Adhezja drobnoustrojów do powierzchni kontaktujących się z żywnością jest bardzo poważnym zagrożeniem w przemyśle spożywczym. Zjawisko to może być przyczyną zanieczyszczenia żywności mikroorganizmami powodującymi jej psucie lub mikroorganizmami chorobotwórczymi. W artykule omówiono mechanizmy procesu adhezji oraz czynniki warunkujące jego przebieg. Do najważniejszych zaliczono wydzielanie przez komórkę mikroorganizmu substancji zewnątrzkomórkowych, głównie polisacharydów i białek, hydrofobowość powierzchni komórki, rodzaj i charakter powierzchni, czynniki środowiskowe (pH, temperatura, dostępność składników odżywczych, siła jonowa, obecność specyficznych substancji itp.), faza wzrostu bakterii i wzajemne oddziaływanie mikroorganizmów. Scharakteryzowano także sposoby usuwania biofilmów bakteryjnych oraz metody zapobiegania występowaniu tego zjawiska. Drobnoustroje ulegające adhezji są trudniejsze do usunięcia niż wolne komórki, a ich zabicie za pomocą środków dezynfekcyjnych jest bardzo trudne i nie do końca skuteczne. Z tego powodu tak istotne jest zrozumienie mechanizmów adhezji i czynników odpowiedzialnych za ten proces.
EN
Microbial colonisation of abiotic surfaces has important consequences in the food industry (contamination of food processing lines by spoilage and pathogenic microorganisms). The mechanisms of adhesion and factors affecting this process were described in this paper. Biofilm formation is influenced by production of extracellular polymeric substances (mainly polysaccharides and proteins), hydrophobicity of cell surface, surface roughness, environmental factors (pH, temperature, kind of media, ionic strength, polyvalent ions etc.), growth phase and micro-organisms interactions. Methods of removal of adhered microorganisms and preventing microbial adhesion were also described. It has been well documented that bacterial cells colonising surface demonstrate greater resistance to disinfectants that cells in suspension. Studies on attachment of microorganisms to solid surfaces represent important aspects in the establishment decontamination procedures direct to minimise health hazard.
Kwas propionowy należy do nielicznych związków chemicznych dopuszczonych do stosowania w technologii żywności. Jako inhibitor wzrostu grzybów i bakterii jest stosowany do konserwacji żywności i pasz. Na świecie prowadzone są badania nad intensyfikacją produkcji kwasu propionowego. W artykule przedstawiono zastosowanie temu komórek immobilizowanych w procesie fermentacji propionowej, szczególnie w produkcji kwasu propionowego.
EN
Propion acid belong to this few chemical compounds allowed to use in the food technology. As the inhibitor of yeast and bacteria growth is used for the food and food preservation. There researches around the world in order to intensify the production of propion acid. In article was presented application of the system of immobilized cells in the propion fermentation and espesially in the propion acid production.
Bioluminescencyjny pomiar ATP Z użyciem kompleksu lucyferyna/lucyferaza jest bardzo czułą, szybką i wygodną metodą pomiarową. Zastosowanie tej metody do ilościowego oznaczania żywych komórek drobnoustrojów wymaga jednak skomplikowanej procedury przygotowawczej. Przemysłowe wykorzystanie bioluminescencji . pozwala na wykrycie i ilościowe oznaczenie mikrobiologicznego skażenia badanego produktu. W przemyśle spożywczym metoda ta znalazła zastosowanie przy badaniu jakości mikrobiologicznej takich produktów jak: mięso, drób, mleko i produkty mleczne, piwo, soki owocowe i napoje oraz przy kontroli stanu sanitarno-higienicznego linii technologicznych.
EN
Bioluminescent measurement of ATP using luciferin/ luciferase system is a very sensitive, rap id, and convenient method in microbiology. The use of this method to quantitative detection of viable microbial cells requires the use of various validation procedures and safeguards, depending on the specific application. Most industrial applications of bioluminescent ATP measurement include detection and quantitation of microbial contamination in a particular food products (meat, poultry, milk and dairy products, beer, beverages and fruit juices) and hygiene monitoring in the food industry.
Bioluminescencyjny pomiar ATP z użyciem kompleksu lucyferyna/lucyferaza jest bardzo czułą, szybką i wygodną metodą pomiarową. Zastosowanie tej metody do ilościowego oznaczania żywych komórek drobnoustrojów wymaga jednak skomplikowanej procedury przygotowawczej. Przemysłowe wykorzystanie bioluminescencji pozwala na wykrycie i ilościowe oznaczenie mikrobiologicznego skażenia badanego produktu. W przemyśle spożywczym metoda ta znalazła zastosowanie przy badaniu jakości mikrobiologicznej takich produktów jak: mięso, drób, mleko i produkty mleczne, piwo, soki owocowe i napoje oraz przy kontroli stanu sanitarno-higienicznego linii technologicznych.
EN
Bioluminescent measurement of ATP using luciferin/ /luciferase system is a very sensitive, rapid, and convenient method in ji microbiology. The use of this method to quantitative detection of viable a microbial cells requires the use of various validation procedures and safeguards, depending on the specific application. Most industrial y applications of bioluminescent ATP measurement include detection and quantitation of microbial contamination in a particular food products (meat, poultry, milk and dairy products, beer, beverages and fruit juices) and hygiene monitoring in the food industry.
Wszystkie żywe komórki zawierają ATP (adenozynotrifosforan). Jest to nukleotyd zbudowany z adeniny, rybozy i trójfosforanu, którego akytwną formę stanowi kompleks z jonami metalu (magnez, mangan, kobalt, żelazo, nikiel lub cynk). ATP jest przenośnikiem energii swobodnej w większości procesów metabolicznych w komórce, takich jak synteza biocząsteczek, czy ich transport.
Adhezja drobnoustrojów do powierzchni kontaktujących się z żywnością jest bardzo poważnym zagrożeniem w przemyśle spożywczym. Zjawisko to może być przyczyną zanieczyszczenia żywności mikroorganizmami powodującymi jej psucie lub mikroorganizmami chorobotwórczymi. W artykule omówiono mechanizmy procesu adhezji oraz czynniki warunkujące jego przebieg. Do najważniejszych zaliczono wydzielanie przez komórkę mikroorganizmu substancji zewnątrzkomórkowych, głównie polisacharydów i białek, hydrofobowość powierzchni komórki, rodzaj i charakter powierzchni, czynniki środowiskowe (pH, temperatura, dostępność składników odżywczych, siła jonowa, obecność specyficznych substancji itp.), faza wzrostu bakterii i wzajemne oddziaływanie mikroorganizmów. Scharakteryzowano także sposoby usuwania biofilmów bakteryjnych oraz metody zapobiegania występowaniu tego zjawiska. Drobnoustroje ulegające adhezji są trudniejsze do usunięcia niż wolne komórki, a ich zabicie za pomocą środków dezynfekcyjnych jest bardzo trudne i nie do końca skuteczne. Z tego powodu tak istotne jest zrozumienie mechanizmów adhezji i czynników odpowiedzialnych za ten proces.
EN
Microbial colonisation of abiotic surfaces has important consequences in the food industry (contamination of food processing lines by spoilage and pathogenic microorganisms). The mechanisms of adhesion and factors affecting this process were described in this paper. Biofilm formation is influenced by production of extracellular polymeric substances (mainly polysaccharides and proteins), hydrophobicity of cell surface, surface roughness, environmental factors (pH, temperature, kind of media, ionic strength, polyvalent ions etc.), growth phase i and micro-organisms interactions. Methods of removal of adhered microorganisms and preventing microbial adhesion were also described. It has i been well documented that bacterial cells colonising surface demonstrate greater resistance to disinfectants that cells in suspension. Studies : on attachment of microorganisms to solid surfaces represent important aspects in the establishment decontamination procedures direct to minimise: health hazard.
Background. Proteus vulgaris attach to available surfaces in industrial environments, can develop into extensive biofilm. Such bacterial layer is a potential source of contamination of foods that may lead to spoilage or transmission foodbome pathogens. The purpose of these investigations was to evaluate the influence of limited nutrients availability in the medium on the morphological changes and biosynthesis of bacterial surface-associated EPS by P. vulgaris. The relationship between the dimension of cells, EPS production and P. vulgaris biofilm development process on stainless Steel surfaces (type 316L) was also examined. Material and methods. P. vulgaris ATCC 6380 was used in this study. The cultures were incubated at 37°C on the Enterobacteriaceae enrichment broth according to Mossel [1962]. During the investigations the medium with optimal and 10 times diluted optimal of nutrient availability were used. For cells dimension analysis a Carl-Zeiss Axiovert 200 inverted microscope and a scanning electron microscope (LEO 435VP) was applied. Isolation of exopolysaccharides was based on the procedure employed by Forde and Fitzgerald [1999], To determine the level of P. vulgaris adhesion to the surface of stainless Steel, the method described by Le Thi et al. [2001] was used. Results. In all experimental variants the area of P. vulgaris cells was changed upon longterm starvation. Altering of physical dimension of bacteria was effected by the decreasing value of the cell length. The change of P. vulgaris morphology promoted the beginning stages of biofilm formation process on the surface of stainless Steel. Under starvation conditions P. vulgaris produced more EPS. It was observed with an increase of incubation period. These extracellular molecules initiated more advanced stages of P. vulgaris biofilm formation on examined surfaces. Conclusion. The data support the notion that cellular factors influencing P. vulgaris adhesion process to abiotic materials should be examined under conditions in which marine bacteria are widely distributed. Analysis of both physical dimension of cells and EPS secretion by marine bacteria under starvation conditions will help to eradicate the attached bacteria.
PL
Wstęp. W warunkach przemysłowych adhezja Proteus vulgaris do powierzchni stałych rozpoczyna proces tworzenia się biofilmów. Powstawanie błon bakteryjnych stwarza ryzyko zanieczyszczenia żywności drobnoustrojami, powodującymi zepsucie organoleptyczne produktu, oraz mikroorganizmami chorobotwórczymi. Celem badań była ocena wpływu ograniczonej dostępności składników odżywczych w środowisku wzrostu na zmiany morfologiczne i biosyntezę EPS, związanych z powierzchnią komórki P. vulgaris. Oceniono również zależność pomiędzy morfologią komórek, biosyntezą EPS i tworzeniem się biofilmów P. vulgaris na powierzchni stali nierdzewnej (typ 316L). Materiał i metody. W pracy wykorzystano gatunek P. vulgaris ATCC 6380. Hodowlę drobnoustrojów prowadzono w temperaturze 37°C na podłożu namnażająco-wybiórczym, zaproponowanym przez Mossel [1962]. W doświadczeniach zastosowano podłoża o optymalnej i 10-krotnie zredukowanej dostępności składników odżywczych. W badaniach nad właściwościami morfologicznymi komórek wykorzystano mikroskop odwrócony (Carl-Zeiss, Axiovert 200) oraz skaningowy mikroskop elektronowy (LEO 435VP). Do izolacji egzopolisacharydów bakteryjnych zastosowano metodę, którą opracowali Forde i Fitzgerald [1999]. Dynamikę procesu adhezji P. vulgaris do powierzchni stali nierdzewnej oceniano na podstawie metody, którą zaproponowali Le Thi i in. [2001]. Wyniki. We wszystkich wariantach doświadczenia zaobserwowano zmianę powierzchni komórek P. vulgaris pod wpływem stresu głodowego. Zmiana wymiarów komórek wynikała ze zmniejszania się długości drobnoustrojów. Zmiany morfologiczne P. vulgaris promowały początkowe etapy tworzenia biofilmów na powierzchni stali nierdzewnej. W warunkach głodowych zaobserwowano intensyfikację biosyntezy EPS przez P. vulgaris. Było to szczególnie widoczne w końcowych etapach procesu hodowlanego. Biosynteza zewnątrzkomórkowych polisacharydów inicjowała tworzenie się dojrzałych matryc biofilmu na testowanych powierzchniach stałych. Podsumowanie. Wyniki przeprowadzonych doświadczeń wskazują, że czynniki wpływające ze strony komórek P. vulgaris na proces adhezji drobnoustrojów do powierzchni abiotycznych powinny być badane w warunkach, w których bakterie wodne występują naturalnie. Badania nad zmianami morfologicznymi oraz biosyntezą EPS przez bakterie wodne w warunkach głodowych mogą usprawnić procedury eliminacji błon biologicznych z powierzchni stałych.
Celem pracy było wyznaczenie kinetyki tworzenia się biofilmu Proteus vulgaris i Enterococcus faecalis na powierzchni stali nierdzewnej (typ 316L) metodą skaningowej mikroskopii elektronowej. Badanie zjawiska adhezji mikroorganizmów do powierzchni stałej przy różnej zawartości składników pokarmowych w pożywce przeprowadzono metodą szacowania obrazów mikroskopowych wg 9-stopniowej skali adhezji. W przeprowadzonych doświadczeniach zaobserwowano intensyfikację zjawiska tworzenia się biofilmu Proteus vulgaris i Enterococcus faecalis na powierzchni stali nierdzewnej w warunkach głodowych. Zaawansowane stadium powstawania błon biologicznych na testowanych powierzchniach abiotycznych odnotowano już w pierwszych godzinach trwania doświadczeń. Przeprowadzone eksperymenty wskazują na przydatność skaningowej mikroskopii elektronowej w monitorowaniu dynamiki procesu adhezji drobnoustrojów do powierzchni stałych.
EN
The objective of the research was to determine the kinetics of Proteus vulgaris and Enterococcus faecalis biofilm formation on stainless steel surface (type 316L) using the method of scanning electron microscopy. The analysis of microorganisms adhesion process to solid surfaces under different of nutrients availability in the medium was conducted according to a 9-degree scale of adhesion. In the work the intensification of Proteus vulgaris and Enterococcus faecalis biofilm formation process on the surface of stainless steel under starvation conditions was not iced. The advanced stages of biofilm formation process on abiotic surfaces was observed at the beginning of experiments. The conducted experiments indicated the usefulness of the scanning electron microscopy in monitoring the microorganisms adhesion process to solid surfaces.
W niniejszej pracy przedstawiono aktualną wiedzę dotyczącą witaminy B₁₂ (kobalaminy), struktury i szlaków metabolicznych jej powstawania, znaczenia dla zdrowia człowieka oraz metod jej wykrywania. Przedstawiono także wyniki badań nad biotechnologiczną produkcją witaminy B₁₂. Witamina B₁₂ jest istotnym kofaktorem w metabolizmie węglowodanów, tłuszczów, aminokwasów oraz kwasów nukleinowych w organizmie człowieka. Zapobiega także występowaniu anemii złośliwej. Biosynteza kobalaminy jest domeną wyłącznie organizmów prokariotycznych. Wiele gatunków bakterii jest zdolnych do produkcji witaminy B₁₂, ale tylko dwa mają istotne znaczenie: Propionibacteriumm freudenreichii i Pseudomonas denitrificans.
EN
In the paper, the currently available studies are presented, which deal with the vitamin B₁₂ (cobalamin), its structure, the biochemical pathways of its biosynthesis, its importance for human health, as well as with the methods of determining it. In addition, research results into the biotechnological production of vitamin B₁₂ are reported. The vitamin B₁₂ is an important co-factor for the metabolism of carbohydrates, lipids, amino acid, and nucleic acids in the human body. It is also an anti- pernicious anaemia factor. The cobalamin biosynthesis is almost exclusively restricted to the prokaryotic organisms. Many bacterial species are able to synthesize vitamin B₁₂, but only appear significantly important: Propionibacterium freudenreichii and Pseudomonas denitrificans.
Celem badań było określenie wpływu dostępności składników odżywczych w środowisku wzrostu na biosyntezę egzopolisacharydów (EPS) przez Bacillus megaterium. Określano także zależność pomiędzy ilością produkowanych EPS a adhezją bakterii do powierzchni stali nierdzewnej (304L). W celu oszacowania ilości syntetyzowanych egzopolisacharydów zastosowano metodę polegającą na oddzieleniu ich za pomocą fal ultradźwiękowych i spektrofotometrycznym oznaczeniu po kwaśnej hydrolizie. Badanie adhezji Bacillus megaterium przeprowadzono nową, nieopisywaną dotąd w literaturze, metodą szacowania stopnia adhezji wg 9-stopniowej skali. Wykazano, że w większości wariantów doświadczenia biosynteza egzopolisacharydów wystąpiła w największym stopniu w początkowych etapach hodowli (4. i 8. godzina). Przy braku źródła azotu w pożywce, przez pierwsze 24 godz. hodowli nie stwierdzono obecności pozakomórkowych węglowodanów. Ich wzmożoną produkcję odnotowano dopiero w 48 godzinie trwania procesu i to na bardzo wysokim poziomie (0,035 mg EPS/106 jtk). W większości wariantów doświadczenia wykazano korelację pomiędzy ilością syntetyzowanych egzopolisacharydów na poszczególnych etapach hodowli a adhezją komórek Bacillus megaterium do powierzchni stali nierdzewnej. Zaobserwowano także pojawienie się wyższych stopni adhezji przy niskiej produkcji zewnątrzkomórkowych polisacharydów, co może świadczyć o tym, że w takich warunkach inne czynniki, oprócz biosyntezy egzopolisacharydów, odgrywają istotną rolę w procesie adhezji drobnoustrojów do powierzchni nieożywionych.
EN
The purpose of this investigation was to determine the effect of availability of nutritious components in a culture medium on the biosynthesis of exopolysaccharides (EPS) Bacillus megaterium. Furthermore, a dependence between the amount of EPS produced and the adhesion of bacteria to stainless steel surface (304L) was defined. For the purpose of determining the amount of EPS synthesized, they were separated by ultrasonic waves and, after the acid hydrolysis accomplished, a spectrophotometric assay was applied. The adhesion of Bacillus megaterium was investigated by an absolutely novel method of estimating degrees of adhesion on a nine-degree scale; so far, this method has not been mentioned in any literature. It was proved that in the majority of experimental cases, the highest level of the EPS biosynthesis occurred at the beginning of this process (during the 4th and 8th hour). When the source of nitrogen was unavailable during the initial 24 hours of the process, no extracellular carbohydrates were present. An intensified production of carbohydrates was reported only during the 48th hour of the process ensuing, with a very high production level (0,035 mg EPS/ 106 cfu). In the majority of experimental cases, it was proved that a correlation existed between the amount of synthesized exopolysaccharides, at each individual stage of development of the bacterial culture, and the adhesion of Bacillus megaterium cells to a stainless steel surface. Additionally, it was reported that the adhesion degree of bacteria was higher during a low production of extracellular polysaccharides. Tis fact shows that, besides the biosynthesis of exopolysacchariodes, some other factors play a significant role in the adhesion of micro-organisms to abiotic surfaces.