Mikrobiologia żywności

WYKŁADY:

1. Ogólna charakterystyka przedmiotu, historia mikrobiologii, system 3 domen wg Carl’a Woese’go, różnorodność mikroorganizmów, porównanie organizmów prokariotycznych i eukariotycznych.

2. Budowa komórki bakteryjnej. Budowa ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich, Gram-ujemnych oraz kwasoodpornych. Charakterystyka fizjologiczna bakterii: ruch bakterii, rozmnażanie (czas generacji, krzywa wzrostu). Endospory i inne formy przetrwalne mikroorganizmów.

3. Charakterystyka morfologiczna i fizjologiczna grzybów. Rola grzybów drożdżowych i strzępkowych w życiu człowieka, możliwości wykorzystania w przemyśle.

4. Wirusy i priony. Budowa wirionu, rodzaje wirusów (różne systemy klasyfikacji), propagacja i replikacja wirusów, cykl lityczny i lizygeniczny. Choroby wirusowe (zatrucia pokarmowe wirusami Norwalk i pochodnymi, rotawirusy), metody wykrywania i inaktywacji wirusów. Priony – budowa, właściwości, choroby prionowe.

5. Sposoby pozyskiwania energii, oddychanie tlenowe, beztlenowe (azotanowe, węglanowe, siarczanowe i in.), fermentacja - typy.

6. Sposoby odżywiania mikroorganizmów. Czynniki wpływające na wzrost drobnoustrojów (składniki odżywcze, źródła energii, węgla, azotu, pH, temperatury kardynalne, aktywność wody, obecność gazów i inne).

7. Mikrobiologiczna analiza żywności. Metody identyfikacji mikroorganizmów (klasyczne, molekularne, biosensory, immunologiczne). Metody oznaczania liczebności mikroorganizmów – tradycyjne i nowoczesne.

8. Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów. Najważniejsze produkty uzyskiwane na skalę przemysłową z udziałem mikroorganizmów (kwasy organiczne, enzymy, aminokwasy, antybiotyki, witaminy, biopolimery, bakteryjne plastiki, leki, biocydy, bioinsektycydy, bioemulsyfikatory biopaliwa). Procesy fermentacji mlekowej, propionowej, octowej, masłowej, kwasów mieszanych.

9. Drobnoustroje środowisk naturalnych jako źródła zanieczyszczeń mikrobiologicznych w przemyśle spożywczym. Mikroflora powietrza, gleby, wody oraz surowców i produktów spożywczych.

10. Psucie się żywności – procesy rozkładu białek, tłuszczów, węglowodanów. Metody utrwalania żywności jako sposoby zapobiegania psuciu się żywności i zatruciom pokarmowym. Metody termiczne, chemiczne, osmoaktywne, biologiczne, niekonwencjonalne.

11. Ciepłooporność mikroorganizmów – czynniki wpływające. Ocena skuteczności utrwalania termicznego, krzywa przeżycia drobnoustrojów, czas decymalnej redukcji D, współczynnik ciepłooporności Z, krzywa czasu śmierci cieplnej (TDT), punkt śmierci cieplnej, czas śmierci cieplnej, sterylizacja 12D i 5D.

12. Patogeny w żywności. Cechy decydujące o wywołaniu choroby. Mechanizmy wirulencji bakteryjnej (adherencja, kolonizacja, infekcyjność, toksyny bakteryjne). Dawka zakaźna. Toksykoinfekcje i intoksykacje. Mikotoksyny. Enterotoksyny gronkowcowe i neurotoksyny C. botulinum.

13. Bakteryjne zatrucia pokarmowe – charakterystyka najważniejszych patogenów, objawy zatrucia, sposoby zapobiegania, dawki infekcyjne.

ĆWICZENIA:

1. Zasady bezpieczeństwa pracy w laboratorium mikrobiologicznym. Laboratorium mikrobiologiczne – pomieszczenia i wyposażenie. Podstawowa aparatura i sprzęt mikrobiologiczny (urządzenia do sterylizacji, do hodowli drobnoustrojów oraz podstawowe szkło laboratoryjne). Definicje dezynfekcji, pasteryzacji i sterylizacji oraz metody sterylizacji. Pożywki hodowlane – składniki i rodzaje pożywek.

2. Budowa i zasada działania mikroskopu świetlnego. Podstawowe parametry opisujące mikroskop (powiększenie mikroskopu, zdolność rozdzielcza, odległość i przestrzeń robocza). Inne typy mikroskopów (ciemnego pola, fluorescencyjny, elektronowy i in.). Hodowla drobnoustrojów warunkach laboratoryjnych – posiewy mikrobiologiczne. Charakterystyka wzrostu mikroorganizmów na podłożach stałych na szalce Petriego, na skosie, w hodowli kłutej oraz płynnej.

3. Mikroflora skóry. Technika mycia rąk. Technika wykonania preparatu mikrobiologicznego (przygotowanie rozmazu, utrwalanie preparatu). Preparaty przyżyciowe i utrwalone – rodzaje i sposoby wykonania. Barwienie preparatów (barwniki, rodzaje barwienia). Barwienie proste pozytywowe i negatywowe. Izolacja Bacillus z gleby. Morfologia bakterii.

4. Barwienie metodą Grama – barwienie złożone, zasada barwienia. Identyfikacja bakterii – zasady. Charakterystyka wybranych Gram-dodatnich bakterii kulistych (rodzaje Micrococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus). Fermentacja mlekowa i propionowa, charakterystyka, najważniejsi przedstawiciele, możliwości wykorzystania w przemyśle. Probiotyki. Testy identyfikacyjne (test na katalazę, na koagulazę i hemoliza). Posiew redukcyjny Bacillus.

5. Charakterystyka bakterii Gram-dodatnich cylindrycznych (rodzaje: Bacillus, Clostridium oraz Lactobacillus). Sposoby pozyskiwania energii. Fermentacja masłowa. Oddychanie azotanowe – test na redukcję azotanów. Zdolności enzymatyczne bakterii (hydroliza skrobi, żelatyny, celulozy). Barwienie przetrwalników bakterii Bacillus metodą Schaeffera-Fultona.

6. Charakterystyka bakterii Gram-ujemnych o dużym znaczeniu w technologii żywności. Bakterie z rodziny Enterobacteriaceae (podłoża diagnostyczne, testy identyfikacyjne, morfologia, fizjologia, choroby), Escherichia, Salmonella, Shigella, Yersinia). Bakterie kwasu octowego – charakterystyka rodziny Acetobacteraceae oraz proces produkcji octu. Ruch bakterii w kropli wiszącej. Barwienie otoczek bakteryjnych. Podział mikroorganizmów ze względu na wartości temperatur kardynalnych, pH, osmolarność i aktywność wody. Ekstremofile.

7. Morfologia i charakterystyka grzybów – sposoby rozmnażania. Ogólna charakterystyka najważniejszych rodzajów drożdży (przegląd rodzajów). Drożdże szlachetne, drożdże dzikie i drożdże killerowe. Fermentacja etanolowa. Metody pomiaru wielkości komórek. Fizjologia drożdży i testy identyfikacyjne (test na żywotność, test na odżywienie, zymogramy, auksanogramy). Metody ilościowego oznaczania drobnoustrojów (bezpośrednie). Budowa komory Thoma, zasada liczenia i wyprowadzenie wzoru.

8. Oznaczanie liczebności populacji drożdży za pomocą komory Thoma. Ocena zarodnikowania drożdży – barwienie zarodników drożdży metodą Schaeffera-Fultona. Budowa komórki drożdżowej jako przykład komórki eukariotycznej - barwienie organelli komórkowych drożdży, obserwacja mitochondriów, wakuoli, substancji zapasowych. Pośrednie metody oznaczania liczebności mikroorganizmów (hodowlane i inne)

9. Ogólna charakterystyka, morfologia i właściwości grzybów pleśniowych z rodzajów Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Cladosporium, Geotrichum, Fusarium, Trichoderma i innych. Pozytywne i negatywne działanie grzybów (drożdży i grzybów pleśniowych) w przemyśle spożywczym i innych. Identyfikacja pleśni z „hodowli” własnej. Charakterystyka mikotoksyn.

10. Mikroflora środowisk naturalnych. Mikroflora powietrza. Sposoby poboru prób powietrza do badań. (metoda sedymentacyjna Kocha, oddziaływanie bioaerozoli na organizmy żywe i środowisko, mikroorganizmy wskaźnikowe). Mikroflora gleby (izolacja i identyfikacja drobnoustrojów). Morfologia i charakterystyka promieniowców glebowych. Mikroorganizmy produkujące antybiotyki. Barwienie bakterii kwasoodpornych metodą Ziehl-Nielsena.

11. Woda jako środowisko życia oraz surowiec w przemyśle spożywczym. Mikroflora wody, patogeny obecne w wodzie. Mikroorganizmy wskaźnikowe. Wymagania dla wody pitnej. Sanitarna ocena wody (metoda filtrów membranowych, określanie liczby bakterii psychro- i mezofilnych, miano coli). Ocena skuteczności dezynfekcji wody przy użyciu preparatu handlowego Javel Aquatab.

12. Źródła zakażeń w przemyśle spożywczym – kontrola sanitarna pomieszczeń, analiza mikrobiologiczna pomieszczeń, aparatury, linii produkcyjnych itp. Sposoby utrwalania żywności. Zapewnienie bezpieczeństwa podczas produkcji żywności i jej przechowywania (jałowienie, sterylizacja, dezynfekcja). Wyznaczanie krzywej wzrostu drobnoustrojów metodą pomiaru gęstości optycznej. Wpływ ciśnienia osmotycznego środowiska na wzrost drobnoustrojów. Ocena wrażliwości E. coli na środki dezynfekujące. Ocena aktywności bakteriostatycznej fenolu – wyznaczanie MIC. Ocena skuteczności jałowienia za pomocą lampy UV. Analiza czystości mikrobiologicznej opakowań i powierzchni.

13. Surowce jako źródło mikroorganizmów w żywności. Mikroflora surowców pochodzenia roślinnego oraz mięsa. Izolacja i identyfikacja mikroorganizmów z pomidorów świeżych i zepsutych oraz mięsa rozdrobnionego świeżego i zepsutego. Psucie się żywności – zachodzące procesy i odpowiadające za nie mikroorganizmy.

14. "Odczyty posiewów mikrobiologicznych – obliczenia i interpretacja wyników w odniesieniu do norm, wymagań i rozporządzeń.

15. Ocena umiejętności manualnych (praca w warunkach jałowych, przygotowanie rozmazu, barwienie preparatów, umiejętność posługiwania się mikroskopem immersyjnym, analiza obrazu mikroskopowego)"

Podstawowa:

1. Instrukcje do ćwiczen - wysyłane uczestnikom poprzez USOSmail.

2. Duszkiewicz-Reinhard W., Grzybowski R., Sobczak E.: Teoria i ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i technicznej, Wyd. SGGW. Warszawa 2003.

3. Szostak-Kotowa J.: Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i przemysłowej, Wyd. AE, Kraków, 2002

Uzupełniająca:

1. Schlegel H.G.: Mikrobiologia ogólna, PWN, Warszawa 1996 lub nowsze

2. Salyers A.A., Whitt D.D.: Mikrobiologia, PWN, Warszawa 2003

Wiedza - zna i rozumie:

- podstawowe pojęcia z zakresu mikrobiologii, rozpoznaje i opisuje poszczególne grupy drobnoustrojów oraz ich oddziaływanie na zdrowie człowieka, środowisko oraz surowce i produkty spożywcze

- korzyści i zagrożenia wynikające z obecności drobnoustrojów i wirusów w żywności, potrafi objaśnić ich pozytywną i negatywną rolę oraz wpływ na zdrowie.

- metody destrukcji mikroorganizmów w żywności i metody osiągania bezpieczeństwa mikrobiologicznego.

Umiejętności - potrafi:

- posługiwać się mikroskopem świetlnym, wykonać i zinterpretować preparaty mikroskopowe.

- wykonać proste czynności związane z pracą w warunkach sterylnych oraz wskazać urządzenia do sterylizacji i hodowli drobnoustrojów.

- wyizolować, posiać i zidentyfikować drobnoustroje różnych środowisk (w tym wykonać proste obliczenia) oraz zinterpretować otrzymane wyniki korzystając ze stosownych rozporządzeń i norm.

- pracować w grupie, zaplanować i zrealizować proste zadanie samodzielnie lub w zespole, z zachowaniem zasad BHP i dobrych praktyk w laboratorium

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - jest gotów do:

- ciągłego i świadomego dokształcania i doskonalenia zawodowego,

- dostrzegania zagrożenia mikrobiologicznego i stosowania środków profilaktycznych

- pracy indywidualnej i w grupie

Zaliczenie wykładów po uzyskaniu min. 27,5 pkt z 50 pkt możliwych do uzyskania, na podstawie egzaminu pisemnego złożonego z pytań testowych i otwartych – udział w ocenie końcowej modułu 33,3%.

Zaliczenie ćwiczeń po uzyskaniu min. 55 pkt. ze 100 pkt. możliwych do uzyskania, na podstawie:

- 3 indywidualnych kart pracy prawidłowo uzupełnionych w oparciu o realizowane oznaczenia (0-30 pkt) - udział w ocenie końcowej modułu 20%,

- 4 pisemnych sprawdzianów z ćwiczeń (pytania testowe, obliczeniowe, rozwiązanie problemu, interpretacja wyniku) (0-60 pkt) - udział w ocenie końcowej modułu 40%,

- sprawdzianu z umiejętności obsługi mikroskopu, wykonania preparatu mikrobiologicznego, jego barwienia i interpretacji uzyskanego wyniku (0-10 pkt) – udział w ocenie końcowej modułu 6,7%.