Τι πρέπει οπωσδήποτε να γνωρίζω για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών – Μέρος 1ο

Γιατί με ενδιαφέρει η ανάπτυξη των μικροοργανισμών?

Τι είναι ο ρυθμός ανάπτυξης και τι ο χρόνος γενεάς?

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών με γεωμετρική πρόοδο
ανάπτυξη των μικροοργανισμών
Ένα βακτήριο χωρίζεται σε 2, (1η γενεά), μετά σε 4, (2η γενεά), 8, (3η γενεά), 16, (4η γενεά), κ.ο.κ.

Ο όρος ανάπτυξη αναφέρεται στην αύξηση του πληθυσμού δηλαδή στον πολλαπλασιασμό των μικροοργανισμών.

Τα βακτήρια πολλαπλασιάζονται με διχοτόμηση.

Ένα βακτήριο χωρίζεται σε 2, μετά σε 4, 8, 16, κ.ο.κ. νέα βακτήρια.

Ο πολλαπλασιασμός ακολουθεί γεωμετρική πρόοδο.

20 = 1    21 = 2     22 = 4      23 = 8…    2n

Κάθε μία νέα διαίρεση αντιπροσωπεύει μία νέα γενιά μικροοργανισμών.

Έστω ότι, αρχικά, υπάρχουν N0 μικροβιακά κύτταρα ανά ml γάλακτος.

Τότε, μετά από n διαιρέσεις, (ή κατά την n γενιά) ο πληθυσμός N θα είναι :

N = N0 x 2n (1)

Τι πρέπει οπωσδήποτε να γνωρίζω για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών – Μέρος 1ο
Αρχικά οι μικροοργανισμοί του νωπού γάλακτος είναι πολύ λίγοι.

Έστω ότι αρχικά είχαμε 10.000 βακτήρια. Μετά από 5 διαιρέσεις, ο πληθυσμός θα είναι:

N = 10.000 x 25 = 10.000 x 32 = 320.000 βακτήρια

Εάν λογαριθμήσουμε την (1), θα πάρουμε:

logN = logN0 + nlog2 ή logN = logN0 + 0.3n (2)

γιατί log2 = 0.3

Ρυθμός ανάπτυξης ή Ρυθμός αύξησης (growth rate)

Ο ρυθμός ανάπτυξης εκφράζει τον αριθμό των γενεών που δημιουργούνται στη μονάδα του χρόνου.

Υπολογίζεται ως: μ = n / t

Όπου ν συμβολίζει τον αριθμό των γενεών.

ανάπτυξη των μικροοργανισμών
Όσο καθυστερούμε αυξάνει το χρονικό διάστημα (t). Αποτέλεσμα το γάλα κατά την παραλαβή να περιέχει μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών.

Ας δούμε το προηγούμενο παράδειγμα.

Έστω ότι χρειαζόταν 2 ώρες (120 λεπτά) για να γίνουν αυτές οι 5 διαιρέσεις ή να φτάσουν τα βακτήρια στην 5η γενιά.

Τότε, ο ρυθμός ανάπτυξης θα είναι μ = 5 / 120 = 1 γενεά ανά 24 λεπτά.

Χρόνος γενεάς (generation time)

Ο ρυθμός ανάπτυξης εκφράζεται και ως χρόνος γενεάς (g).

Ο χρόνος γενεάς αντιπροσωπεύει το χρονικό διάστημα που απαιτείται για μια πλήρη κυτταρική διαίρεση ή το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να διπλασιασθεί ένας κυτταρικός πληθυσμός.

Υπολογίζεται ως: g = t / n = 1 / μ

Δηλαδή στο προηγούμενο παράδειγμα, έχουμε: g = 24 λεπτά.

Για να δούμε τη σχέση (2).

logN = logN0 + nlog2 = logN0 + 0.3n

Μπορεί να γραφεί ως: logN = logN0 + 0.3 t / g (3)

Παράδειγμα 1ο

Έστω ότι είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό N0 = 10.000 = 104  βακτήρια.

Οι μικροοργανισμοί εμπλέκονται σε ζυμώσεις. Ενίοτε και ανεπιθύμητες. Ένας  υψηλός πληθυσμός θα επιδράσει καίρια στην ποιότητα αλλά και στην δομή του γαλακτοκομικού προϊόντος.

Μετρήσαμε ότι ο χρόνος γενεάς είναι 30 λεπτά. Δηλαδή, κάθε 30 λεπτά διπλασιάζεται ο μικροβιακός πληθυσμός.

Μετά από 10 ώρες ο πληθυσμός θα γίνει:

logN = logN0 + 0.3 t / g ή logN = log104 + 0.3 t / g ή logN = 4   + 0.3 x (10 ώρες) / (30 λεπτά) ή logN= 4 + 6 ή N = 1010 = 10.000.000.000 βακτήρια.

Παράδειγμα 2ο

Έστω ότι είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό N0 = 1.000 = 103  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς παραμένει στα 30 λεπτά. Μετά από 10 ώρες ο πληθυσμός θα γίνει:

logN = logN0 + 0.3 t / g ή logN = log103 + 0.3 t / g ή logN = 3   + 0.3 x (10 ώρες) / (30 λεπτά) ή logN= 3 + 6 ή N = 109 = 1.000.000.000 βακτήρια.

Παρατηρούμε μια σχετικά μικρή διαφορά.

Παράδειγμα 3ο
Στην ΄΄Μαγιά΄΄ γιαουρτιού οι πληθυσμοί των βακτηρίων είναι υψηλοί. Αρχικά, στο μείγμα (γάλα+ ΄΄Μαγιά΄΄) είναι περίπου 50 φορές λιγότεροι ανά μονάδα μάζας. Εκεί θα αρχίσουν να πολλαπλασιάζονται με γεωμετρική πρόοδο.

Έστω ότι είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό N0 = 10.000 = 104  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς παραμένει στα 30 λεπτά.

Όμως, φροντίσαμε να ψύξουμε ή να επεξεργαστούμε το γάλα σε 5 αντί σε 10 ώρες.

Τότε, ο πληθυσμός θα αυξηθεί σε:

logN = logN0 + 0.3 t / g ή logN = log104 + 0.3 t / g ή logN = 4   + 0.3 x (5 ώρες) / (30 λεπτά) ή logN= 4 + 3 ή N = 107 = 10.000.000 βακτήρια.

Παρατηρούμε μια μεγάλη διαφορά.

Παράδειγμα 4ο

Έστω ότι είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό N0 = 10.000 = 104  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς είναι στα 60 λεπτά, διότι φροντίσαμε να τοποθετήσουμε το γάλα σε ψυχρότερο περιβάλλον.

Μετά από 10 ώρες ο πληθυσμός θα γίνει:

Στην καλλιέργεια με την μορφή DVS οι πληθυσμοί των βακτηρίων είναι εξαιρετικά υψηλοί. Αρχικά, στο μείγμα (γάλα+ καλλιέργεια DVS) είναι περίπου 10.000 φορές λιγότεροι ανά μονάδα μάζας. Εκεί θα αρχίσουν να πολλαπλασιάζονται με γεωμετρική πρόοδο.

logN = logN0 + 0.3 t / g ή logN = log104 + 0.3 t / g ή

logN = 4   + 0.3 x (10 ώρες) / (1 ώρα) ή logN = 4 + 3 ή

N = 107 = 10.000.000 βακτήρια.

Παρατηρούμε και εδώ μια μεγάλη διαφορά.

Παράδειγμα 5ο

Έστω ότι είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό N0 = 10.000 = 104  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς είναι στα 60 λεπτά, διότι φροντίσαμε να τοποθετήσουμε το γάλα σε ψυχρότερο περιβάλλον.

Μετά από 5 ώρες ο πληθυσμός θα γίνει:

logN = logN0 + 0.3 t / g ή logN = log104 + 0.3 t / g ή logN = 4   + 0.3 x (5 ώρες) / (1 ώρα) ή logN = 4 + 1.5 ή N = 105.5 = 316.000 βακτήρια.

Η διαφορά εδώ είναι τεράστια.

Τι μας λέει λοιπόν η σχέση (3)?

Το χρονικό διάστημα (t) και ο χρόνος γενεάς (g) αποτελούν κρίσιμους παράγοντες για το ύψος του τελικού πληθυσμού.

Από το στάδιο της άμελξης και μετά πρέπει να μεριμνήσω για: 1) την ελαχιστοποίηση του χρονικού διαστήματος κατά το οποίο τα γάλα θα είναι εκτεθειμένο και 2) την εφαρμογή πρακτικών ώστε να αυξήσω την τιμή του χρόνου γενεάς. 

Απαιτείται, λοιπόν, να κινούμαστε γρήγορα και να μην αφήνουμε το γάλα εκτεθειμένο μεγάλο χρονικό διάστημα.

Επίσης, πρέπει να φροντίσουμε ώστε να διατηρούμε όσο το δυνατόν υψηλότερη την τιμή του χρόνου γενεάς.

Αυτό επιτυγχάνεται με πτώση της θερμοκρασίας του γάλακτος ή των γαλακτοκομικών.

Από τι εξαρτάται ο χρόνος γενεάς

Ο χρόνος γενεάς εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.

Το ύψος της θερμοκρασίας θα παίξει καθοριστικό ρόλο.

Δείτε: Τι πρέπει οπωσδήποτε να γνωρίζω για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών – Μέρος 2ο

Επίσης, η τιμή του pH, η συγκέντρωση του οξυγόνου, η ύπαρξη και η δράση παρεμποδιστών, η παρουσία θρεπτικών στοιχείων κ.α. θα επηρεάσουν τον χρόνο γενεάς.

Facebook Comments

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Show Buttons
Hide Buttons
error: Το περιεχόμενο προστατεύεται !!