Vliv vnitřních a vnějších
faktorů na mikroorganizmy v
         potravinách
Faktory ovlivňující růst
  mikroorganismů v potravinách
Vnitřní : živiny, pH, redox potenciál, vodní
  aktivita,antimikrob...
Mikroorganizmus a potravina
• uchycení mikroorganizmů (fimbrie, pouzdra, slizová
  vrstva)
• kontaminační dávka
• druh mik...
Vnitřní faktory
Působením mikroorganismů se mění vlastnosti
potravin (např. textura, konzistence, vůně, chuť,
vzhled). K j...
Vnější faktory

Způsob uchování a skladování potravin má významný
vliv na mikroflóru potravin. Jakost a trvanlivost
potrav...
Další faktory

Vedle vnitřních a vnějších faktorů má na trvanlivost
potravin z pohledu mikrobiologického vliv také počet
a...
Vztahy mezi mikroorganismy
Komenzalizmus
- volné sdružení MO, kteří si vzájemně neškodí ani
  neprospívají    (např. mikro...
Vztahy mezi mikroorganismy
Symbióza
- vzájemně prospěšné soužití MO, např. s hmyzem,
  rostlinami nebo vyššími živočichy (...
Vztahy mezi mikroorganismy
Parazitizmus
- jeden MO využívá vnitrobuněčných meziproduktů
  metabolismu jiného druhu a tím j...
Vnitřní faktory
          - složení potraviny
Obecně platí, že potraviny obsahující více
nízkomolekulárních látek a větší ...
pH
Bakterie – slabě kyselé
  až slabě alkalické pH

Kvasinky – preferují
  kyselé prostředí

Plísně – tolerují velmi
   ši...
pH
Hodnota pH ovlivňuje:
- rozmnožování bakterií, rychlost růstu, vitalitu
- intenzitu a charakter metabolizmu
- odolnost ...
Dělení potravin dle pH
Aktivita vody - aw
Aktivita vody
- je definována jako poměr parciálního tlaku vodní
  páry nad potravinou (p) k parciálním...
Aktivita vody - aw

Bakterie
halofilní x halotolerantní
xerofilní x xerotolerantní
osmofilní x osmotolerantní
Aktivita vody - aw
Snížení aktivity vody:
• odstranění využitelné   vody   sušením,   uzením,
  odpařením, mražením

• zvý...
Aktivita vody - aw
Potraviny
• lehce kazitelné (více než 0,95)
• středně kazitelné (0,95-0,92)
• málo kazitelné (pod 0,91)...
Aktivita vody - aw
Redox potenciál - Eh
Oxidačně redukční potenciál prostředí
- je rozdíl potenciálu mezi platinovou (kovovou)
  elektrodou u...
Redox potenciál - Eh
Textura potraviny
Přirozené krytí povrchu potravin
- skořápka vajec, skořápky ořechů, kůže, vazivová
  pouzdra orgánů, pov...
Přítomnost antibakteriálních
  látek (biocidů) v potravinách
• Některé       potraviny   obsahují    přirozené
  antimikro...
Antimikrobiální enzymy
Jsou hojně rozšířeny v přírodě a hrají důležitou roli při
obranných mechanizmech živých mikroorgani...
Antimikrobiální enzymy
Bakteriolytické
1. N-acetylhexosaminidázy katalyzují štěpení
    glukosidických vazeb sacharidů pep...
Antimikrobiální enzymy
Bakteriolytické

Lysozym je aktivní především u G pozitivních bakterií.
Antimikrobiální enzymy
Oxidoreduktázy

Glukozooxidázy jsou produkovány některými plísněmi,
    podstata cytotoxicity spočí...
Vnější faktory

•   Teplota
•   Složení atmosféry
•   Relativní vlhkost vzduchu
•   Čas
Teplota
• Je jedním z hlavních faktorů vnějšího prostředí,
  který ovlivňuje rychlost rozmnožování (přežívání)
  bakterií
...
Rozdělení bakterií podle
         vztahu k teplotě
Mikroorganizmy dělíme do skupin podle nároků na teplotu
při které se ro...
Vliv vysokých teplot
Smrtící účinek vysokých teplot (letální teplota)

• je nejnižší teplota, při které dochází za určitý ...
Termorezistence

Stupeň odolnosti mikroorganizmů je závislý na:

• fyziologickém stavu bakterií
• jejich genetické výbavě
...
Sterilizace

• jednorázové použití teploty nad 100 °C
• sterilizace je definována jako kombinace teploty a
  času
• steril...
Pasterace
Správně provedená pasterace zaručí:

• devitalizaci patogenních mikroorganismů
  (M. tuberculosis)
• devitalizac...
Vliv nízkých teplot
Nižší než optimální teploty přežívá většina mikroorganizmů
dlouhou dobu. Přenesou-li se však z optimál...
Složení atmosféry
Skladování potravin v řízené atmosféře plynů má
ochranný účinek

• Vakuově balené potraviny (v obalech n...
Relativní vlhkost prostředí
Vysoká relativní vlhkost ovlivňuje aw potraviny
(význam balení)



Čím vyšší je teplota, tím n...
Čas
 Čím delší je doba expozice, tím výraznější je účinek




Vnitřní faktory                      Vnější faktory
Technologie překážek
Kombinací různých faktorů vzniká řada překážek, které
musí mikroorganizmy překonat.
I když jednotlivé...
Prediktivní mikrobiologie

Vychází ze znalostí vnitřních
a vnějších faktorů

• Predikce růstu
• Pravděpodobnostní modely
•...
Predikce růstu – modelování
            typ zákusek




Počáteční počet LM 104 CFU   Teplota 20/10°C
pH 7                 ...
• Vliv dalších faktorů na
  mikroorganizmy v potravinách
Povrchové napětí

• Některé mikroorganizmy se špatnou smáčitelností
  buněk rostou v tekutinách ve formě blanky (křísu)

•...
Záření
Elektromagnetické vlnění různých délek se
značně liší svými účinky na mikroorganizmy

• Infračervené – nemá přímé l...
Hydrostatický tlak

Většina mikroorganizmů se rozmnožuje za normálního
atmosférického tlaku.

Zvýšení tlaku na 10-20 MPa r...
Ultrazvuk
Ultrazvuk
jsou zvukové vlny o frekvenci vyšší než 20 kHz, na
bakterie působí letálně pouze při vysoké intenzitě....
Mechanické vlivy
Vysoká odolnost mikroorganizmů je způsobena pevnou
buněčnou stěnou a malými rozměry

K destrukci buněk do...
Působení antimikrobiálních látek
Některé látky přítomné v prostředí mají na
mikroorganizmy nepříznivý vliv v důsledku svéh...
Podle mechanizmu účinku dělíme
      antimikrobiální látky
Látky poškozující strukturu buňky nebo její funkci
  (např. bun...
Cílová místa působení AML na
       bakteriální buňku
Dezinfekční látky
Sanitace = čištění a dezinfekce

Čištění – odstranění nečistot a zbytků organického
   materiálu

Dezinf...
Dezinfekční látky
• buněčná stěna - poškození
• cytoplazmatická membrána – indukce difuze látek
  z   buňky,    inhibice  ...
Anorganické sloučeniny
Silné kyseliny a silné zásady
- poškozují BS a CM x poškozují povrchy zařízení
Hašené vápno
- dezin...
Anorganické sloučeniny
Oxid uhličitý
- uchovávání ovocných šťáv
Organocíničité sloučeniny - Lastanoxy
- antifugální účinek...
Anorganické sloučeniny

Jodové preparáty
- Jodonal M – desinfekce mléčné žlázy


Peroxid vodíku
- sterilizace korunkových ...
Organické sloučeniny
Organické kyseliny – konzervace potravin
- kyselina benzoová
- kyselina sorbová (plísně)
- kyselina m...
Laboratorní metody
     přímé            nepřímé



1. kultivační      1. impedanční
2. mikroskopické   2. konduktometrick...
Kultivační metody
Metoda plotnová je používána pro průkaz (kvalita) nebo
 stanovení počtu (kvantita) určitých skupin, rodu...
Kultivační metody

Variantou klasické kultivační metody pro stanovení počtu
  (kvantita) určitých skupin nebo rodu bakteri...
Kultivační metody
    - spirálová plotnová metoda
Malé množství vzorku (35 µl) je nanášeno na rotující
 Petriho misku trys...
Kultivační metody
       - Petrifilmy
Petrifilmy jsou destičky potažené kultivačními
 médii ve formě gelu. Destičky se ino...
Kultivační metody
       - Hygikulty
Hygikult je plastová destička oboustranně pokrytá
 kultivačním médiem, umístěná ve st...
Membránová filtrace
Metoda slouží k zakoncentrování bakterií

• kultivační metoda
• mikroskopie
filtry z nylonu, PVC, poly...
Mikroskopické metody
Klasické metody - stanovení počtu bakterií po obarvení
  preparátu
Moderní metody - epifluorescence
s...
Imunologické metody

Princip metody ELISA
Enzymaticky značená specifická protilátka je
  vázána na vhodný povrch (mikrotit...
Imunologické metody

Výhody - automatizace
       - rychlost
       - vyšetření velkých sérií
         vzorků

Nevýhody – ...
Imunomagnetická
                  separace
Princip
 jsou-li v substrátu přítomny sledované bakterie, váží
 se na super-par...
Imunomagnetická separace
Polymerázová řetězová reakce
Princip
Princip PCR je založen na využití DNA polymerázy pro
  opakované kopírování templátov...
Polymerázová řetězová reakce
            Vysvětlení základních pojmů
• templát – DNA, která slouží jako vzor (šablona) pro...
Polymerázová řetězová reakce
             Vysvětlení základních pojmů
• primery – jsou oligonukleotidy (obvykle 20-25 bazí...
Turbidimetrie
Podstata
Bakterie v průběhu množení tvoří v tekutém vzorku
  zákal. Metoda využívá měření změn intenzity zák...
Průtoková cytometrie
Podstata
Metoda vyjadřuje kvantitativní fotometrické stanovení
  fluorochromu navázaného na specifick...
Impedanční metoda
Metabolická činnost bakterií mění složení kultivačního
  média, což vede ke změnám vodivosti.
Systém je ...
Metabolická aktivita

Bioluminiscence
ATP je zdrojem energie všech živých buněk. Podstata
  metody spočívá v reakci ATP s ...
Enzymatická aktivita
Redukce barviv
Resazurinový test je založen na průkazu
  bakteriálních reduktáz.
Ty redukují
 resazur...
Metody typizace


IDENTIFIKACE - zařazení neznámých kmenů (druh,
               poddruh)

TYPIZACE - zařazení neznámých km...
Kategorie typizačních metod
   - fenotypová charakteristika
BIOTYPIZACE - zkoumání vlastností kultur na základě
          ...
Kategorie typizačních metod
   - genotypová charakteristika

1. Generace   - analýza plazmidové DNA
              - restri...
Restrikční analýza plazmidové DNA
 RE - sekvenčně specifická nukleáza, která štěpí
       dsDNA ve specifických sekvencích...
Pulzní gelová elektroforéza (PFGE)

 Makrorestrikční analýza bakteriálního genomu, technika
  určená pro separaci molekul ...
Pulzní gelová elektroforéza
                (PFGE)

Rare cutting endonukleázy
-RE vzácně štěpící –
rozpoznávají a štěpí se...
Randomly amplified polymorfic DNA
       (polymerázová řetězová reakce náhodná - RAPD)


Metoda PCR detekující polymorfizm...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Vliv vnitřních a vnějších faktorů na mikroorganizmy v potraviách

4,614 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
4,614
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
9
Actions
Shares
0
Downloads
8
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Vliv vnitřních a vnějších faktorů na mikroorganizmy v potraviách

  1. 1. Vliv vnitřních a vnějších faktorů na mikroorganizmy v potravinách
  2. 2. Faktory ovlivňující růst mikroorganismů v potravinách Vnitřní : živiny, pH, redox potenciál, vodní aktivita,antimikrobiální aktivity Vnější: vlhkost, teplota, atmosféra Implicitní: specifická růstová rychlost, synergismus, antagonismus, komensalismus Technologické: krájení, mytí, balení, záření, pasteurizace
  3. 3. Mikroorganizmus a potravina • uchycení mikroorganizmů (fimbrie, pouzdra, slizová vrstva) • kontaminační dávka • druh mikroorganizmů (růstová fáze, generační doba) • mikroflóra potraviny (vzájemné vztahy mezi mikroorganizmy) • vliv vnitřních faktorů • vliv vnějších faktorů
  4. 4. Vnitřní faktory Působením mikroorganismů se mění vlastnosti potravin (např. textura, konzistence, vůně, chuť, vzhled). K jakým změnám dojde je závislé na chemických a fyzikálních vlastnostech potraviny (intrinsic factors): • složení potraviny (dostupnost živin) • koncentrace vodíkových iontů (pH) • aktivita vody (aw) • oxido-redukční potenciál (Eh) • textura potraviny • přítomnost antimikrobiálních látek v potravinách
  5. 5. Vnější faktory Způsob uchování a skladování potravin má významný vliv na mikroflóru potravin. Jakost a trvanlivost potravin je určována vnějšími faktory (extrinsic factors). • teplota prostředí • relativní vlhkost vzduchu (% RV) • složení atmosféry • čas
  6. 6. Další faktory Vedle vnitřních a vnějších faktorů má na trvanlivost potravin z pohledu mikrobiologického vliv také počet a druhové zastoupení mikroflóry. Čím méně je v potravině mikroorganismů a čím méně jsou aktivní, tím delší čas je potřeba k jejich pomnožení a vzniku senzorických změn (dlouhá lag fáze a delší generační čas) Tlak, záření, působení antimikrobiálních látek, dezinfekčních prostředků
  7. 7. Vztahy mezi mikroorganismy Komenzalizmus - volné sdružení MO, kteří si vzájemně neškodí ani neprospívají (např. mikroflóra úst, kožní mikroflóra, atd.) Synergizmus (syntrofizmus) - umožňuje žít určitým MO v daném prostředí pouze v přítomnosti MO jiných (např. aeroby odčerpávají kyslík z prostředí → umožňují růst anaerobů, štěpení makromolekul extracelulárními enzymy, kefírové kultury)
  8. 8. Vztahy mezi mikroorganismy Symbióza - vzájemně prospěšné soužití MO, např. s hmyzem, rostlinami nebo vyššími živočichy (např. rozklad celulózy v bachoru přežvýkavců, produkce vitaminu K bakteriemi střevního traktu) Antagonizmus - nepříznivé působení jedné skupiny mikroorganizmů na druhou (např. bakterie mléčného kvašení a hnilobné bakterie)
  9. 9. Vztahy mezi mikroorganismy Parazitizmus - jeden MO využívá vnitrobuněčných meziproduktů metabolismu jiného druhu a tím jej ničí. Jev častější pro soužití mikroorganizmů s živočichy nebo rostlinami (např. bakteriofágy, mykoviry) Metabióza - produkty metabolismu jedněch mikroorganizmů jsou postupně využívány mikroorganizmy dalšími (např. zoctovatění alkoholických nápojů) - metabióza umožňuje rychlou mineralizaci organických látek v přírodě - koloběh prvků
  10. 10. Vnitřní faktory - složení potraviny Obecně platí, že potraviny obsahující více nízkomolekulárních látek a větší množství vody se kazí rychleji. • obsah vody v potravině • zdroj energie a zdroj dusíku (sacharidy, alkoholy, AMK) • zdroj dusíku (AMK, peptidy, bílkoviny) • vitamíny a růstové faktory (B vitamíny) • minerální látky
  11. 11. pH Bakterie – slabě kyselé až slabě alkalické pH Kvasinky – preferují kyselé prostředí Plísně – tolerují velmi široké rozmezí
  12. 12. pH Hodnota pH ovlivňuje: - rozmnožování bakterií, rychlost růstu, vitalitu - intenzitu a charakter metabolizmu - odolnost buněk ke zvýšených teplotám - kyselé pH (<4,0) zabraňuje klíčení spór - změna dostupnosti kovových iontů v alkalickém prostředí Vliv má nejen nízká hodnota pH, ale i druh kyselin, které se na snížení hodnoty podílely.
  13. 13. Dělení potravin dle pH
  14. 14. Aktivita vody - aw Aktivita vody - je definována jako poměr parciálního tlaku vodní páry nad potravinou (p) k parciálnímu tlaku vodní páry nad čistou vodou (p0) při dané teplotě: p aw = p0 - množství vody dostupné pro mikroorganizmy pro chemické reakce buněk - optimální hodnota pro většinu mikroorganizmů aw>0,98
  15. 15. Aktivita vody - aw Bakterie halofilní x halotolerantní xerofilní x xerotolerantní osmofilní x osmotolerantní
  16. 16. Aktivita vody - aw Snížení aktivity vody: • odstranění využitelné vody sušením, uzením, odpařením, mražením • zvýšení obsahu tuku • zvýšení koncentrace rozpuštěných látek v prostředí (cukry - sacharosa, NaCl) → zvýšení osmotického tlaku (hypertonické prostředí) → difuze vody z buňky do prostředí → zastavení metabolizmu až smrt buňky
  17. 17. Aktivita vody - aw Potraviny • lehce kazitelné (více než 0,95) • středně kazitelné (0,95-0,92) • málo kazitelné (pod 0,91) Důležitá je kombinace aw s ostatními faktory ovlivňujícími přežívání MO v potravinách.
  18. 18. Aktivita vody - aw
  19. 19. Redox potenciál - Eh Oxidačně redukční potenciál prostředí - je rozdíl potenciálu mezi platinovou (kovovou) elektrodou umístěnou do daného prostředí a standardní vodíkovou elektrodou. oxidace látka redukovaná látka oxidovaná + n elektronů redukce Snížení redox potenciálu: - přidání redukujících látek - růst aerobních mikroorganismů - vakuové balení, atd.
  20. 20. Redox potenciál - Eh
  21. 21. Textura potraviny Přirozené krytí povrchu potravin - skořápka vajec, skořápky ořechů, kůže, vazivová pouzdra orgánů, povázka masa, kůrka chleba, atd.
  22. 22. Přítomnost antibakteriálních látek (biocidů) v potravinách • Některé potraviny obsahují přirozené antimikrobiální látky (koření, minerální oleje, česnek, hořčice, med) • Kravské mléko obsahuje laktoferrin, laktoperoxidázový systém, lysozym, kasein • Vejce lysozym, conalbumin, ovotransferrin, avidin
  23. 23. Antimikrobiální enzymy Jsou hojně rozšířeny v přírodě a hrají důležitou roli při obranných mechanizmech živých mikroorganizmů proti infekcím. Hydrolázy – degradují klíčové struktury buněčných stěn (peptidoglykan) Oxidoreduktázy – vytváří reaktivní molekuly, které rozrušují vitální proteiny v buňce.
  24. 24. Antimikrobiální enzymy Bakteriolytické 1. N-acetylhexosaminidázy katalyzují štěpení glukosidických vazeb sacharidů peptidoglykanu 2. N-acetylmuramyl-L-alaninamidázy katalyzují štěpení mezi sacharidovou a peptidovou částí peptidoglykanu 3. Endopeptidázy hydrolyzují peptidové vazby peptidoglykanu 4. Ostatní – chitinázy, ß-glukanázy
  25. 25. Antimikrobiální enzymy Bakteriolytické Lysozym je aktivní především u G pozitivních bakterií.
  26. 26. Antimikrobiální enzymy Oxidoreduktázy Glukozooxidázy jsou produkovány některými plísněmi, podstata cytotoxicity spočívá v tvorbě peroxidu vodíku (oxidace glukózy na kys. glukonovou a H2O2) Laktoperoxidázy se vyskytují např. ve slinách, mléce (oxidace thiokyanátu na hyperthiokyanát) Laktoferrin je glykoprotein tvořící komplexy s ionty železa
  27. 27. Vnější faktory • Teplota • Složení atmosféry • Relativní vlhkost vzduchu • Čas
  28. 28. Teplota • Je jedním z hlavních faktorů vnějšího prostředí, který ovlivňuje rychlost rozmnožování (přežívání) bakterií • Rozeznáváme 3 základní body teploty minimální teplotu optimální teplotu maximální teplotu
  29. 29. Rozdělení bakterií podle vztahu k teplotě Mikroorganizmy dělíme do skupin podle nároků na teplotu při které se rozmnožují a metabolizují Psychrofilní bakterie (12-15 °C) Psychrotrofní bakterie (25-30 °C) Mezofilní bakterie (30-40 °C) Termofilní bakterie (50-70 °C)
  30. 30. Vliv vysokých teplot Smrtící účinek vysokých teplot (letální teplota) • je nejnižší teplota, při které dochází za určitý čas k usmrcení (70 °C/10 minut) • denaturace bílkovin, inaktivace enzymů, narušení DNA a cytoplazmatické membrány • je závislá na: druhu mikroorganismu jeho fyziologickém stavu koncentraci buněk v prostředí charakteru prostředí
  31. 31. Termorezistence Stupeň odolnosti mikroorganizmů je závislý na: • fyziologickém stavu bakterií • jejich genetické výbavě • množství bakterií • obsahu vody v substrátu • množství ochranných látek (lipidy, proteiny, sacharidy)
  32. 32. Sterilizace • jednorázové použití teploty nad 100 °C • sterilizace je definována jako kombinace teploty a času • sterilizaci potravin přežívají některé spóry (rody Bacillus a Clostridium) • praktická (obchodní) sterilita x absolutní sterilita STERILIZOVANÉ POTRAVINY MOHOU OBSAHOVAT SPÓRY!
  33. 33. Pasterace Správně provedená pasterace zaručí: • devitalizaci patogenních mikroorganismů (M. tuberculosis) • devitalizaci podstatné části saprofytické mikroflóry (vegetativních buněk) • zachování původních fyzikálních, chemických, výživových a senzorických vlastností PASTEROVANÉ POTRAVINY OBSAHUJÍ MIKROORGANISMY!
  34. 34. Vliv nízkých teplot Nižší než optimální teploty přežívá většina mikroorganizmů dlouhou dobu. Přenesou-li se však z optimálních teplot do teploty kolem 0 °C dochází k chladovému šoku. oku Při pomalém zmrazování buněk na teploty pod 0 °C ze z vnitro i mimobuněčné vody tvoří velké krystaly ledu, které buňku nevratně poškozují. Při rychlém zmrazování buněk na teploty -30 °C – 180 °C se tvoří mikrokrystalky ledu, které buňky poškozují jen minimálně. Po rozmrazení se potraviny rychleji kazí (poškození živočišných i rostlinných pletiv krystaly vody)
  35. 35. Složení atmosféry Skladování potravin v řízené atmosféře plynů má ochranný účinek • Vakuově balené potraviny (v obalech nepropustných pro kyslík) • CO2 brání růstu aerobní mikroflóry, používá se při skladování ovoce a zeleniny, nesmí se používat pro potraviny s vysokým obsahem tuku, protože má silné oxidační účinky a způsobuje žluknutí tuků
  36. 36. Relativní vlhkost prostředí Vysoká relativní vlhkost ovlivňuje aw potraviny (význam balení) Čím vyšší je teplota, tím nižší musí být relativní vlhkost prostředí a naopak
  37. 37. Čas Čím delší je doba expozice, tím výraznější je účinek Vnitřní faktory Vnější faktory
  38. 38. Technologie překážek Kombinací různých faktorů vzniká řada překážek, které musí mikroorganizmy překonat. I když jednotlivé faktory nejsou dostatečné k zabránění růstu MO, jejich kombinací dochází k zesílení účinku. Čím nepříznivější překážka, tím vyšší úsilí musí mikroorganizmy vyvinout.
  39. 39. Prediktivní mikrobiologie Vychází ze znalostí vnitřních a vnějších faktorů • Predikce růstu • Pravděpodobnostní modely • Kinetické modelování
  40. 40. Predikce růstu – modelování typ zákusek Počáteční počet LM 104 CFU Teplota 20/10°C pH 7 aw 0,997
  41. 41. • Vliv dalších faktorů na mikroorganizmy v potravinách
  42. 42. Povrchové napětí • Některé mikroorganizmy se špatnou smáčitelností buněk rostou v tekutinách ve formě blanky (křísu) • Povrchové napětí prostředí snižujeme přídavkem povrchově aktivních látek (tenzidů)
  43. 43. Záření Elektromagnetické vlnění různých délek se značně liší svými účinky na mikroorganizmy • Infračervené – nemá přímé letální účinky (teplo!) • Viditelné světlo – ovlivňuje pozitivně i negativně některé aktivity buněk • Ultrafialové – má silně mutagenní a letální účinky (malá pronikavost) • Ionizační záření- má silně mutagenní a letální účinky (vysoká pronikavost)
  44. 44. Hydrostatický tlak Většina mikroorganizmů se rozmnožuje za normálního atmosférického tlaku. Zvýšení tlaku na 10-20 MPa rozmnožování zpomaluje a 30-40 MPa zcela zastavuje. Některé bakterie se dobře rozmnožují i při tlaku 60 MPa – barofilní x barotolerantní (v hlubinách moří)
  45. 45. Ultrazvuk Ultrazvuk jsou zvukové vlny o frekvenci vyšší než 20 kHz, na bakterie působí letálně pouze při vysoké intenzitě. Kavitační ultrazvuk v důsledku kmitání vzniká prudká pulzace buněčných membrán a cytoplazmy (letální účinek) Citlivé k ultrazvuku jsou především tyčinky a vlákna, koky jsou odolnější
  46. 46. Mechanické vlivy Vysoká odolnost mikroorganizmů je způsobena pevnou buněčnou stěnou a malými rozměry K destrukci buněk dochází: • opakovaným pomalým zamrazováním a roztáváním (odolnost enzymů) • ošetření vysokým tlakem • třepání s abrazivním materiálem
  47. 47. Působení antimikrobiálních látek Některé látky přítomné v prostředí mají na mikroorganizmy nepříznivý vliv v důsledku svého specifického složení (antimikrobiální). Mikrobistatické - látky zastavující rozmnožování mikroorganizmů Mikrobicidní – látky usmrcující mikroorganizmy Vliv koncentrace (účinek stimulační)
  48. 48. Podle mechanizmu účinku dělíme antimikrobiální látky Látky poškozující strukturu buňky nebo její funkci (např. buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, ribozomy) Látky působící na mikrobiální enzymy (oxidační činidla, chelatační látky, těžké kovy, antimetabolity) Látky reagující s DNA (např. chemické mutageny – alkylační nebo dezaminační činidla, cytostatika)
  49. 49. Cílová místa působení AML na bakteriální buňku
  50. 50. Dezinfekční látky Sanitace = čištění a dezinfekce Čištění – odstranění nečistot a zbytků organického materiálu Dezinfekce – odstranění mikroorganismů. Teplota a doba působení čistících a dezinfekčních prostředků!
  51. 51. Dezinfekční látky • buněčná stěna - poškození • cytoplazmatická membrána – indukce difuze látek z buňky, inhibice enzymů CM, oslabení elektrochemického potenciálu CM • cytoplazma – koagulace enzymů, ribozomů, NK Dezinfekční mechanizmus - oxidace, hydrolýza, tvorba solí s bílkovinami, koagulace bílkovin, změny permeability, poškození enzymatického systému, mechanická disrupce.
  52. 52. Anorganické sloučeniny Silné kyseliny a silné zásady - poškozují BS a CM x poškozují povrchy zařízení Hašené vápno - dezinfekce stěn, kvasných kádí, atd. Uhličitan sodný, fosforečnan sodný, polyfosfáty - odstranění zbytků tuků a bílkovin x polyfosfáty ekologicky nežádoucí (eutrofizace vod) Oxid siřičitý - síření ovocných a vinných polotovarů, síření sudů, sklepů, atd.
  53. 53. Anorganické sloučeniny Oxid uhličitý - uchovávání ovocných šťáv Organocíničité sloučeniny - Lastanoxy - antifugální účinek, nátěry stěn, omítek, atd. Sloučeniny chlóru - plynný chlór – dezinfekce vody - chlorové vápno – desinfekce podlah, skladovacích ploch - chloramin – směsné čistící prostředky, velmi časté použití v lékařství i potravinářství
  54. 54. Anorganické sloučeniny Jodové preparáty - Jodonal M – desinfekce mléčné žlázy Peroxid vodíku - sterilizace korunkových uzávěrů, obalů z plastu (kelímky, tetrapakové obaly,atd.), sýrařství
  55. 55. Organické sloučeniny Organické kyseliny – konzervace potravin - kyselina benzoová - kyselina sorbová (plísně) - kyselina mravenčí (kvasinky, plísně) Kyselina peroctová - Persteril Povrchově aktivní látky - mýdla (sodné soli vyšších MK) - kvartérní amoniové báze (Ajatin, Septonex) Antibiotika - nisin (konzervace potravin)
  56. 56. Laboratorní metody přímé nepřímé 1. kultivační 1. impedanční 2. mikroskopické 2. konduktometrické 3. imunologické 3. metabolická 4. molekulárně aktivita biologické 4. redukce barviv
  57. 57. Kultivační metody Metoda plotnová je používána pro průkaz (kvalita) nebo stanovení počtu (kvantita) určitých skupin, rodu nebo druhu bakterií Výhody • vysoká citlivost - REFERENČNÍ METODA (ISO, EN) Nevýhody • dlouhá doba do dosažení výsledků • kvantita je vyjádřena jako CFU (KTJ) ne počtem bakterií
  58. 58. Kultivační metody Variantou klasické kultivační metody pro stanovení počtu (kvantita) určitých skupin nebo rodu bakterií jsou • Spirálová plotnová metoda • Petrifilmy • Hygikulty
  59. 59. Kultivační metody - spirálová plotnová metoda Malé množství vzorku (35 µl) je nanášeno na rotující Petriho misku tryskou spirálovitě ve směru od středu misky k její periferii. Pomocí šablony (manuálně) nebo laseru (automaticky) je odečítán počet CFU (KTJ) na misce a ten je přepočten na výchozí objem inokula. Výhody • automatizace, eliminace chyb způsobených lidským faktorem Nevýhody • vysoké pořizovací náklady
  60. 60. Kultivační metody - Petrifilmy Petrifilmy jsou destičky potažené kultivačními médii ve formě gelu. Destičky se inokulují 1 ml naředěného vzorku a inkubují v termostatu. Výhody • destička je opatřena mřížkou pro snazší počítání kolonií • speciální indikátory zbarvují narostlé kolonie a tím je zvýrazňují
  61. 61. Kultivační metody - Hygikulty Hygikult je plastová destička oboustranně pokrytá kultivačním médiem, umístěná ve sterilní nádobce. Je určen k rychlému monitorování úrovně mikrobiální kontaminace v potravinářských provozech. Výhody • snadnost použití mimo laboratoř Nevýhody • sortiment destiček je omezen pouze na indikátorové mikroorganizmy
  62. 62. Membránová filtrace Metoda slouží k zakoncentrování bakterií • kultivační metoda • mikroskopie filtry z nylonu, PVC, polykarbonátu, polyesteru, kovu Výhody • filtrací většího objemu lze zvýšit citlivost metody • teplý agar nepoškozuje bakterie
  63. 63. Mikroskopické metody Klasické metody - stanovení počtu bakterií po obarvení preparátu Moderní metody - epifluorescence spojuje metodu filtrace a fluorescenční mikroskopie Princip spočívá ve vazbě fluorochromového barviva na DNA (RNA) mikrobů (DEFT, BACTOSCAN) Výhody • rychlost provedení Nevýhody • metoda detekuje i mrtvé buňky
  64. 64. Imunologické metody Princip metody ELISA Enzymaticky značená specifická protilátka je vázána na vhodný povrch (mikrotitrační destička). Za přítomnosti antigenu (specifické bakterie) vzniká komplex AgAb. Ten je možné detekovat buď přímo spektrofotometricky nebo vizualizovat konjugátem.
  65. 65. Imunologické metody Výhody - automatizace - rychlost - vyšetření velkých sérií vzorků Nevýhody – vyšší náklady na vyšetření - skríningová metoda Využití – detekce bakteriálních patogenů - detekce bakteriálních toxinů
  66. 66. Imunomagnetická separace Princip jsou-li v substrátu přítomny sledované bakterie, váží se na super-para-magnetické částice obalené specifickou protilátkou. Komplex antigen - protilátka se odseparuje pomocí magnetu a dále zpracuje. Výhody zkracuje dobu kultivace zachycuje i subletálně poškozené buňky
  67. 67. Imunomagnetická separace
  68. 68. Polymerázová řetězová reakce Princip Princip PCR je založen na využití DNA polymerázy pro opakované kopírování templátové (vzorové) molekuly DNA. Syntéza je řízena krátkými oligonukleotidy (primery), které nasedají na templátovou DNA na začátku a konci amplifikovaného fragmentu, každý s jiným vláknem původní dvouřetězcové DNA. PCR je velice citlivá metoda umožňující detekci jediné buňky. Mnohonásobné amplifikace je dosaženo opakováním tří základních kroků - denaturace, hybridizace a syntézy nových vláken
  69. 69. Polymerázová řetězová reakce Vysvětlení základních pojmů • templát – DNA, která slouží jako vzor (šablona) pro syntézu nových řetězců. Pro reakci PCR se používá genomová DNA o koncentraci přibližně 10 ug/ml. • DNA polymeráza – termostabilní enzym používaný k syntéze nové DNA ve směru 5´-3´ podle sekvence nukleotidů v templátu od místa navázaného primeru až po jeho konec. Enzym Taq DNA, který se nejčastěji používá pro PCR, je izolován z bakterie Thermus aquaticus a umožňuje opakované zahřátí na teplotu 95 °C. Enzym zůstává při této teplotě aktivní až 40 minut. • dNTP - nukleotidtrifosfáty (adenin, guanin, cytosin a thymin)
  70. 70. Polymerázová řetězová reakce Vysvětlení základních pojmů • primery – jsou oligonukleotidy (obvykle 20-25 bazí) , které svou sekvencí odpovídají DNA templátu a které vymezují úsek templátu, který bude amplifikován • master mix – reakční směs zajišťující optimální podmínky pro průběh reakce. Je složena z koncentrovaného pracovního pufru obsahujícího hořečnaté ionty zajišťujícího vhodné podmínky pro aktivitu polymerázy, směsi dNTP, polymerázy, specifických primerů a vody. • termocykler (teplotní cyklátor) - je zařízení, ve kterém za optimálních teplotních podmínek probíhá PCR reakce. • marker – velikostní standard, používá se k odhadu velikostí DNA produktů na základě pohyblivosti v agarózovém gelu
  71. 71. Turbidimetrie Podstata Bakterie v průběhu množení tvoří v tekutém vzorku zákal. Metoda využívá měření změn intenzity zákalu média v závislosti na čase. Intenzita zákalu je závislá na počáteční koncentraci mikroorganizmů. Využití – k měření celkového počtu mikroorganizmů (aerobních i anaerobních)
  72. 72. Průtoková cytometrie Podstata Metoda vyjadřuje kvantitativní fotometrické stanovení fluorochromu navázaného na specifické bakterie. Buněčná suspenze po obarvení prochází kapilárou přes trysku, kde je laserem ozářena. Intenzita excitovaného světla vyjadřuje kvantitu specifických bakterií. Využití – rychlá detekce technologicky významných a patogenních bakterií. Výsledky nejsou porovnatelné se standardními metodami (CFU)
  73. 73. Impedanční metoda Metabolická činnost bakterií mění složení kultivačního média, což vede ke změnám vodivosti. Systém je složen ze dvou elektrod ponořených do živného média. Ty jsou připojeny na zdroj střídavého proudu a měříme jimi impedanci. Stoupající vodivost vede k poklesu impedance. Výhody - automatizace Nevýhody – vyšší cena přístroje - při smíšených kulturách nestandardní výsledky Využití – indikátorové skupiny mikroorganizmů
  74. 74. Metabolická aktivita Bioluminiscence ATP je zdrojem energie všech živých buněk. Podstata metody spočívá v reakci ATP s enzymem luciferázou vázanou na luciferin. luciferin Tři tvorbě luciferin-adenylátového komplexu se z ATP uvolňuje pyrofosfát. Za přítomnosti kyslíku dochází k uvolnění světla, jehož intenzita je závislá na výchozím množství ATP. Použití – rychlá detekce mikrobiální kontaminace v potravinářských provozech (HACCP)
  75. 75. Enzymatická aktivita Redukce barviv Resazurinový test je založen na průkazu bakteriálních reduktáz. Ty redukují resazurin rezorufin hydrorezorufin met. modř leukoforma Rychlost barevné změny je závislá na množství mikroorganizmů. Využití – rychlá detekce CPM v mléce nebo mase
  76. 76. Metody typizace IDENTIFIKACE - zařazení neznámých kmenů (druh, poddruh) TYPIZACE - zařazení neznámých kmenů pod úroveň druhu FINGERPRINTING - vzájemné porovnání kmenů jednoho druhu poddruhu nebo variety
  77. 77. Kategorie typizačních metod - fenotypová charakteristika BIOTYPIZACE - zkoumání vlastností kultur na základě biochemických vlastností (API, Enterotest, Stafytest atd.) REZISTENCE k antibiotikům - zkoumání citlivosti kultur k antimikrobiálním látkám (disková difuzní metoda, MIC) SÉROTYPIZACE - nejstarší typizační technika, sklíčková, mikrozkumavková, Ag O:H:K
  78. 78. Kategorie typizačních metod - genotypová charakteristika 1. Generace - analýza plazmidové DNA - restrikční analýza plazmidové DNA 2. Generace - restrikční analýza chromozomální DNA - hybridizací s próbami - ribotypizace 3. Generace - PFGE - typizační metody na bázi PCR (RAPD, REP PCR) 4. Generace - DNA sekvenování
  79. 79. Restrikční analýza plazmidové DNA RE - sekvenčně specifická nukleáza, která štěpí dsDNA ve specifických sekvencích vytvářením dvouřetězcových zlomů
  80. 80. Pulzní gelová elektroforéza (PFGE) Makrorestrikční analýza bakteriálního genomu, technika určená pro separaci molekul DNA o velikosti až 12Mb, při níž dochází ke změně směru elektrického pole. Molekuly DNA putují pohybem cik-cak v závislosti na pulzním čase a napětí
  81. 81. Pulzní gelová elektroforéza (PFGE) Rare cutting endonukleázy -RE vzácně štěpící – rozpoznávají a štěpí sekvence, které se v genomové DNA vyskytují zřídka a vytváří dlouhé restrikční fragmenty (XbaI, SpeI,SmaI,NotI)
  82. 82. Randomly amplified polymorfic DNA (polymerázová řetězová reakce náhodná - RAPD) Metoda PCR detekující polymorfizmus DNA za použití jediného krátkého oligonukleotidového primeru, který se na cílovou DNA váže v náhodných místech. Výsledkem je soubor amplikonů charakteristický pro daný mikroorganizmus Podle délky primerů rozlišujeme metody: AP-PCR (Arbitrary primed PCR) 18-24 mer RAPD 10 mer DAF (DNA amplification fingerprinting) 5-8 mer

×