MİKROORGANİZMALARIN BESLENMESİ VE GELİŞİMİ
YRD. DOÇ. DR. AYŞE GÜRSOY
ANKARA ÜNİVERSİTESİ ZİRAAT FAKÜLTESİ SÜT TEKNOLOJİSİ BÖLÜMÜ
Genel özellikler Mikroorganizmaların besin istekleri yüksek yapılı organizmalara kıyasla genel olarak daha azdır. Değişen çevre şartlarına göre metabolizmalarını kolayca değiştirirler. Mikroorganizmalar gelişmek ve çoğalabilmek için su, enerji kaynağı, azot kaynağı, vitaminler ve minerallere gereksinim duyarlar.
• Farklı gelişme evrelerinde besin istekleri farklı: – spor evresinde metabolizmaları en az düzeyde ve besin ihtiyacı en az veya hiç yok – aktif metabolizmaya sahip olanlar (gelişen ve çoğalan hücreler) önemli ölçüde besine ihtiyaç duyar • Örneğin küf mantarlarının çoğu, normal besiyerlerinde vejetatif olarak geliştikleri halde, çoğalmaları için zengin besiyerlerine gereksinim duyar
• Herhangi bir mikroorganizmanın besinlerden yararlanma yeteneği, sahip olduğu enzim sistemlerine / genetik yapısına bağlıdır • Küfler gibi zengin enzim sistemlerine sahip olan mikroorganizmalar çok yetersiz besin içeriğindeki ortamlarda bile gelişebilir
• Besin gereksinimi açısından en düşükten en yükseğe doğru sıralama yapıldığında – 1)küfler – 2)mayalar – 3)gram-negatif bakteriler – 4) gram-pozitif bakteriler
Besinlerin hücre dışında parçalanması ve hücreye alınması
• Besinlerin hücre içine alınması ve metabolizma ürünlerinin dışarı atılmasında • – hücre duvarı – yarı geçirgen sitoplazmik zar • Küçük moleküllü maddeler hücre duvarını geçip sitoplazmik zarı geçemezler. Çünkü sitoplazmik zarda seçici taşıma mekanizmaları vardır ve bunlar besin maddelerini seçerek hücre içine taşır.
• Genel olarak mikroorganizmalar – küçük moleküllü maddeleri direkt olarak – büyük moleküllü olanları ise salgıladığı hücre içi enzimlerle hücre dışında küçük yapı taşlarına parçaladıktan sonra hücreye alır
1) Basit (pasif) difüzyon • mineral tuzlar ve şekerler • Geçiş rastgele molekül hareketiyle olur ve madde zardaki herhangi bir maddeyle reaksiyona girmez • Hücre içindeki ve dışındaki konsantrasyon dengeleninceye kadar geçişler devam eder.
2) Kolaylaştırılmış difüzyon: • çözünen molekül, zarda bulunan protein yapısındaki taşıyıcı molekül ile birleşir ve taşıyıcı çözünen bileşiği zarın iç ve dış yüzeyi arasında hareket eder. • Çözünen molekülü hücre içine bırakan taşıyıcı yeni bir molekül ile birleşir
3) Grup translokasyonu: 3) Grup translokasyonu: • Bakterilerde glikoz, früktoz ve mannoz gibi şekerler taşınır • taşıyıcı proteinler, yüksek enerji içerikli fosfat grupları (fosfoenolpürüvat) ve hücre içi enzimler görev yapar • Metabolik enerji (adenozin trifosfat= ATP) gereklidir
4) Aktif taşınma bütün çözünen maddeler, şekerler, amino asitler, peptidler, nükleotidler ve iyonlar Sitoplazmik zarda bulunan enzim özelliğindeki bazı taşıyıcılar görev yapar – çözünen maddenin zardaki taşıyıcıya bağlanması – çözünen-taşıyıcı kompleksinin zarda çaprazlamasına yer değiştirmesi – taşıyıcının çözünen maddeyi serbest bırakması aşamalarını içermektedir – Metabolik enerji (ATP) gereklidir.
Beslenme şekillerine göre sınıflandırma Beslenme şekillerine göre sınıflandırma • Sınıflandırmada mikroorganizmaların – Karbon – Enerji – Hidrojen/elektron İhtiyaçları dikkate alınmıştır
Karbon ihtiyacı Karbon ihtiyacı Ototrof mikroorganizmalar inorganik karbonlu bileşiklerden (CO2) faydalanırlar toprak ve suda yaşarlar Heterotrof mikroorganizmalar organik bileşiklerden (karbonhidrat, amino asit, vitamin vs.) faydalanırlar Mikroorganizma türlerinin çoğu bu gruptandır İnsanda ve hayvanda hastalık oluştururlar
Enerji ihtiyacı Enerji ihtiyacı • Kemotrof mikroorganizmalar: – inorganik maddeleri oksitleyerek enerji sağlarlar • Fototrof mikroorganizmalar: – Yeşil bitkilerde olduğu gibi ışık enerjisinden faydalanırlar • 1) Fotolitotroflar • Işığı inorganik basit kaynaklardan yararlanmak için kullanırlar • 2) Fotoorganotroflar • Işığı organik kaynaklardan yararlanmak için kullanır
Hidrojen/elektron kaynağı Hidrojen/elektron kaynağı • Litotrof mikroorganizmalar: Elektron vericisi olarak H2, NH3, H2S, Fe+2, CO gibi inorganik bileşikleri elektron vericisi olarak kullanır • Organotrof mikroorganizmalar: Organik bileşikleri elektron vericisi olarak kullanan mikroorganizmalardır.
Makro besinler Makro besinler • karbon, oksijen, hidrojen, azot ve fosfor • membranın, proteinlerin, nükleik asitlerin ve diğer hücre yapılarının oluşturulması için gereklidir • mikroorganizmalar bunlara aynı zamanda ve fazla miktarda gereksinim duyarlar • hücre kurumaddesinin %1’den fazlasını oluştururlar
Element Kaynağı Bakteri hücresindeki fonksiyonu Makro besinler Karbon Organik bileşikler, CO2 Hücre materyalinin temel bileşeni Oksijen H O, organik bileşikler, CO , O Hücre materyali ve hücre duvarının bileşeni, 2 2 2 aerobik solunumda O alıcısı 2 Azot NH , NO , N , organik bileşenler Amino asit, nükleik asit ve nüleotid ve 3 3 2 koenzimlerin bileşeni Hidrojen H O, H , organik bileşenler Hücre suyu ve organik bileşiklerin temel bileşeni 2 2 Fosfor İnorganik fosfatlar Nükleik asitler, nükleotidler, fosfolipidler, LPS ve taykoik asidin bileşeni Mikro besinler Sülfür SO , H S, S, organik sülfür Sistein, metionin, glutation ile muhtelif 4 2 bileşenleri koenzimlerin bileşeni Potasyum Potasyum tuzları Hücrede temel inorganik katyon, bazı enzimlerin kofaktörü Magnezyum Magnezyum tuzları İnorganik hücre katyonu, bazı enzimatik reaksiyonların kofaktörü Kalsiyum Kalsiyum tuzları İnorganik katyon, bazı enzimlerin kofaktörü, endospor bileşiği Demir Demir tuzları Sitokrom ve demir içeren proteinlerin bileşeni, bazı enzimatik reaksiyonlarda kofaktör
Mikro besinler Mikro besinler • mikroorganizmalar daha düşük konsantrasyonlarda olmak üzere; • kalsiyum, magnezyum, potasyum, sülfür, demir ve mangan’a da ihtiyaç duyarlar. • hücre kurumaddesinin % 0.1- 1’ni oluşturduğundan hücre yapısında daha az miktarda yer alırlar.
İz elementler İz elementler • Miktarları çok azdır (% 0.1’den daha az) • Ancak canlı hücrelerin fonksiyonları için mutlak bulunmaları gerekmektedir • pek çoğu bazı enzimlerde kofaktör olarak görev yapmaktadır
İz elementler ve bakteriyel hücredeki fonksiyonları İz elementler ve bakteriyel hücredeki fonksiyonları İz elementler Bakteriyel hücredeki fonksiyonu Kobalt B12 vitaminin parçası, metil grupları taşıyıcısı Çinko Pek çok enzimde yapısal rol oynar. Molibden N asimilasyonu gibi bazı reaksiyonlarda yer alır. Bakır Sitokrom oksidaz gibi oksijen ile reaksiyona giren enzimlerde katalizördür. Mangan Çok sayıda enzimin katalitik kısımlarında yer alır, bazı fotosentetik enzimler suyu parçalamak için kullanır. Nikel Karbon monoksit ve üre metabolizmasındaki bazı enzimlerin yapısında yer alır.
Gelişme (büyüme) faktörleri Gelişme (büyüme) faktörleri – az miktarlarda ihtiyaç duyulmasına karşın metabolik olaylar için mutlak gerekli – Bazı m.o. bu maddeleri sentezleyemediğinden dışarıdan hazır olarak alınmalıdır • a. Amino asitler: Protein sentezi • b. Purinler ve pirimidinler: DNA ve RNA gibi nükleik asitlerin sentezi • c. Vitaminler – az miktarda kullanılır – bir kısm ı koenzimlerin yapısında bulunur ve belirli enzimlerin üretimi için gereklidir – bakteriler genellikle vitaminleri sentezleyemez (mayalar B grubu vitaminleri sentezleyebilir)
Sıklıkla kullanılan vitaminler ve fonksiyonları Sıklıkla kullanılan vitaminler ve fonksiyonları Vitamin Koenzim formu Fonksiyonu p-Aminobenzoik asit Folik asit biyosentezinde başlatıcı (PABA) Folik asit Tetrahidrofolat Tek karbonlu birimlerin taşınımı, timin, purin bazları, serin, metiyonin ve pantotenat sentezi Biyotin Biyotin CO2 bağlanmasını gerektiren reaksiyonlar Lipoik asit Lipoamid Keto asitlerin oksidasyonunda açil gruplarının taşınımı Merkaptoetan-sülfonik asit Koenzim M CH4 üretimi Nikotinik asit NAD ve NADP Dehidrogenasyon reaksiyonlarında elektron taşıyıcı Pantotenik asit Koenzim A ve açil Metabolizmada ketoasitlerin oksidasyonu ve taşıyıcı protein (ACP) açil gruplarının taşıyıcısı Piridoksin (B ) Piridoksal fosfat Amino asitlerin transaminasyon, 6 deaminasyon, dekarboksilasyon ve optik izomerliği Riboflavin (B ) FMN ve FAD Oksidasyon redüksiyon reaksiyonları 2 Tiyamin (B1) Tiyamin pirofosfat (TPP) Ketoasitlerin dekarboksilasyonu ve transaminaz reaksiyonları B12 vitamini Kobalamin Metil gruplarının taşınımı K vitamini Kinon ve naftokinonlar Elektron taşınımı
Mikroorganizmaların gelişimi üzerine etkili faktörler Mikroorganizmaların gelişimi üzerine etkili faktörler • [1] Fiziksel Faktörler – Sıcaklık – Su aktivitesi – Çevrenin bağıl nemi – Yüzey gerilimi – Basınç Ozmotik basınç Hidrostatik basınç – Işık, elektrik – Koruyucu biyolojik yapılar • [2] Kimyasal Faktörler – Oksijen – Oksidasyon-redüksiyon (redoks) potansiyeli – Hidrojen iyonları konsantrasyonu – Çevredeki gazlar ve konsantrasyonları – Besin maddeleri • [3] Biyolojik Faktörler • [4] Mekanik Faktörler – Filtrasyon – Vibrasyon – Çalkalama – Santrifüj, ezme, basınç uygulaması Ayşe Gürsoy • [5] Diğer faktörler
sıcaklık sıcaklık • hücre içi kimyasal tepkimelerin gerçekleşmesinde önemlidir • Mikroorganizmalar -34°C’den 100°C’ye kadar de ğişen çok geniş bir sıcaklık aralığında yaşarlar • Her m.o. İçin en düşük, en yüksek ve optimum bir sıcaklık değeri vardır ve bu değerler belirli bir aralıkla ifade edilir • Nedeni: m.o lar arasındaki bireysel farklılıklar ve diğer çevresel faktörler sıcaklığı etkiler • Sıcaklık isteklerine göre m.o. – Psikrofil – Mezofil – Termofil
Psikrofil Psikrofil • Psikrotrof veya psikrofil mikroorganizma terimi soğuğu seven ve soğukta iyi gelişenler için kullanılmaktadır • Küf ve mayalar sadece psikrotrof ve mezofil bakterilere özgü sıcaklık aralıklarında gelişirken, bakteriler her 3 gruba da dahil olabilir • Düşük sıcaklıklarda muhafaza edilen gıdalardaki bakterilerin büyük çoğunluğu psikrotroftur • Pseudomonas, Enterococcus, Alcaligenes, Micrococcus • Candida, Rhodotorula • Aspergillus, Cladosporium, thamnidium
Mikroorganizma grupları ve gelişme sıcaklıkları Mikroorganizma grupları ve gelişme sıcaklıkları Mikroorganizma Sıcaklık (°C) En düşük Optimum En yüksek Psikrofil(zorunlu psikrofil) (-15) – 5 15 – 20 20 – 30 (- 5) – 7 25 – 30 30 – 40 Psikrotrof(fakültatif psikrofil) Mezofil 5 – 25 30 – 40 40 – 50 Termofil 35 – 45 45 – 65 60 – 90 Zorunlu termofil 40 – 45 55 – 65 70 – 90 Fakültatif termofil 35 – 40 45 – 55 60 – 80
Mezofil grup Mezofil grup • Mezofiller (ılığı seven) doğada en sık görülen mikroorganizmalardır • Optimum gelişme sıcaklığı 35-45°C • Psikrofil grupta sayılan bütün cinsler mezofilikler arasında yer alabilir • Buzdolabı sıcaklığında saklanan bütün gıdalarda bulunurlar, ancak gelişemezler • Patojenler önemlidir
Termofil/ termodurik Termofil/ termodurik • Termofil (Sıcağı seven, sıcakta gelişen) grup • optimum gelişme sıcaklığı 45-65°C • Bu aralıkta gelişen maya ve küf olmadığından termofilik terimi 55°C’de en iyi geli şen bakteriler için kullanılır – Bacillus – Clostridium (konserve sanayinde önem taşır) • Termodurik grup yüksek sıcaklıklarda canlılıklarını sürdürebilen ancak üreyemeyen bakterilerdir • Çoğunlukla spor oluştururlar • ısıl işleme direnç gösterir ve son üründe canlılıklarını korur, daha sonra uygun koşullarda gelişerek, özellikle pastörize süt gibi ürünlerde bozulmalara neden olurlar – Micrococcus – Streptococcus – Lactobacillus
Sıcaklık isteklerine göre mikroorganizma grupları Sıcaklık isteklerine göre mikroorganizma grupları
Su aktivitesi Su aktivitesi • mikroorganizmalar saf suda gelişemez, susuz ortamda canlılıklarını • sürdürür fakat çoğalamazlar • suyun fonksiyonları – çözünmüş besinlerin hücre içine alınması ve metabolizma artıklarının hücre dışına çıkarılması – büyük moleküllerin hücre içine taşınabilir ve hücrede kullanılabilir bileşenlere hidrolizi – hidrojen vericisi olarak hücre içi sıcaklığının ve pH’sının düzenlenmesi • gıdalarda su iki formdadır – bağlı su – serbest su • Bağlı su gıda moleküllerine fiziksel güçlerle tutunan su • çözücülük ve kimyasal reaksiyonları gerçekleştirme özelliği olmadığından mikroorganizmalar bağlı sudan • • Suyun içindeki Çözünen madde miktarının arttıkça; DN düşmekte, KN yükselmekte, ozmotik basınçta artış ve buhar basıncında azalma görülmektedir.
Su aktivitesi Su aktivitesi • Mikroorganizmaların su ihtiyacını geliştikleri ortamın su aktivitesi (aw) değeri • Bu değer bir ortamdaki mikrobiyel gelişim ve çeşitli aktiviteler için gerekli olan kullanılabilir suyun indeksidir. • Su aktivitesi: gıdanın/gelişme ortamının buhar basıncının (P) aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına (Po) oranı • aw = P / Po • Saf suyun buhar basıncı gıda yüzeyinden buharlaşarak uzaklaşan su (bağıl (nisbi) nem) miktarına bağlıdır • Bağıl nem ile su aktivitesi arasında ilişki • Bağıl nem = 100 X aw • Aw 0 – 1 arasında değişir ve saf su için bu değer 1’dir. – bakteriler 0.91 – mayalar 0.88 – küfler 0.80’den düşük su aktivitesi değerlerinde gelişemezler
Bazı mikroorganizmaların gelişebildiği minimum aw değerleri Bazı mikroorganizmaların gelişebildiği minimum aw değerleri Mikroorganizma grupları aw Spesifik mikroorganizmalar aw Bozulma yapan bakteriler 0.91 Pseudomonas türleri 0.97 Bozulma yapan mayalar 0.88 Leuconostoc türleri 0.97 Bozulma yapan küfler 0.80 Campylobacter türleri 0.97 Halofilik bakteriler 0.75 E. coli 0.96 Kserofilik küfler 0.61 Clostridium perfringens 0.95 Ozmofilik mayalar 0.61 Salmonella türleri 0.95 B. cereus 0.95 Clostridium botulinum 0.94 Candida utilis 0.94 B.stearothermophilus 0.93 Lactobacillus türleri 0.93 Listeria monocytogenes 0.90 S. aureus 0.86 Penicillium patulum 0.81 Aspergillus flavus 0.78 Aspergillus glaucus 0.70 Xeromyces bisporus 0.61
Su aktivitesi Su aktivitesi • Gıdadaki suyun buhar basıncının değişmesine neden olan her faktör su aktivitesi değerini de değiştirir • Gıdalar farklı nem içeriğine sahip ortamlarda depolandığında kendi su aktivitelerine bağlı olarak nem çekerler veya su kaybederler • Gıdanın su aktivitesi değeri, çevrenin neminden düşük ise ürün nem çeker, tersi durumda su kaybeder. Belirli bir sıcaklıkta % 80 nemli bir atmosferde tutulan gıda maddesinin denge nemi % 20 dir. Gıdanın nemi % 20 den düşükse (kurutulmuşsa) nem çekerek % 20 ye ulaşır, nemi % 20’den yüksekse kendini çevreleyen havaya nem vererek nemi % 20’ye düşer. Bu gıda maddesi % 80 bağıl nemli atmosferde % 20 su içerdiğinde dengede kalıyorsa, o gıdanın su aktivitesi değeri % 0.80’dir, yani havanın denge neminin 100’e oranıdır.
Su aktivitesi Su aktivitesi • AW değerinin optimumdan uzaklaşması mikroorganizmaların – lag fazının ve jenerasyon süresinin uzaması – üreme, çimlenme, – hücre maddeleri sentezinde gecikmeler ve – populasyonun azalması şeklindedir etkiler • Buna karşılık mo lar düşük su aktivitesi değerlerine karşı korunma mekanizması olarak hücrelerinde prolin, K+, glutamat, glutamin, alanin gibi maddeleri biriktirmektedirler. • Çok yüksek değerler ise gelişmelerini sınırlandırabilir
• Mikroorganizmalarda gelişimin yanı sıra; – spor oluşturma – sporun çimlenmesi – toksin üretimi – sıcaklığa direnç – canlılığın sürdürülmesi gibi özelliklerde farklı AW değerlerne sahiptir ve bu durum mikroorganizmanın cinsine göre değişim göstermektedir • Örneğin, küflerde spor oluşturma ve çimlenme için gerekli aw değeri gelişme sırasında gereksinim duyulan değerden daha yüksek olmaktadır.
Su aktivitesi Su aktivitesi • Çevresel fktörler (sıcaklık, pH, redoks potansiyeli ve besin içeriği) aw değerini etkiler • Sayılan bu faktörler optimum koşullarda seyrettiğinde mo daha düşük su aktivitesi değerlerinde gelişebilmektedir • Örneğin, sıcaklık optimumdan uzaklaştıkça mikroorganizmanın gelişebildiği su aktivitesi aralığı daralır, aerobik mo oksijen varlığında yokluğuna göre daha düşük su aktivitelerinde gelişirler.
Çevrenin bağıl nemi Çevrenin bağıl nemi • Depolama sırasında gıdada değişimler • çevrenin bağıl nemine • su aktivitesi değerine • depolama sıcaklığına bağlı • Çevrenin (gıdaların muhafaza edildiği depoların) bağıl nemi aw değerine bağlı olarak MO nın yüzeyde gelişimi açısından önemlidir • Düşük su aktiviteli kuru gıdalar bağıl nemi yüksek ortamda depolanırsa adsorbsiyona (su tutma, nemlenme) uğrar. Sonuçta bu gıdaların yüzeyinde veya yüzeyin hemen altında mikrobiyel bozulmaya yol açacak su aktivitesi değerine ulaşılır • yüksek su aktiviteli gıdalarda ise desorpsiyon (su kaybetme, kuruma) görülür ve sonuçta yüzeyde büzüşme, kuruma gibi istenmeyen duyusal değişimler meydana gelir. • Bakteri, maya ve küf gelişmesi sonucu yüzeyinde bozulma meydana gelen gıdalar düşük bağıl nemli ortamlarda depolanmalıdır • çevrenin bağıl nemi değiştirilemiyorsa atmosferin gaz bileşimi değiştirilerek yüzeyde gelişen mikroorganizmalar engellenebilir
Yüzey gerilimi Yüzey gerilimi • Metabolik olayların düzenli seyredebilmesi için – hücre duvarının yarı geçirgen özellikte olması – sıvı ortam ile bakteri yüzeyi arasındaki moleküler gerilimin dengede bulunması gerekir • Bakteriye temas eden sıvı yüzeyindeki moleküllerin oluşturduğu gerilim çok fazla olursa, kuvvetli bir moleküler membran oluşur ve besin maddelerinin giriş ve çıkışı güçleşerek bakteri beslenemez • Tersi durumda, yani zayıf moleküler membran oluştuğunda sıvı ile bakteri yüzeyi birbirine çok sıkı temas eder, sıvı içindeki maddeler bakteri yüzeyinde toplandığından bakteri yine beslenemez • Yüzey gerilimini düşürmek amacıyla sabun, deterjan, safra, fenol gibi maddeler kullanılmaktadır.
Ozmotik basınç Ozmotik basınç • Mikroorganizmalar üredikleri sıvı besi yeri ile hücrelerindeki ozmotik basınç arasında bir denge kurmuşlardır. Bu denge yarı geçirgen hücre zarıyla düzenlenir ve devam ettirilir. • İzotonik/izoozmotik ortam – Üreme ortam ının ozmotik basıncı, bakteri içindeki basınçla aynıdır veya çok az farklıdır – bakteri zarlarından giriş ve çıkış kolay olur – bakteri üreme ve gelişmesine devam eder • hipotonik-hipoozmotik ortam) – ortam ın ozmotik basıncı azalmıştır – dışardan bakteri içine fazla sıvı girerek bakteriyi şişirir ve patlatır – Bu olaya plazmoptiz denir. Bakteri % 1 tuz içeren bir ortama konulursa plazmoptiz görülür
Ozmotik basınç Ozmotik basınç
Ozmotik basınç Ozmotik basınç • Hipertonik/hiperozmotik ortam – bakterinin içinden d ışarıya fazla sıvının çıkması sitoplazmik membranın hücre duvarından ayrılarak büzülmesine ve ortada toplanmasına neden olur – Bu olaya plazmoliz denir – Bakteri % 20 tuzlu bir çözeltiye konursa hipertonik ortam oluşacağından plazmoliz meydana gelir.
Hidrostatik basınç Hidrostatik basınç • hücre duvarlarında sert ve dayanıklılık nedeniyle mekanik ve hidrostatik basınçlara karşı dirençlilik • barofilik mikroorganizmalar – Okyanusların, denizlerin ve göllerin diplerinde ve petrol yataklarında bulunan ve yaşamlarını sürdürebilirler – 10.000 lb/inc2 değerindeki basınca dayanım gösterirler • barotolerant mikroorganizmalar – 500 atm basınca kadar toleranslı mikroorganizmalar • yüksek basınç mo da bazı değişimlere neden olabilmektedir. Örneğin kamçılı mikroorganizmalar hareketlerini ve bölünme kabiliyetlerini kaybedebilirler • Serratia marcescens ve S. lactis 85.000-100.000 lb/inc2 basınç altında 10 dakika içinde ölür.
ışık ışık • fototrof bakteriler gelişmeleri için ışığa muhtaç olan bakteriler • Genel olarak ışığa ihtiyaç duymazlar ancak – durgun sularda, nemli kayalarda, sıcak su kaynaklarında gelişen aerob fototrof bakteriler (mavi-yeşil algler) ile – tatlı su ve deniz suyunda gelişen anaerob fototrof bakteriler (kükürtsüz mor bakteriler, kükürtlü mor bakteriler, yeşil kükürt bakterileri) fotosentez için ışığa ihtiyaç duyarlar.
elektrik elektrik • Sıvı ortamlarda mikroorganizmalardan doğru veya alternatif akım geçirilirse mikroorganizmalar zarar görebilir • Meydana gelen zarar akımın şiddeti ve süresiyle doğru orantılıdır. Elektrik nedeniyle sıvı ortamda bazı kimyasal değişmeler de meydana gelebilir • Doğru akım, ortamdaki ozon ve klorini açığa çıkartır, bu da bakteriler üzerinde öldürücü etki yapar.
Koruyucu biyolojik yapılar Koruyucu biyolojik yapılar • fındık, ceviz, badem gibi meyvelerdeki kalın dış kabuk • bazı meyve ve sebzelerin (elma, lahana) yüzeyindeki balmumu benzeri örtü • Yumurta kabuğu üzerindeki gözenekler bakteri, maya ve küf misellerinin içeri gelişmesine olanak sağlayabilir. • Ancak kabuğun hemen üzerinde kütikül tabakası mo ya karsı ilk koruyucu engeldir. • Meyve sapının koparılması kabuk soyma, kesme, ezme ve dondurma gibi işlemler mo ın gıda içine yayılmasına neden olur • Balık ve sığır etinin dış yüzeyi iç dokuya göre daha kalın ve çabuk kuruma eğiliminde olduğundan mikrobiyel bulaşmayı ve bozulmayı kısmen engellemektedir.
Oksijen gereksinimlerine göre mikroorganizma grupları Oksijen gereksinimlerine göre mikroorganizma grupları a) Aerob b) Anaerob c) Fakültatif d) Mikroaerofilik e) Aerotolerant
Aerob mikroorganizmalar Aerob mikroorganizmalar • yüksek düzeyde serbest oksijen ihtiyacı • Dik agar besiyerinde üstte koloni oluşturma • Gerekli enerjiyi solunum yoluyla karşılanır • Metabolizma artıkları CO2 ve H2O dur • M. tuberculosis • B. Antracis • B.subtilis • küf mantarları
Anaerob mikroorganizmalar Anaerob mikroorganizmalar • Moleküler oksijenin olmadığı ortamlarda gelişirler • Oksijen zehirleyici etki yapar • Enerjiyi fermantasyon yoluyla kazanırlar, H-akseptör olarak organik maddelerden faydalanırlar • Metabolizma atıkları metan, CO2 , etil alkol, organik asitle • Dik agar besiyerinin alt tarafında ürerler • Clostridium sp.
Fakültatif mikroorganizmalar Fakültatif mikroorganizmalar • Serbest oksijenin hem bol hem de kısıtlı olduğu ortamda gelişir • Oksijenli ortamlarda normal üreme, anaerobik şartlarda ise sülfür, karbon gibi redükte olabilen maddeleri enerji kaynağı olarak kullanırlar • Dik agarın hemen her yerinde üreme gösterir – Süt asidi bakterileri – Stafilokoklar
Mikroaerofilik mikroorganizmalar Mikroaerofilik mikroorganizmalar • Oksijene havadakinden daha düşük konsantrasyonda gereksinim duyar • Anaerobik koşullarda gelişemez • Oksijen oranı % 1-2 kadar düşürülmüş veya havasına % 5-10 CO2 katılmış ortamlarda ürer • katı besiyerinin yüzeyinden 1.0-1.5 cm kadar aşağıda ürerler • Laktik asit bakterileri • Penicillium roqueforti
Aerotolerant (oksijeni en fazla tolere edebilen) Aerotolerant (oksijeni en fazla tolere edebilen) • Çoğunlukla yüzeyde olmak üzere, hem aerobik hem de anaerobik ortamlarda üreme yeteneğine sahiptir • Clostridium perfringens
Redoks potansiyeli(OR – O/R – Eh) • bir maddenin e-/H kazanması yada kaybetmesindeki kolaylık veya maddeye oksijen bağlanması • Gelişme ortamındaki bir element veya bileşik elektronlarını verdiği zaman yükseltgenir (oksidasyon), elektron aldığında ise indirgenir (redüksiyon). • oksidasyon • Cu Cu + e- • redüksiyon • Cu + O2 oksidasyon 2 CuO • • Madde elektron kaybettiğinde bu elektronlar ortamdaki diğer bir madde tarafından alınır • • elektronların bir bileşikten diğerine aktarılması sırasında iki bileşik arasında oluşan potansiyel fark OR potansiyeli dir • Milivolt (mV) cinsinden ifade edilmekte olup, Eh ile gösterilir
Redoks potansiyeli(OR – O/R – Eh) Redoks potansiyeli(OR – O/R – Eh) • Gıdaların Eh değerleri +400 mV ile -400 mV arasında değişir • pozitif elektrik potansiyeli – Ortam ne kadar çok okside olmuşsa – kuvvetli yükseltgen maddeler içeriyorsa – çözünmüş oksijen içeriyorsa • negatif elektrik potansiyeli – ne kadar kuvvetli indirgen maddeler içeriyor – çözünmüş oksijeni uzaklaştırılmışsa • yükseltgen ve indirgen madde konsantrasyonları eşit ise Eh sıfırdır • gıdalarda indirgen özellik taşıyan maddeler – hayvansal gıdalardaki sistein gibi (-SH) grupları içeren amino asitler – bazı demir bileşikleri – bitkisel gıdalardaki askorbik asit Ayşe Gürsoy – indirgen şekerler
Redoks potansiyeli(OR – O/R – Eh) Redoks potansiyeli(OR – O/R – Eh) • aerop mo (Bacillus/küfler) gelişimleri için pozitif Eh değerine, anaeroplar (Clostridium) negatif Eh değerine gereksinim duyarlar. • Mikroorganizmalar metabolik faaliyetleri sonucunda ortamın Eh değerini değiştirir • Aerobikler ortamdaki çözünmüş oksijeni tüketmekte ve ortam yükseltgen madde içeriği yönünden gittikçe zayıflarken, indirgen maddelerin miktarı da giderek artmaktadır, sonuçta ortamın Eh değeri giderek düşer • Aerobların gelişimi başlangıçta bu düşüşten fazlaca etkilenmemekte, ancak ortam negatif Eh değerlerine ulaştıkça gelişme hızları azalmaya başlamaktadır.
Hidrojen iyonları konsantrasyonu Hidrojen iyonları konsantrasyonu • Mikroorganizmalar ortamın pH değerinden etkilenirken aynı zamanda ortamın pH değerini de etkileyebilir • genel olarak bakterilerin gelişebildiği pH aralıkları küf ve mayalara göre daha dar • bakteriler daha seçici, en seçici olanlar ise patojenler • bakteriler – nötral değerlerden (6.8-7.5) hafif asit-alkali (4.9) sınırlara doğru değişim gösterir • Mayalar ve küfler – genellikle asidik ortamları tercih eder – bazı küfler pH 3.5-8.0 arasında geniş bir pH toleransı gösterirler.
• Düşük pH larda sitoplazmik zar H+ iyonlarınca doygunluk nedeniyle katyonların hücre içine geçişi zorlaşır • Yüksek pH larda OH- iyonlarınca doygunluk nedeniyle anyonların zardan hücre içine geçişi zorlaşır • Uygun olmayan pH koşullarında – hücre geçirgenliği ve enzim aktiviteleri olumsuz etkilenir, protein sentezi durur – hücreler toksik maddelere karşı daha duyarlı hale gelir – Mo da morfolojik değişiklere neden olur – bazı iyonların çözünürlüğüve mo ların bunlardan yararlanmasını etkiler (kalsiyum iyonları alkali ortamlarda çözünemez ve kullanılamaz) – lag (gecikme) fazları uzar
Mikroorganizma gruplarının gelişebildiği yaklaşık pH değerleri Mikroorganizma gruplarının gelişebildiği yaklaşık pH değerleri Mikroorganizma En düşük Optimum En yüksek Bakteri 4.5 6.5 –7.5 9.0 – Küf 1.5 – 3.5 4.5 – 6.8 9.0 – 11.0 Maya 1.5 – 3.5 4.0 – 6.5 8.0 – 8.5
…