Trương Thị Phương Hoa – KTTP2 K59 1 | P a g e CHƯƠNG 4 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT BÀI 1 ĐẠI CƯƠNG Trong quá trình sống VSV chịu ảnh hưởng rất lớn từ điều kiện[.]
Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 CHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG - Trong trình sống VSV chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện ngoại cảnh: + Điều kiện thích hợp: sống phát triển mạnh mẽ + Điều kiện khơng thích hợp lắm: có khả thích ứng dần dần: số chết đi, số cịn sống sót phải thay đổi tính chất đặc tính (sinh lý, sinh hóa) để phù hợp với điều kiện mơi trường → Nếu trì điều kiện thời gian dài, tạo chủng giống có đặc tính q chủng giống cũ + Điều kiện hồn tồn khơng thích hợp: bị tiêu diệt - Các điều kiện ngoại cảnh xếp thành nhóm yếu tố: + Vật lý + Hóa học + Sinh học - Tác động yếu tố lên VSV chia làm giới hạn: + Điểm cực đại: giới hạn cùng, VSV có khả thể sống + Điểm tối thích: VSV hoạt động mạnh + Điểm cực tiểu: điểm bắt đầu hoạt động sống VSV - Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh giúp tìm biện pháp: 1|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 + Tiêu diệt hoàn toàn VSV + Tiêu diệt loài tạo điều kiện phát triển loài khác + Xúc tiến hoạt động loài khống chế loài khác BÀI 2: NHÓM CÁC YẾU TỐ VẬT LÝ Độ ẩm môi trường: - Độ ẩm môi trường định hoạt động sống VSV - VSV hấp thu chất dinh dưỡng nhờ khuếch tán chất qua màng TB → MT phải có nước để hịa tan thức ăn - Đa số VSV đòi hỏi độ ẩm MT tương đối cao - Mất nước MT xung quanh → Rối loạn trao đổi chất TB - Mỗi VSV thích hợp với độ ẩm định VD: Độ ẩm tối thiểu nấm mốc 15% Độ ẩm tối thiểu vi khuẩn 20% → Muốn bảo quản nguyên liệu, sản phẩm thực phẩm phải hạ độ ẩm xuống 15% để tránh nấm mốc nhỏ 20% để tránh vi khuẩn - Khả chịu khô cạn VSV phụ thuộc: + Đặc tính lồi: lồi khác → khả chịu khô cạn khác VD: VK chịu khô nấm mốc + Trạng thái phát triển sinh lý VSV VD: Bào tử chịu khô cạn tốt TB sinh dưỡng Nồng độ chất hòa tan: - Pthẩm thấu dung dịch phụ thuộc nồng độ chất hịa tan có dung dịch: nồng độ chất hịa tan dung dịch biến thiên Pthẩm thấu biến thiên 2|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 - Trong tự nhiên, loài VSV sống dung dịch có nồng độ chất hịa tan khác → Mỗi lồi VSV có Pthẩm thấu phù hợp với Pthẩm thấu MT → Khi thay đổi nồng độ chất hịa tan Pthẩm thấu MT thay đổi, làm TB bị rối loạn trao đổi chất VD: + Nồng độ chất hòa tan cao (ưu trương): tượng khô cạn sinh lý + Nồng độ chất hòa tan thấp ( nhược trương): tượng trương nguyên sinh nước từ MT vào TB - Ứng dụng: bảo quản nguyên vật liệu, sản phẩm thực phẩm cách ngâm đường, muối Nhiệt độ: - Căn vào mối quan hệ VSV với nhiệt độ, người ta chia chúng thành nhóm: + VSV ưa nóng + VSV ưa ấm + VSV ưa lạnh Nhiệt độ cực tiểu Nhiệt độ tối thích Nhiệt độ cực đại VSV ưa nóng 30°C 50 - 60°C 70 - 80°C VSV ưa ấm 5°C 20 - 30°C 50 - 60°C VSV ưa lạnh 0°C - 10°C 15 - 20°C - Mỗi loại VSV có GIỚI HẠN nhiệt độ tương thích khác Trong giới hạn đó, thể hoạt động sống khác Vượt giới hạn đó, VSV bị đình cịn thể cách yếu đuối 3|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ cao: - Nhiệt độ cao nhiệt độ nằm giới hạn - Nhiệt độ cao có tác dụng tiêu diệt VSV enzym VSV bị vơ hoạt, protein TB bị biến tính gây nên biến đổi bất thuận nghịch TB - Khả chịu nhiệt độ cao VSV phụ thuộc: + Đặc tính loài VD: Đa số nấm mốc bị tiêu diệt 50 - 60°C – 10 phút Vi khuẩn 60 - 70°C sau 30 phút + Trạng thái sinh lý VD: Bào tử 150 - 160°C bị tiêu diệt sau 60 – 90 phút - Tính kháng nhiệt độ VK cịn phụ thuộc vào điều kiện mơi trường: + pH + Thế OXH – K + Lượng độc tố MT + Lượng nước tự TB VD: pH giảm → tính kháng nhiệt giảm - Đề biện pháp tiệt trùng nhiệt độ cao + Sức nóng ướt: phương pháp Pasteur, phương pháp Tyndal, áp suất bão hịa + Sức nóng khơ: đốt cháy trực tiếp lửa đèn cồn, dùng lò sấy để sấy + Trên TG tồn phương pháp mới, tiệt trùng nhiệt độ cao (140 -150°C), thời gian ngắn (1 – 2s) Ứng dụng nhiều công nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa Bằng phương pháp này, sữa bảo quản tuần nhiệt độ thường Hiệu phương pháp trùng phụ thuộc: 4|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 Số lượng TB VSV có vật phẩm: số lượng nhiều → thời gian trùng dài Tính chất vật liệu trùng: Những sản phẩm có nhiều chất béo → thời gian trùng dài Những sản phẩm có hàm lượng muối nhiều, pH thấp → thời gian trùng ngắn 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ thấp: - Nhiệt độ thấp nhiệt độ nằm giới hạn - Nhiệt độ thấp khơng có tác dụng tiêu diệt VSV mà có khả ức chế đình hoạt động sống chúng nhiều VSV có khả tồn nhiệt độ thấp 0°C - Có biện pháp ứng dụng nhiệt độ thấp để đối phó với VSV: Bảo quản lạnh Bảo quản lạnh đông - Nhiệt độ bảo quản: - 1°C - Nhiệt độ bảo quản: -10 - -35°C → > nhiệt độ đóng băng dịch chiết nguyên liệu → < nhiệt độ đóng băng dịch chiết nguyên liệu - VSV bị ức chế, không hoạt động, để lâu dài nguyên vật liệu bị hư hỏng - Cả khối thực phẩm bị đóng băng, thời gian bảo quản dài - Làm giảm chất lượng sản phẩm thực phẩm sau thời gian bảo quản - Bảo quản hải sản đánh bắt biển 5|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 Các tia lượng: - Tia lượng ánh sáng thường, tia X, tia tử ngoại, phóng xạ, sóng vơ tuyến, sóng siêu âm - Tia lượng có kiểu tác dụng đến VSV: + Tác dụng trực tiếp + Tác dụng gián tiếp - Các tia NL gây biến đổi hóa lý định, thơng qua tác động đến hoạt động sống TB Tác dụng trực tiếp 6|Page Tác dụng gián tiếp Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 - Liều lượng cao: gây nên biến đổi bất thuận nghịch TB: đông tụ pr, phân hủy enzym số chất TB, cuối làm chết enzym - Tia lượng gây nên biến đổi hóa lý định MT, thơng qua tác động đến hoạt động sống TB - Liều lượng nhỏ: + Không gây nên biến đổi sâu sắc thường xảy theo chiều hướng tốt + Kích thích phát triển TB thơng qua việc hoạt hóa số enzym hoạt hóa đoạn gen đó, dẫn đến biến đổi chế hoạt động sống TB → Hình thành lồi có đặc tính VD: + Sóng vơ tuyến có bước sóng nhỏ 10 mcm có tác dụng đâm xuyên cao, gây nên hiệu ứng nhiệt môi trường làm ảnh hưởng tới VSV + Sóng siêu âm dao động với tần số cao, có tác dụng ion hóa số chất khí hịa tan MT, hình thành nên hợp chất H2O2, N2O5, O3 Các chất tác động lại đời sống VSV → Tạo biến chủng có đặc tính q → Liều lượng lớn: Thanh trùng lồi cũ phịng mổ, phòng bảo quản TP hay trùng sản phẩm bao bì KL hay thủy tinh Liều lượng nhỏ: gây nên biến chủng VSV 7|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 BÀI 3: CÁC YẾU TỐ HÓA HỌC pH: - Là yếu tố thứ hai sau hàm lượng chất dinh dưỡng có ảnh hưởng đến phát triển VSV - Mỗi loại VSV thích hợp với pH định VD: Đa số vi khuẩn thích hợp với pH: 6,5 – nấm mốc : - → sản xuất axit hữu Tác dụng trực tiếp - pH mơi trường có tác dụng trực tiếp lên hoạt động sống VSV ảnh hưởng đến hoạt độ enzyme Khi thay đổi pH mơi trường → thay đổi tính chất trao đổi chất VSV Tác dụng gián tiếp - pH làm thay đổi điện tích mặt ngồi TB → làm thay đổi cường độ khuếch tán chất dinh dưỡng từ môi trường vào TB VD: pH – 5, xảy trình lên men rượu thông thường nhờ nấm men pH – 10, sản phẩm trình glyxerin - Ứng dụng: bảo quản thực phẩm cách hạ thấp pH môi trường VD: muối chua rau quả, lên men sữa chua Một số VSV có khả tự điều chỉnh pH môi trường: Vi khuẩn lactic, VK axetic, số lồi nấm mốc có khả tự điều chỉnh pH môi trường: Trong điều kiện môi trường axit: enzym decacboxylase hoạt hóa làm nhiệm vụ loại CO2 axit amin tự 8|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 MT chuyển thành amin có tính bazo → làm tăng pH mơi trường Trong điều kiện MT kiềm: axit amin tự bị enzyme deaminaza tác động, khử amin thành NH3 → Tạo axit hữu → Làm giảm pH → Ứng dụng: sản xuất axit hữu - - Thế oxi hóa – khử: Thế OXH – K chất khử chất OXH MT tạo nên Các VSV có tính chất hơ hấp khác → thích hợp với OXH – K khác Nhóm VSV hơ hấp hiếu khí tồn mơi trường OXH – K cao chúng có khả sử dụng oxi phân tử làm chất nhận hidro thải quy trình phân hủy chất Ngoài tế bào VSV loại hàm lượng catalaza tương đối cao catalaza: Enzym phân hủy H2O2 tạo H2O + CO2 Khi nồng độ H2O2 lên tới 0,015% catalaza phân hủy thành nước oxi giải độc cho VSV + Nhóm VSV hơ hấp yếm khí mẫn cảm với H2O2 nên thích hợp với mơi trường OXH – K thấp cần nồng độ H2O2 : 0,0003 – 0,0004% ức chế hoạt động VSV chúng khơng có hệ enzym catalaza - - Các chất độc: Rất nhiều chất có tác dụng sát khuẩn mạnh Tùy theo nồng độ thời gian tác dụng ức chế hoạt động tiêu diệt VSV Các chất hóa học độc tác động đến VSV yếu tố: Bản chất chất 9|Page Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 Nồng độ Thời gian 3.1 - - - Muối kim loại nặng ( CuCl2, HgCl2, AgNo3, CuSO4…) + Bản chất: Do ion kim loại thường kết hợp với protein enzyme làm vô hoạt enzym + Nồng độ: 1/1.000 có tác dụng tiêu diệt VSV 1/10.000 có tác dụng ức chế VSV + Những muối độc với người nên dùng Các chất có khả OXH cao: H2O2, N2O5 ,O3 , KMnO4, Cl2 , I2 … → Những chất xử dụng rộng rãi thực tế có tác dụng tiêu diệt VSV mạnh, bay nhanh → bị nhiễm lại Các loại axit – bazo có tính sát khuẩn mạnh gây nên phân giải protein Các chất khí CO, NO, H2SO4 đậm đặc có khả kết hợp với ion kim loại trung tâm hoạt động enzym hô hấp → làm vơ hoạt enzyme → có khả hủy hoại VSV 3.2 - - - Chất độc vô cơ: Chất độc hữu cơ: Rượu aldehit: chất sát khuẩn mạnh để sát trùng vết thương ngâm mẫu vật nghiên cứu VD: phenol 15% cần nồng độ 3-5% tế bào bị tiêu diệt Các loại thuốc nhuộm: xanh metylen, đỏ trung tính chất độc VSV nồng độ cao Muốn quan sát VSV sống, người ta thường pha loãng nồng độ loãng Các sản phẩm trao đổi chất VSV: đạt tới nồng độ định quay lại ức chế hoạt động VSV VD: Trong trình lên men rượu, nồng độ rượu đạt 15% hoạt động nấm men bị ức chế, chí bị đình hồn tồn Ứng dụng: - Chống VSV có hại - Lưu ý: + Sử dụng chất khơng độc người 10 | P a g e Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 + Không gây mùi vị lạ cho thực phẩm - Trong công nghiệp: để bảo quản lương thực, thực phẩm hay sử dụng axit sorbic (vitamin C), salixylic (tỏi) , rượu este + Để bảo quản rau dùng khí SO2, H2O2 chất dễ bị phân hủy dễ bị bay không đọng lại sau thời gian bảo quản - Ngồi cịn sử dụng rộng rãi y học làm chất sát trùng BÀI 4: CÁC YẾU TỐ SINH HỌC - Trong q trình sống, lồi VSV với nhau, VSV - Đ, TV thường xuyên tác động qua lại Người ta gọi mqh tương hỗ, phức tạp yếu tố sinh học Các yếu tố chia làm loại: - Mối quan hệ cộng sinh mqh sống chung sinh vật kết hợp với tạo thành cấu trúc đặc biệt trao đổi lẫn sản phẩm cần thiết, tạo thành thể thống nhất, hoàn chỉnh mặt sinh lý, hình thái Cộng sinh - Trong tổ hợp cộng sinh: hai hay nhiều loại thể có lợi làm cho tổ hợp phát triển Nếu tách rời hai thể chúng chết ảnh hưởng sâu sắc đến hoạt động sống VD: Vi khuẩn nốt sần cộng sinh với họ đậu Vi khuẩn nốt sần chuyển N2 khơng khí tạo thành hợp chất dinh dưỡng để nuôi họ đậu Cây họ đậu hút nước, muối khoáng tổng hợp chất hữu cung cấp cho vi khuẩn Cả hai phát triển (Vi khuẩn nốt sần chui rễ họ đậu → tổ hợp) - Gần giống quan hệ cộng sinh sinh vật không tạo thành thể thống mặt sinh lý, hình thái Hỗ sinh - Thực chất, sản phẩm trao đổi chất loài nguồn thức ăn cho loài có lợi 11 | P a g e Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 - Đây mqh phổ biến tự nhiên, góp phần định phân giải triệt để chất phức tạp, làm tuần hoàn VD: Nấm men chuyển đường thành rượu, VK axetic sử dụng rượu để oxh thành axit axetic Nấm mốc oxy hóa axit axetic thành CO2 nước Ký sinh - Là quan hệ mà loài sinh vật sống nhờ lồi khác Sinh vật thứ có lợi, sinh vật thứ bị hại - Ký sinh mức độ tế bào hay mức độ phân tử - Ký sinh có nhiều hình thức: Ký sinh phần Ký sinh toàn phần Ký sinh bắt buộc Ký sinh không bắt buộc VD: thực khuẩn thể ký sinh VK Nấm ký sinh người động vật - Là mối quan hệ thù địch loại thể phát triển vi khuẩn lại ức chế hoặt tiêu diệt phát triển loại thể khác hay người Đối kháng - Thường gặp hình thức: Tranh giành nguồn thức ăn Sản phẩm TĐC loài ức chế phát triển loài 12 | P a g e Trương Thị Phương Hoa – KTTP2.K59 VD: Vi khuẩn lactic chuyển đường lactose thành axit lactic Axit lactic ức chế phát triển vi khuẩn butyric - Khả tổng hợp chất loài định tiêu diệt loài khác VD: nấm mốc sinh tổng hợp chất kháng sinh tạo nên vùng sát khuẩn xung quanh làm tan rữa vi khuẩn Quan hệ thực sinh - Đây coi hình thức dẫn đến tiêu diệt nhanh chóng thể đối tác - Trong thể này, loại thể dùng thể khác (thường nuốt chửng) làm thức ăn cho 13 | P a g e ... quan hệ VSV với nhiệt độ, người ta chia chúng thành nhóm: + VSV ưa nóng + VSV ưa ấm + VSV ưa lạnh Nhiệt độ cực tiểu Nhiệt độ tối thích Nhiệt độ cực đại VSV ưa nóng 30°C 50 - 60°C 70 - 80°C VSV ưa... diệt Các loại thuốc nhuộm: xanh metylen, đỏ trung tính chất độc VSV nồng độ cao Muốn quan sát VSV sống, người ta thường pha loãng nồng độ loãng Các sản phẩm trao đổi chất VSV: đạt tới nồng độ định... 5°C 20 - 30°C 50 - 60°C VSV ưa lạnh 0°C - 10°C 15 - 20°C - Mỗi loại VSV có GIỚI HẠN nhiệt độ tương thích khác Trong giới hạn đó, thể hoạt động sống khác Vượt giới hạn đó, VSV bị đình cịn thể cách