация ботулиническнм анатоксином (Ассонов, 1989).

1.2.2 Clostridium perfringens

Clostridium perfringens - вид бактерий рода Clostridium - один из наиболее распространенных патогенных видов. По способности образовывать четыре главных токсина (?-, ?-, ?-, ?-) микроорганизмы разделяют на шесть сероваров: А, В, С, D, E и F. Cl. perfringens распространены повсеместно; бактерии выделяют из воды почвы, сточных вод. Они колонизируют кишечник животных и человека (выделяют у 25-35% здоровых лиц). Других природных резервуаров помимо пищеварительного тракта Cl. perfringens не имеют, почва и другие объекты внешней среды обсеменяются ими только фекальным путем. У человека Cl.perfringens вызывает два типа поражений - газовую гангрену и пищевые токсикоинфекции.

Вегетативные клетки Cl рerfringens представлены короткими крупными палочками с обрубленными под прямым углом концами (0,6-1,0х1х1,5 мкм). Отличительные особенности бактерий - строго положительная окраска по Граму и отсутствие подвижности. In vivo образуют капсулу. Бактерии хорошо окрашиваются анилиновыми красителями, в старых культурах могут быть грамотрицательными. Споры крупные овальные расположены центрально или субтерминально. Термоустойчивость спор сероваров В и D относительно невысока, погибают при кипячении в течение 15-30 мин, споры типов А и С более устойчивы и выживают при кипячении в течение 1-6 часов. Cl.рerfringens типа А относительно толерантна к кратковременным кислородным воздействиям и способна расти в высоких столбиках сред, без герметизации вазелиновым маслом. На плотных средах бактерии образуют S-и R- колонии. S-колонии круглые, сочные, куполообразные, с гладкими ровными краями. Сначала они прозрачные, позднее становятся мутными серовато-белыми, R- колонии неправильной формы, бугристые с неровными шероховатыми краями; в глубине агара напоминают комочки ваты. На агаре с кровью обычно окружены зоной гемолиза. Характерное свойство колоний Cl.perfringens типа А, служащие дифференцирующим признаком, - способность менять серовато-белый цвет на зеленовато-оливковый после кратковременного пребывания в анаэробных условиях. На желточном агаре бактерии образуют колонии, окруженные зоной перламутрового преципитата, образующегося из лецитина куриного желтка под действием лецитиназы. Культуры Cl.рerfringens типа А имеют характерный запах масляной кислоты. Оптимум рН 7,2-7,4, но могут расти в интервале 5,0-8,5. На средах содержащих глюкозу рост происходит очень бурно, с образованием Н2 и СО2 и заканчивается через 8-12 часов. Первые признаки роста на среде Китт-Тароцци могут проявляться уже через 1-2 часа (особенно при 43°С) и проявляются помутнением и появлением пузырьков газа. Бактерии ферментируют углеводы с образование кислоты и газа. От прочих Cl.рerfringens отличает способность восстанавливать нитраты, расщеплять лактозу, образовывать лецитиназу. Протеолитическая активность слабая: расжижает желатину, не разлагает казеин, интенсивно створаживает молоко. Cl.рerfringens образует 12 токсинов (ферментов) и энтеротоксинов. Продуцентами энтеротоксина являются бактерии типов А и С, вызывающие пищевые токсикоинфекции.

Cl.perfringens, типов В, Д, Е вызывают тяжелые энтеротоксемии у мелкого и крупного скота, а также у птиц, можно предполагать их этиологическое значение при пищевых отравлениях у людей, в случае употребления в пищу мяса животных, обсемененных штаммами этих типов.

Cl.рerfringens типа А вызывает токсикоинфекции легкой и средней степени тяжести. Заболевание развивается остро, с болями в животе, рвотой и диареей (до 20 раз в сутки). Симптомы исчезают в последующие 12-24 ч, летальные исходы наблюдаются редко. Установлено, что при пищевых токсикоинфекциях, вызываемых Cl.perfringens типа А, основную роль в патогенезе заболевания играет энтеротоксин, вырабатываемый in vivo спорулирующими клетками этих микроорганизмов, которые попадают в желудочно-кишечный тракт при интенсивном обсеменении пищевых продуктов (105 и более в г/см3) указанными бактериями.

Cl.рerfringens типа С вызывает некротический энтерит. При острых формах болезнь может закончиться смертью пациента, в течение 18-24 ч. Симптомы аналогичны поражениям, вызываемым бактериями серовара А. Пищевые отравления чаще имеют место после употребления готовых мясных блюд, а также продуктов растительного происхождения, которые оказываются значительно обсемененными клетками Cl.perfringens типа А в результате нарушения правил приготовления и хранения пищи.

Критерии диагностики. При наличии клинических симптомов заболевания результаты бактериологического исследования подтверждают диагноз пищевого отравления, если получены следующие данные анализа: высокая обсемененность Cl.perfringens (более 105 в г/см3) пищевых продуктов или 106 в 1 г фекалий (ИНСТРУКЦИЯ 4.2.10-15-21-2006).

1.2.3 Возбудитель эмфизематозного карбункула

Эмфизематозный, или шумящий, карбункул (эмкар) вызывают Clostridium cnauvoel, это инфекционная остропротекающая неконтагиозная болезнь крупного рогатого скота в возрасте от 3 мес. до 4 лет. Иногда эмфизематозным карбункулом болеют овцы и козы. Болезнь характеризуется появлением в мышечной ткани газовых отеков, которые при надавливании крепитируют. Эмкар встречается почти во всех странах мира.

Морфология. Возбудитель имеет форму палочки с закругленными концами, ее длина 4--8 мкм, ширина 0,6--0,9 мкм (рис. 45). Клостридия Шово -- перитрих. Как в культуре, так и в патологическом материале образует споры, которые придают палочке форму веретена или лимона. Молодые культуры окрашиваются по Граму положительно, старые -- отрицательно.

Культивирование. Возбудитель эмфизематозного карбункула -- строгий анаэроб, растет при температуре 36-- 38°С. Культуру микроба выращивают на мясопептон-ном печеночном бульоне (МППБ). На среде Китта -- Тароцци вначале появляется муть, затем, после оседания спор на дно пробирки, наступает ее просветление. Под вазелиновым или парафиновым маслом образуются пузырьки газа. Культура приобретает запах прогорклого масла. На глюкозокровяном агаре колонии чаще образуют зону гемолиза и возвышение в центре, напоминающее перламутровую пуговицу. Разжижает желатину. Молоко свертывает медленно. Сбраживает глюкозу, сахарозу, мальтозу, лактозу, галактозу, левулозу с образованием кислоты и газа.

Патогенность. Эмфизематозным карбункулом болеет рогатый скот. Возбудитель в организм попадает с кормом, чаще в летнее время, когда животные находятся на пастбище. Микроб из желудочно-кишечного тракта проникает в подкожную клетчатку и мышцы, где, размножаясь, образует углерода диоксид, водород и другие газы, что и обусловливает крепитацию.

Из лабораторных животных наиболее восприимчива морская свинка, она является хорошей биологической моделью' для воспроизведения болезни. Ее заражают патологическим материалом внутримышечно в области внутренней поверхности бедра. Смерть морской свинки наступает через 16--72 г. На месте инъекции мышцы темно-красного цвета, геморрагически инфильтрированы, иногда крепитируют (образование газа). Возбудитель образует токсины, которые могут вызвать гибель лабораторных и домашних животных.

Устойчивость. Споры микроба более устойчивы, чем вегетативные формы, при кипячении они сохраняются до 2 ч, при 110°С -- до 40 мин, в высушенном виде -- до 18 лет. Раствор сулемы (1:500) разрушает споры через 10 мин, 3%-ный раствор формалина -- через 15 мин.

Микробиологический диагноз ставят комплексно: на основании микроскопии, выращивания культуры возбудителя и биологической пробы. Для исследования направляют пораженные мышцы. Из них делают препараты, посевы на среду Китта -- Тароцци и готовят суспензию для заражения морской свинки. Выделение культуры возбудителя из материала от павшей морской свинки служит подтверждением правильности постановки диагноза.

Вакцинация. В настоящее время применяют концентрированную гидроокисьалюминиевую вакцину, которая была усовершенствована Ф. И. Коган и А. И. Колесовой в 1959 г. Крупному рогатому скоту и овцам вакцину вводят внутримышечно однократно в дозе 2 мл. Продолжительность иммунитета не менее 6 мес. Телятам, вакцинированным до 6-месячного возраста, вакцину вводят повторно. Против эмкара имеется сыворотка, но ее используют редко.

Лечение не всегда достигает своей цели, запаздывает, так как болезнь протекает остро. В отдельных случаях в общепринятых дозах применяют антибиотики: стрептомицин, дибиомицин, пенициллин.

1.2.4 Возбудитель столбняка

Столбняк вызывает Clostridium tetani, это раневая неконтагиоэная инфекция, известна со времен Гиппократа. Возбудитель болезни открыт в 1884 г. А. Николайераи, чистая культура получена в 1889 г. Ш. Китазато. Клиника болезни -- судороги, уплотнение мышц (жевательных, туловища), искривление шеи, хвоста -- следствие поражения нервной системы, образуемого микробом экзотоксином. Заражения животных и человека происходит при травмах и ранениях. Возбудитель в раны попадает из почвы, где и развивается. Токсин столбняка -- один из сильных микробных ядов.

Морфология. Возбудитель столбняка -- тонкая, подвижная (перитрих) палочка, длина ее 4--8 мкм, ширина -- 0,4--0,6 мкм. Образует округлые споры, которые располагаются на конце клетки, придавая ей вид барабанной палочки. Ранее такие бациллы называли плектридиями.

Культивирование. Бациллы столбняка -- строгие анаэробы. На среде Китта -- Тароцци возбудитель растет медленно, образует газ с неприятным запахом. После оседания микробных клеток на дно пробирки среда просветляется. На агаре столбиком или желатине растет, по уколу елочкой, причем верхушка не достигает поверхности среды. Оптимальная температура роста 35--37°С.

Устойчивость. Вегетативные формы возбудителя столбняка погибают при температуре 60--70°С в течение 30 мин. Споры выдерживают нагревание до 80°С в течение 6 ч, в кипящей воде сохраняются до 40--50 мин, в высушенном состоянии -- до 11 лет. При действии раствора сулемы (1:100) или 5%-ного раствора фенола споры погибают лишь через 10--12 ч.

Микробиологический диагноз на столбняк обычно не проводят, так как клиника болезни очень характерна. При необходимости из места ранения готовят мазки, делают посев на среду Китта -- Тароцци, а также заражают белую мышь. Симптомы столбняка у белой мыши развиваются на 2--3-й день.

Активная иммунизация против столбняка. Иммунитет у животных и человека против столбняка (его токсина) создается путем введения анатоксина. Его готовят из нативного столбнячного токсина, в который добавляют 0,3--0,5% формалина, алюмокалиевые квасцы, фенол и выдерживают при 37°С в течение 2--3 недель.

Квасцовый (депонированный) анатоксин создает иммунитет продолжительностью от 3 до 6 лет. Его вводят крупным животным в дозе 1 мл, молодняку и мелким животным -- 0,5 мл. Противостолбнячную сыворотку применяют в неотложных случаях. Действие ее наступает быстро и бывает эффективным (Ассонов, 1989).

1.3 Значение микроорганизмов рода Clostridium в промышленности

Роль микроорганизмов в микробиологической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и других областях трудно переоценить. Особенно важно отметить то, что многие микроорганизмы для производства ценных продуктов используют отходы промышленного производства, нефтепродукты и тем самым производят их разрушение, предохраняя окружающую среду от загрязнения.

1.3.1 Возбудители порчи баночных консервов

Общими для всех видов консервов являются такие дефекты, как бомбаж, плоское скисание, а также дефекты тары: ржавчина, деформация корпуса, донышек, фальцов и продольного шва жестяных банок в виде острых граней, называемых "птичками", деформация и перекос крышек стеклянных банок, трещины и скол стекла, пробоины, подтеки, хлопуши. К бомбажным консервам в отличие от хлопуш, банок с вибрирующими концами относятся постоянно вздутые банки, не меняющие своего положения при нажиме на нее пальцами руки.

Бомбаж - это вздутие банок со стороны дна и крышки. В зависимости от происхождения бомбаж бывает микробиологический, химический и физический (ложный) (Ассонов, 1989).

Микробиологический бомбаж - вздутие банок газами (аммиак, сероводород), образовавшимися в результате развития термоустойчивых микроорганизмов. В процессе их жизнедеятельности образуются газы, вызывающие вздутие банки и даже нарушение герметичности, и токсины, опасные для здоровья потребителя. Бомбаж является результатом недостаточно эффективного режима стерилизации, неудовлетворительного санитарного состояния технологического оборудования, использование сильно обсемененного микроорганизмами сырья, тары, нарушение герметичности банок.

К строгим гнилостным бактериям относятся в основном почвенные клостридии: путрификус (Clostridiuum putrificum) и спорогенес (Clostridiuum sporogenes). Оба вида клостридий известны как возбудители порчи баночных консервов - мясных, рыбных.

Гнилостные микроорганизмы играют большую роль в круговороте веществ в природе, разлагая белковые вещества попадающих в почву трупов животных и растительных остатков. Минерализуя белковые вещества с образованием аммиака, они обогащают тем самым почву нужными для растений формами азота. Однако под влиянием тех же гнилостных микроорганизмов может происходить порча мяса и мясопродуктов, рыбы и рыбопродуктов, яиц, молока и других богатых белками продуктов. Одним из показателей порчи служит наличие в них продуктов распада белка (повышенное содержание аминов, NH3, H2S, жирных кислот).

Банки с микробиологическим бомбажом подлежат уничтожению или технической утилизации. Характерными признаками бомбажа, вызванного бактериями Clostridium botulinum, является образование в консервах большого количества газов, при этом может нарушаться герметичность банок, изменяться внешний вид продукта, появляться муть. Образующиеся токсины разрушаются только при кипячении более 10 мин. Токсины ботулинуса вызывают отравление, часто со смертельным исходом (до p5 %).

Порча плодоовощных консервов вызывается и другими термофильными бактериями, например Cl. soroqenes, Cl. jrasterianum, которые также выделяют много газа, но токсинов не образуют. Испорченные консервы приобретают запах прогорклого масла. Последние являются кислотоустойчивыми и могут вызывать порчу томатного сока и консервированных томатов.

Предупреждение порчи консервов указанными бактериями возможно путем соблюдения санитарно-гигиенического режима при производстве, а также подкислением консервов лимонной кислотой.

"Плоское скисание" вызывается термоустойчивыми бактериями, которые обусловливают микробиологическую порчу (брожение) продукта без газообразования и вздутия банок. Дефект можно обнаружить лишь после вскрытия банки. При этом наблюдается помутнение продукта, появление неприятных кислого запаха и вкуса, размягчение консистенции. Причинами порчи является медленное охлаждение после стерилизации, укладка в плотные штабели неохлаждаемых консервов, повышенные температуры транспортирования и хранения.

Микробиологическая порча консервов может также проявляться в виде плесневения, прогоркания, ослизнения продукта, выпадения осадка, коагуляции содержимого и других изменений продукта.

Консервы с химическим бомбажом, в которых обнаруживаются соли олова, железа, алюминия, придающие мясу металлический привкус и вызывающие изменение цвета продукта, органолептически определяют по наличию шероховатости на внутренней поверхности банки; они подлежат использованию по указанию саннадзора. Химический бомбаж отмечается в банках, имеющих внешнюю или внутреннюю коррозию. Отсутствие в этих местах защитных покрытий, контакт металла банок с продуктом приводят к взаимодействию кислот и металлов, выделению водорода. В продукте при этом накапливаются тяжелые металлы (олова и железа в банках из белой жести, хрома и железа -- из хромированной жести, алюминия -- из сплавов алюминия).

Физический бомбаж консервов является следствием вздутия банок в результате замораживания их содержимого, деформации корпуса или переполнения банок; такие консервы подлежат реализации по указанию саннадзора.

Физический бомбаж вызывается расширением продукта при замораживании, переполнении тары. В отличие от консервов с микробиологическим и химическим бомбажом, которые относятся к критическим дефектам и не разрешаются для реализации, консервы с физическим бомбажом реализуются с разрешения органов здравоохранения после соответствующей проверки.

Банки хлопуши и с вибрирующими концами относят к физическому, браку консервов. Хлопуши -- это консервы с постоянно вздувшимися концами, приобретающими нормальное положение при нажиме, за счет чего вздувается противоположный конец (крышка) и раздается характерный щелкающий звук. Банки с вибрирующими концами приобретают вздутие на противоположном конце лишь при нажиме на них. После снятия нажима банки возвращаются в исходное положение, а вздутие исчезает.

Кроме общих дефектов, консервы могут иметь и специфические, характерные только для отдельных групп или видов. К ним относят потемнение консервов вследствие меланоидинообразования, изменение цвета при взаимодействии фенольных соединений с металлами, сульфидных групп белков с металлами (мраморность тары у зеленого горошка), помутнение сиропа, заливки у натуральных консервов, компотов и маринадов за счет размягчения сырья и перехода твердых частиц в жидкую фракцию консервов (Рогачева,1953).

1.3.2 Получение ацетона и бутанола в ходе бактериального брожения представителей рода Сlostridium

Ацетон и бутанол - единственные важные химические вещества, которые в больших количествах получают путем бактериального брожения.

Ацетоно-бутиловое брожение вызывают бактерии рода Сlostridium, а именно Сlostridium acetobutylicum и другие виды. Бутанол-изопропаноловое брожение вызывает Сl. butulicum, а масляно-уксуснокислое брожение - Сl. buturicum.

Продуценты. Почти все виды рода Сlostridium осуществляют ацетоно-бутанол-этанольную ферментацию. Но для получения растворителей используют два вида - это Сl. acetobutulicum McCoy et. al. и Сl. beijerinckii Donker. Недавно обнаружены новые виды, полезные для получения ацетона и бутанола: Сl. aurantibutyricum и Сl. tetanomorphum (группа Накамуры, Япония). Штамм Сl. tetanomorphum образует бутанол как главный продукт брожение при небольшом количестве этанола, уксусной и масляной кислоты, но не ацетона.

Страницы: 1, 2, 3