Тема 9. Микробиология непродовольственных товаров

Биоповреждение материалов – это любое нежелательное изменение его свойств, вызванное жизнедеятельностью микроорганизмов, в результате чего наносится огромный ущерб.

Повреждать материалы способны разнообразные организмы – бактерии и грибы, лишайники, водоросли и высшие растения, простейшие и кишечнополостные, черви, моллюски и членистоногие, рыбы, птицы и млекопитающие. Однако наиболее активные возбудители повреждений – мицелиальные грибы и бактерии, на долю которых приходится до 20% от общего числа повреждений.

Повсеместное распространение микроорганизмов, разнообразие и лабильность ферментного аппарата, способность к росту в разных, нередко экстремальных условиях, обеспечивают им возможность использовать широкий круг природных и синтетических материалов в почве, воде и воздухе. Кроме того, мицелиальные грибы и многие бактерии образуют в процессе метаболизма органические и неорганические кислоты, аммиак, сероводород, а все эти вещества характеризуются высокой коррозионной активностью.

Таблица 9.1 – Основные возбудители повреждений некоторых материалов

Порча текстиля и древесины под воздействием микроорганизмов привлекала внимание исследователей еще в конце 19-го столетия, но особенно остро эта проблема встала в период второй мировой войны, когда в странах с тропическим климатом в необычайно короткие сроки выходили из строя военное снаряжение, техника и обмундирование для армий. Проблема не потеряла своей остроты и в наше время – бумага, ткани и кожа, нефть и нефтепродукты, пластмассы и лакокрасочные покрытия, оптика, металлы и другие материалы подвержены микробиологической порче и нуждаются в защите. Невосполнимый ущерб наносят микроорганизмы, разрушая сокровища мировой культуры – произведения живописи, прикладного искусства, исторические и архитектурные памятники. Кроме того, бесконтрольное развитие микроорганизмов на материалах представляет определенную опасность для здоровья людей, так как бактерии и грибы, повреждающие материалы, могут быть причиной кожных, аллергических и других заболеваний, а также источником сильно действующих токсинов.

Признаки повреждения материалов микроорганизмами достаточно разнообразны. В ряде случаев наблюдается «плесневение» материала, которое заметно невооруженным глазом и указывает на участие в его порче грибов.

На бумаге, тканях, коже, пластмассах, лакокрасочных покрытиях под воздействием микроорганизмов часто появляются различные окрашенные пятна.

Плесневение и пигментация материалов нередко сопровождается изменением их физико-химических свойств: одни материалы теряют прочность, у других снижается относительное удлинение при разрыве, показатели модуля упругости и напряжения при растяжении, у третьих ухудшаются диэлектрические свойства.

В топливах, поврежденных микроорганизмами, образуется осадок или слизь, изменяется кислотность и другие показатели.

Повреждение подавляющего большинства материалов органической природы объясняется способностью микроорганизмов использовать материал в целом или его отдельные компоненты в качестве источника углерода и энергии. Это относится к материалам, как природного происхождения, так и синтезированным человеком.

Например, повреждение хлопчатобумажных и льняных тканей, бумаги, связано с разрушением целлюлозного волокна, которое является их основой. Поэтому наибольший вред причиняют этим материалам микроорганизмы, обладающие целлюлазной активностью.

Целлюлоза, входящая в состав бумаг, химически неоднородна: a-целлюлоза имеет высокую степень полимеризации, тогда как у гемицеллюлоз степень полимеризации не превышает 150, поэтому мицелиальные грибы особенно легко используют гемицеллюлозы. Следовательно, чем больше в составе бумаги низкомолекулярных фракций, тем в большей степени возможно ее поражение грибами. Существенный вред бумаге причиняют грибы, разрушающие связующие, проклеивающие и другие вещества, входящие в ее состав.

Основной составной частью волокон шерстяных или шелковых тканей являются белки и другие азотсодержащие соединения, поэтому в разрушении шерсти ведущую роль играют бактерии из рода Bacillus, т.к. они способны к образованию внеклеточных протеолитических ферментов с последующей ассимиляцией образующихся аминокислот.

На поверхности кожного покрова содержится большое количество разнообразных микроорганизмов. После убоя животного и отделения шкуры от туши микроорганизмы в большом количестве попадают на мездряную сторону шкуры, где интенсивно размножаются.

На 1 см² парной (только снятой с туши животного) шкуры содержится в среднем 200-300 млн микробов, через 5 часов после убоя при температуре 20-21ºС количество бактерий увеличивается в 4-6 раз, а через 24 часа – в 35000 раз.

Выделяют несколько групп микроорганизмов, которые находятся в парной шкуре:

- группа протеус – неспоровые подвижные палочки, способные разлагать белок до конечных стадий, т.е обладающие протеолитической способностью;

- группа коли – входят в состав кишечной микрофлоры и попадают на шкуры из навоза, разрушают белок до аминокислот с образованием индола;

- группа спорообразующих – представляют собой подвижные палочки, образующие споры, которые очень устойчивы. Эти микроорганизмы разрушают белок до конечных стадий;

- группа кокков (микрококки и сарцины) – представляют собой различные ферменты, которые вызывают распад частично разложившегося белка;

- группа флуоресцирующих – палочки, которые попадают на шкуру из воды и разжижают межволоконное вещество и разлагают жиры;

- кроме того, на шкурах встречаются дрожжи (белые, черные и красные) и плесени.

При консервировании в шкуры с солью могут быть внесены микроорганизмы, развивающиеся в солевых растворах (галофилы). Для их существования необходимы крепкие солевые растворы (20-25% соли). Галофилы разлагают белок до конечных стадий. Встречаются микроорганизмы, которые размножаются в слабых солевых растворах (0,5% соли). Такие микроорганизмы называются солетолерантными.

Контрольные вопросы.

1. Перечислите основные условия, способствующие развитию плесени, поражающей бумагу и древесину?

2. Назовите основные виды микроорганизмов, поражающих бумагу, древесину.

3. Что собой представляет микрофлора кожи и меха?