12.1 Биосфера и распространение микроорганизмов в природе. Влия-

ние на окружающую среду антропогенных факторов Микроорганизмы широко распространены в окружающей среде. Их обнаруживают в почве, воде, воздухе, растениях, в пищевых продуктах, в организме человека и животных. Они встречаются в виде биоценозов – совокупности живых существ, населяющих одну и ту же среду обитания. Сложные взаимоотношения микроорганизмов со средой обитания, которые определяют их размножение, развитие и выживание, изучает специальная наука – экология.

Биогеоценоз – основная единица в экологии, представляющая собой совокупность биоценоза и внешних условий (физических, химических), в которых этот биоценоз существует. Все жизненное пространство нашей планеты в совокупности – биосферу – можно рассматривать как гигантскую экосистему. Окружающая среда поддерживает взаимоотношения определенного микроорганизма (или популяции) с окружающими его (ее) биотическими (факторами живой природы) и абиотическими (факторами неживой природы) компонентами экосистемы.

Местообитание. В пределах экосистемы для каждого микроорганизма можно описать его местообитание. В рамках определенной экосистемы микроорганизм имеет, как правило, только одно-единственное местообитание, хотя некоторые микроорганизмы могут иметь несколько таких мест, каждое в отдельной экосистеме. Иными словами, местообитание – это «адрес» данного организма. Некоторые организмы могут иметь несколько «адресов».

Экологическая ниша – функция какого-то вида или популяции в сообществе организмов. Таким образом, экологическая ниша характеризует «профессию» данного вида организма.

Примерами экосистем являются пруд с обитающими в нём растениями,

рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы; лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом.

Антропогенные факторы - это изменения, происходящие в природе, т.е. в окружающей среде в результате хозяйственной деятельности человека. Сейчас в окружающую среду выбрасываются сотни миллионов тонн оксидов азота и серы, углекислоты, твердых и жидких частиц (аэрозолей), миллионы тонн газообразных органических веществ. Способы и пути борьбы с антропогенным загрязнением окружающей среды: строительство очистных сооружений, установка пылегазоулавливающих фильтров, создание малоотходных и безотходных технологий, утилизация отходов.

12.2 Микрофлора почвы. Ее роль в инфицировании пищевых продук-

тов. Санитарная оценка почвы Почва – благоприятная среда для обитания и размножения различных микроорганизмов. В состав микробных биоценозов почвы входят бактерии, грибы, простейшие и бактериофаги. Микроорганизмы почвы участвуют в круговороте веществ в природе, минерализации органических отбросов, самоочищении почвы. Существенную роль в формировании микробного биоценоза почвы играют высшие растения, насекомые и животные.

Содержание микроорганизмов в почве зависит от ее химического состава, влажности, температуры, рН и других показателей.

Почва населена различными микроорганизмами. Среди них азотфиксирующие бактерии рода Azotobacter, клубеньковые бактерии рода Rhisobium, нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии, грибы, серо- и железобактерии, актиномицеты, гнилостные бактерии и др. В плодородной почве обнаружены энтеробактерии, псевдомонады, бациллы и клостридии. Эти микроорганизмы изменяют рН почвы в кислую сторону, и в ней начинают развиваться молочнокислые бактерии, дрожжи, грибы и др. микроорганизмы.

Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы не входят в состав микробных биоценозов почвы и через определенное время погибают, чему способствуют неблагоприятные условия обитания, отсутствие необходимых питательных веществ, а также антагонизм почвенных бактерий.

Тем не менее возбудители многих инфекционных болезней и пищевых отравлений могут длительное время сохранять свою жизнеспособность в почве, поэтому почва является источником инфицирования пищевых продуктов патогенной микрофлорой. Так, установлена прямая зависимость между уровнем заболеваемости человека и животных кишечными инфекциями и неудовлетворительным состоянием почвы.

Санитарная оценка почвы по микробиологическим показателям. При проведении текущего санитарного надзора за состоянием почвы осуществляют краткий санитарно-микробиологический анализ, который заключается в определении общей бактериальной обсемененности и титра кишечной палочки. Общая бактериальная обсемененность характеризует загрязнение почвы органическими веществами, а присутствие в ней бактерий группы кишечной палочки свидетельствует об уровне фекального загрязнения почвы. Титр кишечной палочки загрязненных участков почвы составляет от 0,001 до 0,00001 г, а чистых – 1 г и более.

При полном санитарно-микробиологическом анализе, кроме вышеуказанных показателей, в почве определяют количество анаэробов, палочку протея и термофильные микроорганизмы. Так, по соотношению вегетативных и споровых форм анаэробной палочки перфрингенс можно судить о времени фекального загрязнения, наличие палочки протея указывает на загрязнение почвы органическими веществами животного происхождения, а наличие термофилов – на загрязнение почвы навозом или компостами.

12.3 Микрофлора

воздуха.

Оценка качества воздуха по микробиологическим показателям. Методы очистки и дезинфекции воздуха Воздух является неблагоприятной средой для развития микроор-

ганизмов, что обусловлено недостатком питательных веществ и влаги, а также бактерицидным действием солнечных лучей. Поэтому количественный и видовой состав микрофлоры воздуха зависит от ряда факторов: климатических, метеорологических, сезонных, общего санитарного состояния местности и др. Наиболее часто в воздухе встречаются споры аэробных палочек рода Bacillus, пигментированные (окрашенные) штаммы бактерий (родов Sarcina, Staphylococcus и др.), а также грибы (родов Penicillium, Aspergillus и др.), дрожжи Rhodotorula.

Патогенные микроорганизмы попадают в воздух из почвы и выделений человека и животных (при кашле, чихании). Выживаемость патогенных микроорганизмов в воздухе зависит от биологических свойств возбудителя, а также влажности и температуры.

Воздух может быть источником загрязнения пищевых продуктов. Поэтому к воздуху производственных помещений на пищевых предприятиях предъявляются определенные санитарно-гигиенические требования.

Санитарно-гигиеническое состояние воздуха оценивают по двум микробиологическим показателям: общей бактериальной обсемененности и содержанию гемолитических стрептококков и стафилококков (санитарнопоказательные микроорганизмы воздуха). В 1 м³ воздуха производственных помещений не допускается содержания более 500 клеток микроорганизмов в зимнее время года и 1500 летом. По содержанию гемолитических стрептококков и стафилококков судят о присутствии в воздухе болезнетворных микробов. В 1 м³ воздуха не должно содержаться более 16 гемолитических стрептококков и стафилококков.

Для снижения бактериальной обсемененности воздуха на пищевых предприятиях проводят проветривание и влажную уборку помещений, а иногда осуществляют фильтрацию поступающего воздуха через специальные воздушные фильтры. Для дезинфекции воздуха применяют физические и химические методы уничтожения микроорганизмов – обработку ультрафиолетовыми лучами (бактерицидные лампы), а также обработку хлорсодержа-

щими препаратами в виде их испарений и аэрозолей. Эффективным способом является озонирование воздуха.

12.4 Микрофлора воды. Санитарная оценка воды по микро-

биологическим показателям. Способы очистки и дезинфекции воды Вода является благоприятной средой для развития многих микроорганизмов.

В состав микрофлоры воды входят сапрофиты: флуоресцирующие бактерии, микрококки, реже встречаются бактерии рода Bacillus. Содержание в воде микроорганизмов зависит от содержания в ней органических веществ. Степень обсеменения воды организмами характеризуется понятием сапробность воды – это совокупность живых существ, обитающих в водах, загрязненных органическими веществами животного или растительного происхождения.

Количество микроорганизмов в 1 см³ воды может варьироваться в широких пределах – от единиц до миллионов. Вода открытых водоемов более богата сапрофитными микроорганизмами, чем воды подземных источников. В речной воде встречаются гнилостные, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серо- и железобактерии и др.

Вода не является благоприятной средой для размножения болезнетворных микроорганизмов, однако многие из них сохраняются и выживают в ней определенное время.

Требования к качеству воды для производственных нужд зависят от ее назначения. Если вода входит в состав готовой продукции (компоты, маринады, рассолы), то она должна быть прозрачной, бесцветной, без постороннего запаха и вкуса; не должна содержать посторонних примесей, а также патогенных микроорганизмов; должна быть свободна от животных и растительных организмов, паразитов, их яиц и личинок.

При использовании микробиологически загрязненной воды в производство могут попасть возбудители инфекционных заболеваний, пищевых отравлений, а также гнилостные, кислотообразующие, споровые формы бак-

терий, которые могут оказать неблагоприятное влияние не только на ход технологического процесса, но и на качество и стойкость готовой продукции при хранении.

Санитарная оценка воды по микробиологическим показателям О безопасности воды в эпидемиологическом отношении судят по результатам ее санитарно-бактериологического исследования. Микробиологические показатели питьевой водопроводной воды нормированы ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». Общая бактериальная обсемененность (микробное число) не более 100 клеток в 1 г, коли-титр – не менее 300 мл, коли-индекс – не более 3.

Коли-титр – наименьший объем воды, в котором содержится одна кишечная палочка.

Коли-индекс – количество кишечных палочек в 1 дм³ воды. В СанПиНе 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», введенного в действие с 1 января 2002г, предъявляются более жесткие требования к питьевой воде. Для оценки санитарного состояния воды в ней определяют общее микробное число – не более 50 КОЕ/см³; термотолерантные колиформные бактерии – не допускаются в 100 см³; общие колиформные бактерии также должны отсутствовать в 100 см³; споры сульфитредуцирующих клостридий - не допускаются в 20 см³; колифаги – в 100 см³. Исследование питьевой воды проводят один раз в квартал при пользовании городским водопроводом и один раз в месяц при наличии собственных источников водоснабжения.

Общее микробное число воды (ОМЧ) – количество мезофильных аэробных и факультативноанаэробных микроорганизмов, способных образовывать колонии на питательном агаре при 37 ⁰С в течение 24 часов.

К общим колиформным бактериям относятся грамотрицательные не образующие спор палочки, не обладающие оксидазной активностью, фер-

ментирующие лактозу или маннит с образованием альдегида, кислоты и газа при температуре 37⁰С в течение 24 часов.

Термотолерантные колиформные бактерии обладают всеми признаками общих колиформных бактерий, которые, кроме этого способны ферментировать лактозу до кислоты и газа при температуре 44 ⁰С в течение 24 часов.

Сульфитредуцирующие клостридии (преимущественно Clostridium perfringens) – спорообразующие анаэробные палочковидные бактерии, редуцирующие сульфит натрия на железо-сульфитном агаре в течение 24 часов при температуре 44 ⁰С.

Колифаги – бактериальные вирусы, способные лизировать кишечную палочку и формировать зоны лизиса через 182 часа при температуре 37 ⁰С на ее газоне на питательном агаре. Колифаги – индикаторы очистки питьевой воды в отношении энтеровирусов.

В отдельных случаях при санитарной оценке воды в качестве санитарно – показательного микроорганизма наряду с БГКП используют энтерококки. Так, в Международном Европейском стандарте на питьевую воду наличие энтерококка определяют в качестве дополнительного показателя фекального загрязнения воды.

Очистка и дезинфекция питьевой воды состоит из нескольких этапов:

1. Отстаивание в специальных отстойниках. При этом удаляются взвеси, нежелательные привкусы и запахи, происходит обесцвечивание, обессоливание и опреснение воды. Для ускорения отстаивания применяют коагулянты.

2. Фильтрование через слой речного песка. В верхних слоях фильтра формируется биологическая пленка, состоящая из содержащихся в воде примесей и хлопьев коагулянтов, на которых оседает большое количество микроорганизмов.

1. Обеззараживание профильтрованной воды, т.е. удаление оставшихся

в воде микроорганизмов, среди которых могут быть и патогенные, с помощью различных дезинфицирующих средств (с помощью окислителей, путем озонирования, облучения ультрафиолетом, обработки ультразвуком).

Очистка сточных вод. Биологические методы очистки делятся на аэробные и анаэробные.

В свою очередь, аэробная очистка может протекать в естественных и в искусственно создаваемых условиях.

Очистка в естественных условиях проводится путем фильтрования сточных вод через слой почвы на полях орошения или полях фильтрации (почвенные методы очистки), а также в очистных прудах.

При аэробной очистке в искусственных условиях процесс очищения ведут в специальных сооружениях: в биофильтрах и аэротенках. В аэротенках процесс очистки близок к естественным способам очистки, но интенсифицируется путем дополнительного насыщения кислородом. При этом активный ил (биоценоз микроорганизмов, с помощью которых осуществляется очистка) свободно плавает в воде в виде хлопьев. В биофильтрах биологическая очистка происходит при участии микроорганизмов, прикрепленных к биопленке. При аэробной очистке протекают интенсивные процессы по минерализации органических веществ различными гетеротрофными микроорганизмами, а также протекает активная нитрификация.

Анаэробная очистка проводится в искусственно создаваемых сооружениях – метантенках, септиктенках и двухъярусных отстойниках. В них осуществляется обработка твердой фазы сточных вод (осадков с решеток из первичных отстойников, а также активный ил и биопленка). При анаэробной очистке происходят различные микробиологические процессы (гниение, различные типы брожения). В результате, сложные органические соединения (белки, жиры, углеводы) сточных вод превращаются в жирные кислоты, спирты и газообразные вещества (диоксид углерода, аммиак, метан, водород). Остаток твердой фазы сточных вод, не разрушенный микроорганизмами обезвоживают, сушат и используют в виде удобрения, а спрессованный в виде брикетов – в качестве топлива.

Вопросы для самопроверки

1. Что представляет собой экосистема?

2. Охарактеризуйте понятие «биоценоз».

3. Что означают понятия «экологическая ниша», «местообитание»?

4. Какие микроорганизмы входят в состав микрофлоры почвы?

5. По каким микробиологическим показателям проводят санитарную оценку почвы?

6. В каких случаях проводят полный микробиологический анализ почвы?

7. Какова роль почвы в инфицировании пищевых продуктов?

8. Охарактеризуйте состав микрофлоры воздуха. Какова роль воздуха в инфицировании пищевых продуктов?

9. Как проводят санитарную оценку воздуха? Какие методы используют на предприятиях пищевой промышленности для очистки и обеззараживания воздуха?

10. Какие микроорганизмы входят в состав микрофлоры воды?

11. Что такое «сапробность воды»?

12. Каким образом проводят аэробную очистку сточных вод в искусственных условиях? Какие микробиологические требования предъявляются к питьевой воде?

13. Какие способы очистки сточных вод Вам известны?

14. Каким образом проводят очистку и дезинфекцию питьевой воды?