Общая и пищевая микробиология. Часть I

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УНИВЕРСИТЕТ ИТМО

Л.В. Красникова, П.И. Гунькова

ОБЩАЯ И ПИЩЕВАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Часть I

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2016

Красникова Л.В., Гунькова П.И. Общая и пищевая микробиология: Учеб. пособие. Часть I. – СПб.: Университет ИТМО, 2016.

134 с.

Рассматриваются вопросы общей микробиологии, дается понятие об организации микробиологической лаборатории, методах стерилизации микробиологических объектов, а также санитарно-гигиенического контроля воздуха производственных помещений, питьевой воды и пищевых продуктов.

Предназначено для студентов бакалавриата очной и заочной форм обучения направлений 19.04.01 Биотехнология, 19.04.02 Продукты питания из растительного сырья и 19.04.03 Продукты питания животного происхождения по дисциплинам «Общая и пищевая микробиология» и «Общая биология и микробиология».

Рецензенты: кафедра химии и биотехнологии ФПБОУ СанктПетербургского торгово-экономического университета (зав. кафедрой доктор техн. наук, доц. Ю.Г. Базарнова); кандидат техн. наук, М.М. Шамцян (кафедра технологии микробиологического синтеза Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета))

Рекомендовано к печати Советом факультета пищевых биотехнологий и инженерии, протокол № 2 от 28.10.2015 г.

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2016

Красникова Л.В., Гунькова П.И., 2016

ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие содержит информацию, необходимую для подготовки студентов к практической работе в микробиологической лаборатории. Основной целью пособия является ознакомление студентов с наиболее важными приемами и методами микробиологических исследований, которые необходимы при изучении дисциплины «Общая и пищевая микробиология».

Каждый раздел пособия содержит основные теоретические пояснения по изучаемой теме, цель исследования, описание методики постановки опыта, перечень контрольных вопросов для самопроверки.

Пособие предусматривает приобретение студентами нижеперечисленных теоретических знаний и навыков:

изучение устройства биологического микроскопа и техники приготовления микроскопических препаратов;

ознакомление со специальными методами микроскопических исследований (темнопольная, фазово-контрастная и электронная микроскопия);

ознакомление с оборудованием микробиологической лаборатории и способами стерилизации питательных сред, посудой, инвентарем;

изучение морфологии важнейших групп микроорганизмов, влияющих на качество пищевых продуктов;

освоение методов количественного учета микроорганизмов в объектах внешней среды и продуктах питания. При проведении микробиологических работ очень важным является соблюдение условий стерильности, поэтому в первых разделах пособия дано описание физических и механических методов стерилизации и химических средств дезинфекции.

В учебном пособии большое внимание уделено морфологии бактерий, дрожжей и мицелиальных грибов. Дана характеристика основных видов бактерий – возбудителей порчи пищевых продуктов. Детально рассмотрено строение основных видов дрожжей и плесневых грибов, развивающихся в продуктах питания. Материал нескольких тем лабораторного практикума посвящен микробиологическому исследованию воздуха помещений, питьевой воды и пищевых продуктов. Освещены также вопросы микрофлоры воды, санитарных

требований к качеству питьевой воды. Дано понятие о санитарнопоказательных микроорганизмах и методах их определения.

В приложении приведены рецептуры основных питательных сред, используемых в микробиологической практике.

Правила работы в микробиологической лаборатории

Специфика работы в микробиологической лаборатории требует строгого соблюдения порядка и чистоты. В связи с этим при работе в лаборатории студенты должны соблюдать следующие правила:

1) запрещается входить в лабораторию в верхней одежде, головном уборе, вносить посторонние вещи;

2) запрещается находиться в лаборатории в период обработки воздуха помещения ультрафиолетовыми лампами;

3) перед занятиями необходимо надеть хлопчатобумажный халат;

4) не разрешается выходить в халате за пределы лаборатории и надевать на халат верхнюю одежду;

5) нельзя класть на лабораторный стол личные вещи (сумки, папки и др.), их следует держать в специально отведенных местах;

6) в лаборатории запрещается принимать пищу, пить воду, не допускаются излишние разговоры и хождения;

7) на лабораторном столе не должно быть никаких лишних предметов, не имеющих отношения к работе;

8) соблюдать осторожность при работе с открытым огнем спиртовки или газовой горелки;

9) во избежание распыления спор микроорганизмов не допускается оставлять открытыми чашки Петри, пробирки, колбы с культурами плесневых грибов, часто являющихся аллергенами;

10) использованные пипетки, предметные и покровные стекла следует опускать в раствор с дезинфицирующей жидкостью;

11) в конце занятий следует привести в порядок рабочее место: поставить на место микроскоп, вымыть посуду, протереть рабочий стол и поставить под него табуретку;

12) дежурному по группе проверить рабочие места студентов.

1. МИКРОСКОПИЯ Изучение клеток микроорганизмов, не видимых невооруженным глазом, возможно только при помощи микроскопов (от греч. micros – малый, skopeo – смотрю). Эти приборы позволяют получать изображение исследуемых объектов, увеличенное в сотни раз (световые микроскопы) и в десятки – сотни тысяч раз (электронные микроскопы).

1.1. Устройство светового микроскопа Цель работы: ознакомить студентов с устройством светового микроскопа, его характеристиками и правилами работы с ним.

Микроскоп называется световым, так как он обеспечивает возможность изучать объект в проходящем свете. Основными элементами современных световых микроскопов являются механическая и оптическая части (рис. 1.1).

К механической части относятся штатив, тубус, револьверная насадка, коробка микромеханизма, предметный столик, макрометрический и микрометрический винты.

Штатив состоит из двух частей – основания и тубусодержателя (колонки). Основание микроскопа прямоугольной формы, имеет снизу четыре опорные площадки, что обеспечивает устойчивое положение микроскопа на поверхности рабочего стола.

Тубусодержатель соединяется с основанием и может перемещаться в вертикальной плоскости при помощи макро- и микрометрического винтов. При вращении винтов по часовой стрелке тубусодержатель опускается, при вращении против часовой стрелки – поднимается от препарата. В верхней части тубусодержателя укреплена головка с гнездом для монокулярной (или бинокулярной) насадки и направляющей для револьверной насадки. Головка крепится винтом.

Тубус – это труба микроскопа, позволяющая поддерживать определенное расстояние между основными оптическими деталями – окуляром и объективом. Вверху в тубус вставляется окуляр. Современные модели микроскопов имеют наклонный тубус.

8 – клеммы, прижимающие препарат; 9 – конденсор; 10 – кронштейн конденсора; 11 – рукоятка перемещения конденсора;

12 – откидная линза; 13 – зеркало; 14 – макровинт; 15 – микровинт;

16 – коробка с механизмом микрометрической фокусировки;

17 – головка для крепления тубуса и револьверной насадки;

18 – винт для крепления головки Револьверная насадка представляет собой вогнутый диск с несколькими гнездами, в которые ввинчиваются 3–4 объектива. Вращая револьверную насадку, можно под отверстие тубуса быстро установить любой объектив в рабочее положение.

Коробка микромеханизма несет с одной стороны направляющую для кронштейна конденсора, а с другой – направляющую для тубусодержателя. Внутри коробки находится механизм фокусировки микроскопа, представляющий собой систему зубчатых колес.

Предметный столик служит для размещения на нем препарата или другого объекта исследования. Столик может быть квадратным или круглым, подвижным или неподвижным. Подвижный столик перемещается в горизонтальной плоскости при помощи двух боковых винтов, что позволяет рассматривать препарат в разных полях зрения. На неподвижном столике для обследования объекта в разных полях зрения препарат перемещают рукой. Снизу в центре предмет-

ного столика имеется отверстие для освещения лучами света, направляемыми от осветителя. На столике имеются две пружинные клеммы, предназначенные для закрепления препарата. Некоторые системы микроскопов снабжены препаратоводителем, необходимым при исследовании поверхности препарата или при подсчете клеток. Препаратоводитель позволяет производить передвижение препарата в двух взаимноперпендикулярных направлениях. На препаратоводителе имеется система линеек – нониусов, с помощью которых можно сообщить координаты любой точке исследуемого объекта.

Макрометрический винт (макровинт) служит для предварительной ориентировочной установки изображения рассматриваемого объекта. При вращении макровинта по часовой стрелке тубус микроскопа опускается, при вращении против часовой стрелки – поднимается.

Микрометрический винт (микровинт) используют для точной установки изображения объекта. Микрометрический винт является одной из наиболее легко повреждаемых частей микроскопа, поэтому с ним надо обращаться осторожно: во избежание самопроизвольного опускания тубуса не вращать винт с целью грубой установки изображения. При полном повороте микровинта тубус передвигается на 0,1 мм.

Оптическая часть микроскопа состоит из основных оптических деталей (объектива и окуляра) и вспомогательной осветительной системы (зеркала и конденсора).

Объективы (от лат. objektum – предмет) – наиболее важная, ценная и хрупкая часть микроскопа. Они представляют собой систему линз, заключенных в металлическую оправу, на которой указаны степень увеличения и числовая апертура. Наружная линза, обращенная плоской стороной к препарату, называется фронтальной. Именно она обеспечивает увеличение. Остальные линзы называются коррекционными и служат для устранения недостатков оптического изображения, возникающих при рассмотрении исследуемого объекта.

Объективы бывают сухие и иммерсионные, или погружные. Сухим называется объектив, у которого между фронтальной линзой и рассматриваемым объектом находится воздух. Сухие объективы обычно имеют большое фокусное расстояние и увеличение 8х или 40х. Иммерсионным (погружным) называют объектив, у которого между фронтальной линзой и препаратом находится специальная жидкая среда. Вследствие разницы между показателями преломления стекла (1,52) и воздуха (1,0) часть световых лучей преломляется и не

попадает в глаз наблюдателя. В результате этого изображение получается нечетким, более мелкие структуры остаются невидимыми. Избежать рассеивания светового потока можно путем заполнения пространства между препаратом и фронтальной линзой объектива веществом, показатель преломления которого близок к коэффициенту преломления стекла. К таким веществам относятся глицерин (1,47), кедровое масло (1,51), касторовое (1,49), льняное (1,49), гвоздичное (1,53), анисовое (1,55) и др. Иммерсионные объективы имеют на оправе обозначения: I – immersion (иммерсия), НI – Homogen immersion (однородная иммерсия), OI – oil immersion и МИ – масляная иммерсия. В настоящее время в качестве иммерсионной жидкости чаще используют синтетические продукты, соответствующие по оптическим свойствам кедровому маслу.

Объективы различают по их увеличению. Величина увеличения объективов обозначена на их оправе (8х, 40х, 60х, 90х). Кроме того, каждый объектив характеризуется определенной величиной рабочего расстояния. Для иммерсионного объектива это расстояние соответственно составляет 0,12 мм, для сухих объективов с увеличением 8х и 40х – 13,8 и 0,6 мм.

Окуляр (от лат. okularis – глазной) состоит из двух линз – глазной (верхней) и полевой (нижней), заключенных в металлическую оправу. Окуляр служит для увеличения изображения, которое дает объектив. Увеличение окуляра обозначено на его оправе. Существуют окуляры с рабочим увеличением от 4х до 15х.

При длительной работе с микроскопом следует пользоваться бинокулярной насадкой. Корпуса насадки могут раздвигаться в пределах 55–75 мм в зависимости от расстояния между глазами наблюдателя. Бинокулярные насадки часто имеют собственное увеличение (около 1,5х) и коррекционные линзы.

Конденсор (от лат. condenso – уплотняю, сгущаю) состоит из 2–3 короткофокусных линз. Он собирает лучи, идущие от зеркала, и направляет их на объект. При помощи рукоятки, расположенной под предметным столиком, конденсор может перемещаться в вертикальной плоскости, что приводит к увеличению освещенности поля зрения при поднятом конденсоре и уменьшению его при опущенном конденсоре. Для регулировки интенсивности освещения в конденсоре имеется ирисовая (лепестковая) диафрагма, состоящая из стальных серповидных пластинок. При полностью открытой диафрагме реко-

мендуется рассматривать окрашенные препараты, при уменьшенном отверстии диафрагмы – неокрашенные. Под конденсором расположена откидная линза в оправе, используемая при работе с объективами малого увеличения, например, 8х или 9х.

Зеркало имеет две отражающие поверхности – плоскую и вогнутую. Оно закреплено на шарнирах в основании штатива, и его можно легко поворачивать. При искусственном освещении рекомендуется пользоваться вогнутой стороной зеркала, при естественном – плоской.

Осветитель выполняет функцию искусственного источника света. Он состоит из низковольтной лампы накаливания, закрепляющейся на штативе, и понижающего трансформатора. На корпусе трансформатора имеется рукоятка реостата, регулирующего накал лампы, и тумблер для включения осветителя.

Во многих современных микроскопах осветитель вмонтирован в основание.