Антибиотики. Фитонциды

Во многих случаях губительное воздействие микробов-антагонистов связано с выделением ими в среду специфических биологически активных химических веществ. Эти вещества названы антибиотиками (анти – против, биос – жизнь). Микроорганизмы, выделяющие антибиотики, широко распро-

странены в природе. Этой способностью обладают многие грибы, бактерии, особенно актиномицеты. Некоторые микроорганизмы образуют не один, а несколько антибиотиков.

Явление антагонизма часто обнаруживается при одновременном выращивании в чашке Петри различных микроорганизмов на питательном агаре. Вокруг колонии микроба-антагониста -образуется так называемая стерильная зона – зона отсутствия роста микроорганизма, чувствительного к данному антагонисту.

Выделено и изучено большое количество антибиотиков. По химической природе они очень разнообразны. Характерным свойством антибиотиков является их избирательное действие – каждый действует только на определенные микроорганизмы, т. е. характеризуется специфическим антимикробным спектром действия. Одни антибиотики активно действуют на грибы, другие– на бактерии. Имеются антибиотики, действующие как на грибы, так и на бактерии. Существуют противовирусные антибиотики.

Характер действия антибиотических веществ также разнообразен. Одни из них подавляют жизнедеятельность или задерживают размножение чувствительных к ним микробов; такое действие называют б а ктериостатическим (в отношении бактерий) или фунгистатическим (в отношении плесневых грибов). Другие антибиотики вызывают гибель микроорганизмов, оказывая на них бактерицидное или соответственно фунгицидное действие. Некоторые антибиотики не только вызывают гибель, но и растворяют–лизируют–микробные клетки.

В связи с различием химической природы и избирательностью действия антибиотиков механизм повреждения ими микробных клеток разнообразен; полностью он еще не изучен. Некоторые антибиотики нарушают генетический аппарат клетки^-и другие клеточные структуры, подавляют синтез белков, нуклеиновых кислот и веществ клеточной стенки. Многие инакти-вируют ферменты энергетического обмена.

Активность антибиотиков очень высока и в десятки тысяч раз превышает активность сильно действующих антисептиков. Поэтому их антимикробное действие проявляется в чрезвычайно малых концентрациях.

Эффективность действия антибиотиков может изменяться в зависимости от их концентрации, температуры, состава среды и других факторов.

Однако микроорганизмы способны адаптироваться к антибиотикам, в результате чего возникают нечувствительные (устойчивые) к ним формы.

Антибиотики именуют обычно по родовому или видовому названию выделяющего их микроорганизма или по характеру действия. Например, пенициллин именуется по родовому названию его продуцента – гриба пеницилла (Pemcillium); антибио-

Тик грамицидин получил название за воздействие преимущественно на грамположительные бактерии.

Открытие и освоение промышленного производства антибиотиков вооружили медицину высокоэффективными средствами борьбы со многими болезнями.

Используют антибиотики в сельском хозяйстве для борьбы с возбудителями заболеваний растений. Применяют их также в качестве стимуляторов роста растений и животных. Добавление небольших количеств, например, пенициллина, биомицина к пищевому рациону молодняка птиц и домашних животных способствует ускорению их роста и снижению заболеваемости. Многими исследователями показана эффективность применения антибиотиков для задержки микробной порчи скоропортящихся пищевых продуктов, особенно в сочетании с холодом.

Установлено (Г. Б. Дуброва, А. М. Теплицкая, Ю. А. Равич-Щербо и др.), что сроки хранения свежей рыбы (трески, пикши, камбалы и др.), подвергнутой перед укладкой в лед кратковременному погружению в раствор биомицина (25 мг/л) или сохраняемой во льду, содержащем биомицин, увеличивались на 5– 10 дней. При этом наиболее угнетался рост бактерий рода Pseu-domonas – основных возбудителей порчи охлажденной рыбы. К применению антибиотиков для консервирования пищевых продуктов в нашей стране органы здравоохранения относятся с большой осторожностью. Сдерживающими факторами являются следующие: возможность при многократном поступлении с пищей даже ничтожно малых количеств антибиотиков появления в организме человека устойчивых форм болезнетворных микроорганизмов, что приведет к потере лечебного действия данного антибиотика; возможность вытеснения антибиотиками полезных микроорганизмов из нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека; не исключены аллергические явления, вызываемые антибиотиками у людей.

Разрешается использование лишь некоторых антибиотиков (нистатина и биомицина) и только в ограниченных случаях (например, при транспортировании на дальние расстояния) для сырых продуктов (мясо, рыба), которые в последующем сохраняются на холоде. Допустимое содержание антибиотиков в продукте строго регламентируется, и требуется полное разрушение его в процессе обычной тепловой кулинарной обработки.

Для консервирования пищевых продуктов целесообразнее иметь специальные антибиотики, не применяемые в медицине. Таким является, например, вырабатываемый некоторыми молочнокислыми стрептококками антибиотик низин. Он является ингибитором роста стафилококков, многих стрептококков и анаэробных термостойких споровых бактерий – возбудителей порчи консервов и презервов. Низин воздействует на споры бактерий, задерживая их прорастание. Наиболее активно действие этого антибиотика проявляется в кислых субстратах. Низин используется в консервной промышленности для снижения термо-

стойкости бактериальных спор в стерилизуемых продуктах. Применяется он также при изготовлении сгущенного молока, плавленых сыров.

Антибиотические вещества вырабатываются не только микроорганизмами, но также растениями и животными.

Антибиотические вещества растительного происхождения были открыты Б. П. Токиным (1928 г.) и названы фитонцидами (от греч. «фитон» – растение). Б. П. Токин обнаружил, что летучие вещества, выделяемые некоторыми растениями, а также их тканевые соки вызывают гибель инфузорий, бактерий, дрожжей, плесеней.

Фитонциды широко распространены в мире растений. Они обнаружены в разных органах большинства культурных и дикорастущих растений и играют немалую роль во взаимовлиянии их в природных условиях. Фитонциды являются одним из факторов естественной сопротивляемости растений к поражению их микробами. Действие фитонцидов на микроорганизмы избирательно: сок того или иного растения губителен для одних микробов и безвреден для других. Химическая природа фитонцидов разнообразна. Антимикробным действием обладают многие вещества, находящиеся в растениях: эфирные масла, гли-козиды, антоцианы, дубильные вещества и многие другие, химическая природа которых еще не' раскрыта.

Антимикробными свойствами обладают многие употребляе-^v мые в пищу овощи, пряности. Из чеснока и некоторых сортов репчатого лука выделен аллицин, из репы и редьки – рапин, из томатов – томатин. Эти вещества активны в отношении различных бактерий (рис. 27).

Лечебные свойства различных растений известны издавна. Многие так называемые лекарственные растения применяют в медицине в качестве профилактических и лечебных средств. ■ . Антимикробные вещества некоторых растений выделены в виде препаратов и используются в медицинской практике, а также в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями растений, стимуляции их роста, повышения,-урожайности.

Ведутся исследования по использованию фитонцидов (в виде препаратов или измельченной растительной массы) в практике хранения пищевых продуктов. Так, пересыпка в хранилище клубней картофеля измельченной растительной массой (по-

Рис. 27. Действие фитонцидов чеснока на Aspergillus niger (чашка с чесноком в центре):

/ – стерильная зона; 2 – зона роста гриба без спорообразования; 3 – зона роста гриба со спорообразованием

лынью, коноплей, чешуями луковиц репчатого лука, хвоей пихты и др.) снижает поражение клубней фомозом и сухой гнилью на 5–14 %. Обработка томатов аренарином (выделен из бессмертника) снижает заболевание плодов мокрой и вершинной гнилью (А. В. Красикова и др.). Плюмбагин и ю г л о н (выделен из ореховых и плюмбаговых растений) обладают в очень малых концентрациях высокой активностью в отношении дрожжей и молочнокислых бактерий; эти вещества допущены для консервирования безалкогольных напитков и вин. Высшие растения – перспективное сырье для производства антимикробных препаратов.

К антибиотическим веществам животного происхождения относят следующие.

Лизоцим– белковое вещество, вырабатываемое различными тканями и органами животных и человека. Оно содержится в яичном белке, слезах, слюне, рыбной икре. Лизоцим не только убивает чувствительные к нему бактерии, но и растворяет их.

Эритрин – вещество, получаемое из красных кровяных шариков (эритроцитов) животных. Эритрин проявляет бакте-риостатическую активность в отношении стафилококков и стрептококков.

Экмолин получен из тканей рыб. Он активен против бактерий, вызывающих кишечные заболевания.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

ДЛЯРЕГУЛИРОВАНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ

ПРИ ХРАНЕНИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

В планах развития народного хозяйства Советского Союза, в ряде решений Совета Министров СССР и ЦК КПСС, в Продовольственной программе СССР на период до 1990 года неуклонно подчеркивается необходимость не только увеличения выпуска и улучшения качества продуктов питания, но и максимального сокращения их потерь.

^ Пищевые продукты являются хорошей питательной средой для многих микроорганизмов и потому легко могут подвергаться порче. Неправильные способы заготовки, перевозки, хранения и реализации пищевых продуктов обусловливают их большие потери.

Развитие микробов зависит не только от наличия пищи, но и от других факторов внешней среды. Изменяя условия существования, можно регулировать активность развития и биохимической деятельности микроорганизмов.

Если при использовании микроорганизмов в производстве продуктов необходимо создавать оптимальные условия для их развития, то в практике хранения продуктов на всех стадиях передвижения их от производства к потребителю необходимо, наоборот, препятствовать -росту микробов./Задача рациональ-

ного хранения продуктов питания имеет не меньшее значение, чем их производство.

В настоящее время все шире изучают и практически используют различные способы воздействия на микроорганизмы.

Применяемые на практике и разрабатываемые новые приемы хранения продуктов с использованием предложенной Я- Я. Никитинским схемы можно подразделить на четыре группы.

1. Методы хранения, основанные на принципе биоза (биоз – жизнь), направлены на поддержание жизненных процессов на сниженном уровне, но с сохранением естественного иммунитета. На этом принципе основано хранение плодов и овощей в свежем виде, а также хранение живой рыбы.

2. Методы хранения, основанные на принципе а б и о з а (абиоз – отсутствие жизни), направлены на уничтожение микробов в продукте. К ним относят использование высоких температур (пастеризацию и стерилизацию), добавление антисептиков, облучение различными формами лучистой энергии, применение антибиотиков, обработку ультразвуком.

3. Методы хранения, основанные на принципе анабиоза (анабиоз – подавление жизни), направлены на приостановление жизнедеятельности микробов в продуктах. При этом создают такие условия, при которых микроорганизмы могут сохраняться живыми, но не жизнедеятельными. К ним относят использование низких температур (охлаждение и замораживание), удаление воды из продукта ниже предела, необходимого для развития микробов (сушка, вяление), добавление к продукту веществ (соли, сахара), создающих высокое осмотическое давление, повышение кислотности продукта путем добавления уксусной кислоты (маринование), создание анаэробных условий, предотвращающих развитие наиболее активных возбудителей порчи – аэробных микроорганизмов (хранение продуктов в газонепроницаемом упаковочном материале, в вакуумной упаковке, в атмосфере азота).

4. Методы хранения, основанные на принципе ценоана-биоза, направлены на использование антагонистических взаимоотношений между микроорганизмами, входящими в состав микрофлоры продукта. При этом вызывают развитие микроорганизмов, которые в процессе своей жизнедеятельности хотя и изменяют свойства продукта, но не только не портят, а даже¹ улучшают его пищевые и вкусовые достоинства. В то же время продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов подавляют развитие микробов – возбудителей порчи. На этом принципе основано квашение овощей и плодов, производство кисломолочных продуктов.

Эффективность всех мероприятий, направленных на предупреждение порчи пищевых продуктов, во многом зависит от соблюдения общих санитарно-гигиенических требований и выполнения установленного режима хранения.

Глава 4

ВАЖНЕЙШИЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,

ВЫЗЫВАЕМЫЕ МИКРООРГАНИЗМАМИ,