Микробиология, санитария и гигиена


К. А. Мудрецова-Висс, В. П. Дедюхина






                МИКРОБИОЛОГИЯ, САНИТАРИЯ И ГИГИЕНА







Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 2001 «Товароведение и экспертиза товаров»
















Москва
ИД «ФОРУМ» - ИНФРА-М 2010

УДК 579.67(075.8)
ББК 36-1я73 + 51.23я73
      М89
Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России»
Рецензенты:
доктор медицинских наук, профессор кафедры микробиологии, вирусологии, иммунологии Владивостокского государственного медицинского университета Н. С. Мотавкина;
доктор медицинских наук, профессор кафедры гигиены Владивостокского государственного медицинского университета В. А. Петров;
директор фирмы «Продэкспертиза» Торгово-промышленной палаты В. Д. Завялова
      |Мудрецова-Висс К, А,|, Дедюхина В. П.
М89 Микробиология, санитария и гигиена: учебник. — 4-е изд., испр. и доп. — М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2010. — 400 с.: ил. — (Высшее образование).
        ISBN 978-5-8199-0350-6 (ИД «ФОРУМ»)
        ISBN 978-5-16-003263-4 (ИНФРА-М)
         Учебник состоит из трех взаимосвязанных частей: основы общей микробиологии (гл. 1—3); микробиология, санитария пищевых продуктов (гл. 4—7) и основы гигиены и санитарии в торговле (гл. 8).
         Приведены современные данные о морфологии и физиологии микроорганизмов, биохимических процессах, вызываемых ими, а также рассмотрено влияние экологических факторов на микрофлору, развивающуюся в продуктах питания при транспортировании, хранении, реализации и переработке сырья. Показана роль микроорганизмов в процессе формирования и изменения качества пищевых продуктов и возникновения ряда заболеваний, вызываемых патогенными и условно-патогенными видами. Применительно к профилю специальности изложены микробиологические процессы, приводящие к понижению качества и потерям ценности пищевых продуктов. Рекомендованы пути, способы и мероприятия, позволяющие предотвратить эти процессы или значительно уменьшить их. Рассмотрены основные санитарно-эпидемиологические требования к предприятиям торговли и обороту в них продовольственного сырья и пищевых продуктов.
         Предназначен для студентов высших учебных заведений, аспирантов, преподавателей и практических работников.
                                             УДК 579.67(075.32)
                                             ББК 36-1я723 + 51.23я723


ISBN 978-5-8199-0350-6 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-003263-4 (ИНФРА-М)

© К. А. Мудрецова-Висс, В. П. Дедюхина, 2009
© ИД «ФОРУМ», 2009

            Введение










        Предмет и задачи микробиологии

   Микробиология (от греч. mikros — малый, bios — жизнь, logos — учение) — это наука, изучающая строение, функции, химическую деятельность, распространение, условия развития, роль и значение в жизни человека весьма малых организмов (микроорганизмов), большинство которых невидимо невооруженным глазом.
   Мир микроорганизмов многочислен и разнообразен. Они повсеместно распространены в природе: в почве, водоемах, воздухе, находятся на продуктах питания и всех предметах, окружающих человека, а также в нем самом, животных и растениях.
   Микроорганизмы выполняют колоссальную по значимости биохимическую работу. Они разлагают растительные и животные остатки на поверхности планеты; используются в технологии производства многих пищевых продуктов, различных биологически активных соединений (например, витаминов, антибиотиков), в генной инженерии, а также различных отраслях народного хозяйства.
   Однако многие микроорганизмы наносят большой ущерб народному хозяйству, вызывая порчу продуктов сельскохозяйственного и промышленного производства. Ежегодно из-за поражений микробами погибает более 30 % продукции растениеводства, велики потери и ряда других продуктов.
   Среди микроорганизмов есть особая группа — патогенные (болезнетворные) микробы, которые вызывают заболевания человека, животных и растений. Многие патогенные микроорганизмы размножаются или довольно долго сохраняются в живом состоянии на пищевых продуктах. Попадая в организм человека,

Введение

они вызывают так называемые пищевые инфекционные заболевания и отравления.
   На современном этапе развития народного хозяйства страны, в условиях ускорения научно-технического прогресса, еще в большей степени возрастает роль микробиологической науки. В настоящее время микробиология дифференцирована на ряд самостоятельных дисциплин: общую, медицинскую, сельскохозяйственную, ветеринарную, техническую (промышленную) и др. Одним из разделов технической микробиологии является пищевая микробиология, вопросы которой преимущественно и рассматриваются в настоящем учебнике.
   Без знания микрофлоры пищевых продуктов, специфических свойств микроорганизмов, их биохимической деятельности, зависимости развития от окружающей среды нельзя успешно выполнять задачи, поставленные перед наукой и практикой в области контроля качества, производства, хранения, реализации пищевых продуктов и максимального сокращения их потерь.



        Краткая история развития микробиологии

   Микробиология принадлежит к числу тех наук, которые сильно изменили жизнь человечества.
   К использованию микробиологических процессов при изготовлении теста, вина, кисломолочных продуктов человечество прибегало с незапамятных времен.
   Открытие микроорганизмов относится к концу XVII в. Открыл их голландский натуралист Антони ван Левенгук (1632—1723), который сконструировал простейший микроскоп, увеличивающий рассматриваемый объект в десятки и сотни раз.
   В книге «Тайны природы» он впервые описал представителей основных групп микроорганизмов: одноклеточных организмов (протистов), водорослей, бактерий. Труды Антони ван Левенгука получили широкую известность при его жизни. В 1698 г. Петр I, находясь в Голландии, посетил Левенгука и привез микроскоп в Россию.
   Долгое время наука о микробах носила в основном описательный характер — шел так называемый морфологический период ее развития.

Краткая история развития микробиологии

5

   Начало нового направления — физиологического периода в развитии микробиологии — приходится на XIX в., который называют «Золотым веком» и связывают с деятельностью выдающегося французского ученого Луи Пастера (1822—1895). Пастер установил, что микроорганизмы различаются не только по внешнему виду, но и по характеру жизнедеятельности: они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах. Он доказал, что происходящее в виноградном соке спиртовое брожение обусловлено жизнедеятельностью микроорганизмов — дрожжей. Это открытие опровергло господствующую в то время теорию Ю. Либиха о химической природе брожения. Большой цикл работ Пастера был посвящен изучению причин «болезней» вина и пива. Пастер показал, что их возбудителями являются микроорганизмы, и чтобы предотвратить порчу, предложил прогревать напитки. Этот прием применяют и в настоящее время и называют пастеризацией. Пастер впервые обнаружил бактерии, не способные развиваться в присутствии воздуха, т. е. показал, что жизнь возможна и без кислорода.
   Пастер открыл природу инфекционных болезней человека и животных, установил, что эти болезни возникают вследствие заражения особыми микробами и что каждое заболевание вызывается определенным микроорганизмом. Он разработал и научно обосновал метод предупреждения заразных болезней (предохраняющие прививки), изготовил вакцины против бешенства и сибирской язвы.
   Значительным вкладом в микробиологию стали исследования немецкого ученого Роберта Коха (1843—1910). Им были введены в микробиологическую практику плотные питательные среды для выращивания микроорганизмов, что привело к разработке метода выделения микроорганизмов в так называемые чистые культуры, т. е. к выращиванию массы клеток каждого вида в отдельности. Этот метод открыл совершенно новые подходы для более углубленного изучения свойств микроорганизмов и вызвал бурное развитие микробиологии. Р. Кох выявил (1882) возбудителя туберкулеза, названного его именем — «палочкой Коха».
   Развитие микробиологии неразрывно связано с работами русских ученых. Родоначальником русской микробиологии считается И. И. Мечников (1845—1916), классические работы которого положили начало новому этапу в развитии науки. Центральной проблемой его исследований было изучение взаимоотноше

Введение

ний паразита и хозяина — человека. Он создал фагоцитарную теорию иммунитета, в основе которой лежит способность макроорганизма противостоять инородным телам, в том числе и болезнетворным микробам. И. И. Мечников и Л. Пастер положили начало изучению антагонизма микробов, что явилось основой науки об антибиотиках. И. И. Мечниковым в Одессе была организована первая в России бактериологическая лаборатория.
   Ближайшим сотрудником И. И. Мечникова был известный русский микробиолог и эпидемиолог Н. Ф. Гамалея (1859—1949), изучавший многие вопросы медицинской микробиологии. Н. Ф. Гамалея организовал в 1886 г. в Одессе первую в России станцию по прививкам против бешенства (вторую в мире после Пастеровской станции в Париже). Вся его деятельность была направлена на решение важнейших вопросов здравоохранения в нашей стране.
   Общая микробиология, изучающая микроорганизмы почвы, воды, и особенно сельскохозяйственная получила развитие в трудах С. Н. Виноградского (1856—1953). Он открыл процесс хемосинтеза — установил существование особых бактерий (хемоавтотрофов), способных ассимилировать углекислый газ из воздуха, используя в процессе синтеза органических веществ химическую энергию, освобождающуюся в результате реакции окисления неорганических соединений. Открыл явление фиксации атмосферного азота анаэробными бактериями. С. Н. Виноградским разработан оригинальный метод выращивания микроорганизмов с применением элективных (избирательных) питательных сред и условий, приближенных к естественному обитанию микроорганизмов. Этот метод получил широкое применение во всех областях микробиологии.
   Учеником и сотрудником С. Н. Виноградского был В. Л. Оме-лянский (1867—1928), создавший первый русский учебник по микробиологии «Основы микробиологии», изданный в 1909 г. Им же составлено первое «Практическое руководство по микробиологии».
   Большой вклад в развитие микробиологии внесли A. А. Им-шенецкий, Е. Н. Мишустин, С. И. Кузнецов, Н. Д. Иерусалимский, М. Н. Мейсель, Е. Н. Кондратьева и другие ученые.
   В развитии технической микробиологии большую роль сыграли работы С. П. Костычева, С. Л. Иванова, А. И. Лебедева, изучавших процесс спиртового брожения. На основе исследова

Краткая история развития микробиологии

7

ний химизма образования органических кислот грибами, проведенных С. П. Костычевым и В. С. Буткевичем, в нашей стране в 1930 г. было организовано производство лимонной кислоты.
   В. Н. Шапошников (1884—1968) и А.Я. Мантейфель (1882—1960) изучили и внедрили в практику способ производства молочной кислоты с помощью бактерий. Исследования В. Н. Шапошникова и Ф. М. Чистякова (1898—1959) дали возможность еще в начале 30-х годов организовать в промышленном масштабе производство ацетона и бутилового спирта с помощью бактерий. В 1947 г. B. Н. Шапошников написал первый в СССР учебник «Техническая микробиология».
   Становление пищевой микробиологии связано с трудами Я. Я. Никитинского-младшего (1878—1941). Он впервые создал курс лекций пищевой микробиологии и много лет читал его в Институте народного хозяйства им. Г. В. Плеханова. Совместно с Б. С. Алеевым Я. Я. Никитинский написал специальный курс микробиологии скоропортящихся продуктов и руководство к практическим работам по микробиологии для студентов, изучающих товароведение продовольственных товаров. Труды Я. Я. Никитинского и его учеников положили начало широкому развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоропортящихся пищевых продуктов. В теорию и практику холодильного хранения продуктов питания большой вклад внес и Ф. М. Чистяков.
   В микробиологию молока и молочных продуктов фундаментальный вклад внесли школы С. А. Королева (1876—1932) в Вологодском молочном институте и А. Ф. Войткевича (1875—1950) в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. В последующем это направление микробиологии развивалось в работах В. М. Богданова, Н. С. Королевой, А. М. Скородумовой, Л. А. Банниковой.
   В настоящее время микробиология стала не только фундаментальной наукой — в стране плодотворно работают научно-исследовательские учреждения по многим разделам микробиологической науки. Заказы народного хозяйства выполняют многие промышленные производства, в технологии которых главенствуют микробиологические процессы.
   Микробиологическая промышленность выпускает большое количество разнообразных, необходимых народному хозяйству

Введение

страны препаратов: антибиотики, ферменты, аминокислоты, белки, органические кислоты и другие продукты.
    Широкое развитие получила и пищевая микробиология. Во всех крупных отраслях пищевой промышленности есть научно-исследовательские институты, в которых имеются микробиологические лаборатории. На многих предприятиях пищевой промышленности функционируют микробиологические лаборатории, контролирующие производство, качество сырья и готовой продукции.

Глава 1


            МОРФОЛОГИЯ И СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ








   Морфология микроорганизмов изучает их внешний вид, форму и особенности строения, способность к движению, спорообразованию, способы размножения.
   Морфологические признаки играют большую роль в распознавании и классификации микроорганизмов.



        Положение микроорганизмов в живом мире

   С древнейших времен живой мир делили на два царства: царство растений и царство животных. А. Левенгук, открывший мир микроскопических живых существ, считал, что они являются «маленькими живыми зверушками». До XIX в. микроорганизмы рассматривались как мельчайшие существа живой природы. Во второй половине XIX в. все микроорганизмы были выделены в царство «Protista». В конце XIX в. эту группу организмов разделили на высшие и низшие протисты. Такое деление было основано на особенностях их клеточной организации, отражающей уровень эволюции.
   Высшие протисты имеют эукариотное строение клетки, низшие — прокариотное. Прокариоты существенно отличаются от эукариот прежде всего тем, что у них в клетке нет обособленного ядра, отделенного от цитоплазмы собственной мембраной; второе отличие прокариот — отсутствие цитоплазматических органелл, окруженных мембраной, в то время как у эукариотных клеток имеется хорошо развитая система клеточных мембран (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохондрии). Тре

Глава 1. Морфология и систематика микроорганизмов

тья особенность прокариотной клетки состоит в том, что рибосомы имеют малые размеры и рассеяны в цитоплазме; в эукари-отной клетке рибосомы крупнее и расположены преимущественно на поверхности мембран эндоплазматической сети.
   В 1969 г. была предложена схема разделения живых организмов на пять царств. Эта схема классификации живых организмов отражает три основных уровня их клеточной организации: тонера — прокариотные (доядерные) организмы; протиста — микроскопические одноклеточные формы жизни, возникающие в результате качественного скачка в процессе эволюции, приведшего к появлению эукариотных клеток, имеющих дифференцированное ядро; эукариоты — многоклеточные, включающие три царства: растения, животные и грибы, различающиеся способом питания.
   В настоящее время большинство микробиологов придерживаются разделения клеточных организмов на три домена (царства) — Bacteria, Archaea, Eucarya, введенного английским микробиологом К. Воузом с соавторами в 1977 г. (рис. 1). Он впервые


Bacteria Archaea Eucarya

Рис. 1. Универсальное филогенетическое древо, состоящее из трех доменов (по К. Воузу)