Microbiologie
Microbiologie |
bacteriecel / sporen Kenmerken van een bacteriespore Bij de bacteriesoorten van de geslachten Bacillus en Clostridium kan in de cel een zogenaamde endospore gevormd worden. Dit is een overlevingsstructuur voor de cel, in de spore wordt het erfelijk materiaal opgeslagen, er wordt een omhulsel gevormd en de oude cel gaat ten gronde. Deze spore verkeert hierna in een soort rusttoestand, hij heeft geen normale celstofwisseling of celdeling. Kenmerkend is het vermogen van een dergelijke spore om ongunstige omstandigheden te overleven . Omstandigheden die een normale cel niet overleeft zoals droogte, zeer hoge temperaturen, een lage of hoge pH, straling en de aanwezigheid van chemicaliën zoals desinfectiemiddelen worden door een spore weerstaan. Endosporen kunnen zeer lange tijd blijven bestaan (duizenden) jaren, en onder gunstige omstandigheden (vaak binnen een uur) uitgroeien tot normale cellen (ontkiemen). Hoe is een spore te zien? Bacteriesporen zijn zo groot dat ze onder het microscoop te zien zijn. Wel moet er een contrast met de omgeving aanwezig zijn. Vaak zijn ze zichtbaar als een lichte, 'lege' plek in een gekleurd preparaat. Oorzaak hiervan is dat de moedercel wel kleurstof opneemt tijdens de kleuring maar de spore niet. Zo krijgen we een negatief beeld van de spore. Is er geen moedercel meer aanwezig dan moeten we onze toevlucht nemen tot een methode die de losse spore doet afsteken tegen de achtergrond. Dit kan door een nat (dekglaspreparaat) te maken en dit te bekijken met behulp van de fase-contrastmicroscoop, we zien de sporen dan als sterk lichtbrekende bolletjes. 
Waarom zijn sporen zo (hitte)resistent? Pas gevormde sporen blijven in rusttoestand, ook wanneer ze in een omgeving gebracht worden welke optimaal is voor de ontkieming. Deze rusttoestand moet eerst opgeheven worden. Dit opheffen van de rusttoestand noemt men ook wel activeren, dit activeren kan door een hitteschok te geven, ook een lage pH kan activerend werken. Bekend is dat een langere tijd droog en koel bewaren ook activerend werkt. Geactiveerde sporen zijn nog wel resistent ! Ontkieming Komen geactiveerde sporen in een gunstige omgeving terecht, dan kan ontkieming plaatsvinden. Dit kan in enkele minuten gebeurd zijn. Het proces vindt plaats binnen de sporecoat. Het is waar te nemen daardat de spore weer kleurstof op kan nemen, de sterke lichtbreking verdwijnt en de hitteresistentie gaat verloren. Calcium , dipicolinezuur en stukjes mucopeptide worden uirgescheiden. De schors wordt afgebroken, maar de sporecoat blijft. Voor deze ontkieming is een of andere chemische prikkel (vaak een suiker) nodig. Wanneer de ontkieming plaatsvindt in een omgeving zonder voldoende voedingsstoffen zal de spore in dit stadium blijven steken. Uitgroei Zijn alle voedingsstoffen wel aanwezig dan gaat het proces verder, er vindt DNA-, RNA-, en eiwitsynthese plaats, een celwand wordt gevormd waarbij de nieuw gevormde cel de sporecoat verlaat. Dit proces duurt 1 a 2 uur. De betekenis van sporevormers in de praktijk Het feit dat er bacteriën bestaan die endosporen vormen heeft voor de praktijk grote gevolgen. Zonder sporevormers zou het veel eenvoudiger zijn om een product bacterievrij te krijgen. Door even te koken gaan vegetatieve cellen gewoon dood. Zo'n milde verhitting, van 10 minuten bij 72ºC of 15 minuten bij 65ºC, waarbij alleen de meeste vegetatieve cellen, maar niet de sporen dood gaan noemt men pasteurisatie. Deze behandeling maakt een product langer houdbaar en de meeste ziekteverwekkende micro-organismen gaan dood. Echter niet Bacillus cereus!! en andere sporevormende bacteriën. Wil men een langer houdbaar product dan zal men in de levensmiddelenindustrie lang en bij hoge temperaturen moeten verhitten om de sporen te laten afsterven. Omdat dit temperaturen boven de 100ºC zijn, zijn hier autoclaven voor nodig. Deze hoge temperaturen zijn niet alleen schadelijk voor de sporen maar ook voor het te verhitten product, men zal daarom nooit langer verhitten als noodzakelijk is om een veilig (geen ziekteveroorzakende micro-organismen) en houdbaar ( binnen een redelijke termijn geen bederf) product te krijgen. Dit houdt ook in dat in een product niet alle sporen gedood hoeven te worden, men richt zich dan op het onschadelijk maken van de ziekteverwekkende en bederf veroorzakende sporen. Ook kan het zijn dat er een product gemaakt wordt waarin sporen niet kunnen kiemen, men kan dan korter (en/of minder hoog) verhitten. Wil men alle sporen doden dan spreekt men van steriliseren, Wil men een product zodanig verhitten dat er bij normale opslag geen bederf plaatsvindt dan is er sprake van appertiseren. Bij het appertiseren is Clostridium botulinum het uitgangspunt. Deze bacterie mag niet meer voorkomen. Bacteriën met een hogere hitteresistentie , de zogenaamde ultra-thermoresistente micro-organismen kunnen dit proces het langst overleven. Bij normale opslagtemperaturen zullen deze (mits in niet te grote aantallen aanwezig) geen problemen opleveren. Enkele bekende (beruchte) sporevormers Onder de sporevormende bacteriën bevinden zich een aantal soorten die van bijzondere betekenis zijn in de microbiologie. Deze horen tot het geslacht Bacillus, waarvan de soorten aeroob of facultatief anaeroob zijn en het geslacht Clostridium waarvan alle soorten anaeroob zijn. De sporen van beide geslachten komen wijd verspreid in de natuur voor. Veel plantaardige voedingsmiddelen als graan, rijst ,graan, kruiden maar ook gras en kuilvoer bevatten dam ook sporen. Hieronder volgen wat voorbeelden: Bacillus cereus Een bacterie die voedselvergiftiging veroorzaakt in rijst en zetmeelrijke producten als vla en pap. De bacterie kan een exotoxine vormen die zeer hittestabiel is ( bestand tegen 90 minuten 121ºC). Ook in gepasteuriseerde melk treft men deze bacterie aan. De laatste jaren vindt men steeds frequenter stammen die bij lage temperaturen (koelkasttemperaturen) nog kunnen groeien. Clostridium perfringens De sporen van deze bacterie komen wijd verspreid inde natuur voor: in stof, in het darmkanaal van mens en dier, en dus ook in de grond, in oppervlaktewater ,en aan de poten van vliegen. C.perfringens is anaëroob , maar bij lage zuurstofspanningen kan hij zich nog vermeerderen. Zijn er sporen van C.perfringens in voedsel aanwezig, dan worden deze bij koken van het voedsel niet gedood. De kans is aanwezig dat er juist een activatie van de sporen plaatsvindt. Als het voedsel vervolgens enige tijd lauw (beneden 60ºC) wordt gehouden dan kan ontkieming het gevolg zijn, waarna een snelle vermeerdering volgt. De bacteriën die zo in de darm belanden vormen daar weer sporen en tegelijk een enterotoxine met als symptomen voor de consument : misselijkheid, buikkrampen en een waterdunne diarree. Clostridium botulinum Het exotoxine dat deze strikt anaerobe bacterie vormt is giftig, één van de giftigste stoffen die er bestaan, gelukkig worden deze toxinen door verhitting onwerkzaam (enkele minuten 100 ºC of 20 minuten 80 ºC). Omdat de sporen overal in de bodem en in het water voorkomem en dus ook op de grondstoffen van veel levensmiddelen wordt in de conservenindustrie altijd zo lang verhit totdat de sporen van deze bacterie dood zijn. Deze maatregel is zo effectief dat botulisme in industrieel bereide conserven niet meer voorkomt. Clostridium tyrobutyricum Deze bacterie is een lastpost bij de kaasbereiding. De bacterie vormt als hij de kans krijgt grote hoeveelheden boterzuur en gas in de kaas. Hierdoor vindt scheurvorming plaats in de kaas , het zogenaamde 'laat los' effect. De oorzaak van is een teveel aan sporen in de melk. Dit wordt weer veroorzaakt door groei van de bacterie in het kuilvoer. Highly heat-resistent sporeformer (HHRS) In 1985 werden voor het eerst zeer hitte resistente sporen in UHT-melk aangetroffen in Italië en Oostenrijk. Nu komt dit organisme (probleem) wereldwijd voor. Hij is echter nog niet in Nederland gesignaleerd. Het gaat om een tot dan toe onbekende Bacillussoort, waarvoor de naam Bacillus sporothermodurans is voorgesteld. De gangbare aanduiding is HHRS. De spore overleeft een UHT behandeling. Hij veroorzaakt geen zichtbare veranderingen in de melk, groeit door tot de beschikbare zuurstof op is tot een concentratie van 104 tot 105.Tot nu toe heeft onderzoek naar mogelijke ziekmakende eigenschappen niets opgeleverd.
|
