Microbio theorie II doelstellingen

clasificatie van MO

• Bacteria (prokaryoot)

• Archaea (prokaryoot)

• Eucarya

taxonomische hiërarchie

• soort (Species)

• geslacht (genus)

• familie

• orde

• klasse

• stam (fyla, divisie)

• rijk

• domein

=> is term voor samenstelling van alle verwanten van wat erboven staat

coherenten

• planten

• dieren

• fungi

• (=fylogenetische groep)

naam gwne gist

Saccharomyces cerevisiae

5 rijken

• planten

• fungi

• dieren

• protista (1 cellige eukaryoten)

  • algen

  • protozoa

• monera (prokaryoten)

  • bacteriën

fungi (groepen)

• 3 morfologische groepen

• gisten

• schimmels

• paddenstoelen

gram +

• dikke peptidoglycaanlaag

• kleuren paars

• houden de kleurstof vast na wassen

gram -

• dunne peptidoglycaanlaag

• kleuren roos

• ontkleuren en moeten met een 2 de kleurstof terug gekleurd worden

• celwand

Campylobacter

• fyla: Proteobacteria

• klasse: Epsilon Proteobacteria

• patogenen van de mens (diaree)

• via besmet voedsel en water

• spiraalvormig

Clostridium botulinum

• fyla: Firmicutes

• klasse: Clostridia

• familie: Clostridiaceae

• anaërobe sporenvormers

• in bodem, sedementen, darmkanaal

• moedercel G+ (meestal staafjes)

• giftig (leid tot spierverlaming)

• sporen zijn hittebestendig en kunnen lang overleven

E.coli

• fyla: Proteobacteria

• klasse: Gamma proteobacteriën

• familie: Enterobacteriaceae

• in darmen van mens

• makkelijk en snel te kweken

• sommige zijn patogeen

• STEC (patogeen)

• G -

• staafjes

• anaeroob

• fermentatie van glucose tot zure eindproducten

STEC

• patogene E.coli

• maken giftige stoffen aan als deze op verkeerde plaats in het lichaam voorkomt (voedselinfectie, diaree, blaasontsteking)

Listeria monocytogenes (geslacht en species)

• fyla: Firmicutes

• klasse: Bacilli

• familie: Listeriaceae

• patogeen

• G+

• staafjes

• in voedsel

• vooral gevaarlijk voor zwangere vrouwen, pasgeborenen, verzwakt imuun

• kan groeien in de koelkast

• (septis en menigitis)

Salmonella (geslacht)

• fyla: Proteobacteria

• klasse: Gammaproteobacteria

• orde: Enterobacterales

• patogeen

• besmetting via voedsel

• G- staafjes

• meestal beweeglijk

• facultatief anaeroob

Staphylococcus aureus

• G+

• bolvormig (kokken)

• meestal in trosjes (staphylo)

• facultatief anaeroob

• psychrotroof (kan groeien in de koelkast)

• patogeen (veel virulentiefactoren)

• deze variant kan op vele plaatsen voorkomen maar vooral neusholte

• belangrijkste oorzaak van ziekenhuis verworven infecties

Photoautotroof

groeivoorwaarden:

• E bron = licht

• C-bron = CO₂

• (Cyanobacteriën, paarse en groene bacteriën)

fotoheterotroof

groeivoorwaarden:

• E-bron = licht

• C-bron = organische verbindingen

• (sommige paarse en groene bacteriën)

Chemoautotroof

= lithotroof = lithoautotroof

groeivoorwaarden:

• E-bron: organische verbindingen, H₂, NH₃, NO₂, H₂S

• C-bron: CO₂

• (paar bacteriën en veel archaea)

Chemohetrotroof

groeivoorwaarden:

• E-bron: organische verbindingen

• C-bron: organische verbindingen

• (meeste bacteriën, sommige archaea)

voedingstype

• Heterotroof < — > Autotroof

• Fototroof < — > Chemotroof

• Lithotroof < — > Organotroof

Obligaat (strikt) aeroob

groeivoorwaarden:

• groeien enkel in aanwezigheid van O₂

• nodig voor aerobe ademhaling

• groeien niet bij afwezigheid van O₂

Microaerofiel

groeivoorwaarden:

• groeien aeroob wnr O₂ level niet te hoog is

• anaerobe toestand geen groei

• O₂ nodig maar bij 0,2 atm

obligaat (strikt) anaeroob

groeivoorwaarden:

• aeroob geen groei

• anaeroob wel groei

• O₂ is toxisch

facultatief (an)aeroob

groeivoorwaarden:

• aeroob groeit het beste

• kan ook anaeroob groeien

• O₂ niet nodig om te groeien maar wnr aanwezig dan word het gebruikt

aerotolerant anaeroob

groeivoorwaarden:

• groeien aeroob

• groeien anaeroob

• O₂ is niet nodig en word niet gebruikt om te groeien

Psychrofiel

groeivoorwaarden:

• kan groeien onder 0°C

• optimale groei 10-15°C

• kan nog groeien in de koelkast

psychrotroof

groeivoorwaarden:

• optimaal rond 15-30°C

• kan nog groeien in koelkast

• niet onder 0°C

mesofiel

groeivoorwaarden:

• optimaal 30-40°C

• meeste bacteriën die in associatie leven met warmbloedige dieren

thermofielen

groeivoorwaarden:

• optimaal 50-85

• kunnen nog groeien boven 100°C

• grote variatie in optimale T

Extreem thermofiel

groeivoorwaarden:

• optimaal boven de 85°C

wateractiviteit

• a_W

• = hoeveelheid beschikbaar water

• 0 =< a_w =< 1

• a_w = 0,6 dan is er geen groei/bederf gwn overleving

Osmofiel

groeivoorwaarden:

• goed groeien in omgeving met veel opgeloste stoffen

• omgeving met hoge osmotische druk

halofiel

groeivoorwaarden:

• kunnen groeien bij verhoogde zoutconcentratie

xerofiel

groeivoorwaarden:

• groeien in droge omgeving

invloed wateractiviteit

• hypertone omgeving = c opgeloste stoffen omgeving is hoger dan binnen de cel

  • cel verliest water en krimpt

• hypotone omgeving = c opgeloste stoffen omgeving is lager dan binnen de cel

  • cel neemt water op en zwelt

acidofiel

groeivoorwaarden:

• groeien bij zure pH

• vanaf pH = 4,5

neutrofiel

groeivoorwaarden:

• groeien bij neutrale pH

• pH = 5,5 - 8,5

alkalifiel

groeivoorwaarden:

• groeien in basisch milieu

• pH = 7,5 - 11,5

metabolisme

• fermentatie: organische e^- -donor en organische e^- -acceptor

• aerobe ademhaling: organische e^- -donor, O₂ e^- -acceptor

• anaerobe ademhaling: organische e^- -donor NO_3, SO₄^2-, CO₂, e^- -acceptor

• chemolithotroof: anorganische e^- -donor O₂, SO₄^2-, NO₃^- e^- -acceptor

aademhaling

• aerobe

• anaerobe

• fermentatie

nitrificatie

= oxidatie van N-verbindingen

• lithotrofie

celstructuur bacteriën

• celtype: prokaryoot, 1-cellig

• celmembraan: fosfolipiden dubbellaag, eiwitten

• celwand: meestal aanwezig, (kapsel)

  • G+ = dikke peptidoglycaanlaag (PG), lipoteichonzuren

  • G- = dunne PG-laag, buitenmembraan

• beweeglijkheid: vaak wel, maar kan ook onbeweeglijk zijn

• voedingswijze: heterotroof / autotroof (foto / chemo)

• ribosomen: 70 s (30s + 40s)

celstructuren fungi

• celtype: eukaryoot

• celmembraan: fosfolipiden met ergosterolen

• celwand: chitine

• beweeglijkheid: meestal niet, kan bij voortplantingscellen

• voedingswijze: heterotroof (saprofiet / parasiet)

• ribosomen: 80 s (40 s en 60 s)

celstructuren algen

• celtype: eukaryoot

• celmembraan: fosfolipide met fytosterolen

• celwand: cellulose of silica

• beweeglijkheid: meestal wel (flagellen / trilharen)

• voedingswijze: autotroof (fotosynthese)

• ribosomen: 80 s (40s en 60s)

virussen

• zijn geen cellen

• geen levend materiaal

• bestaat uit DNA/RNA omgeven door eiwitmantel (kapside)

• hebben geen eigen metabolisme, gebruiken metabolisme van gastheercel om voort te planten

blauwwieren

= procaryote bacteriën (cianobacteriën) die aan fotosynthese doen

protozoa

• 1-celligen

• eukaryoot

• heterotroof (fagocytose / pynocytose)

• geen celwand

• indeling op basis van beweeglijkheid (sporozoa, flagelaat, ciliaat, amoebe)

groeicurve batch

• lag fase

• exponentiële fase

• stationaire fase

• aftervings fase

lag fase

= bacteriën moeten nog wennen aan nieuwe omgeving dus gaan nog niet ect delen, maken stoffen aan die nodig zijn voor groei

exponentiële fase

= groeifase, bacteriën gaan zich snel vemenigvuldigen, elke bacterie deeld zich dus # neemt exponentieel toe, veel voedingsstoffen weinig afvalproducten

stationaire fase

= # bacteriën blijft ongeveer constant, voedingstoffen geraken op, afvalstoffen hopen op, minder ruimte, ongeveer even veel bacteriën ontstaan als dat afsterven

afstervingsfase

= # levende bacteriën neemt af, sterven meer bacteriën dan bijkomen, tekort aan voedingsstoffen en ophoping afvalstoffen

mathematische beschrijving van groei (oef p 22)

• N = # cellen

• N₀ = # oorspronkelijke cellen

• n = # generaties

• g = generatietijd

=> N = N₀ . 2ⁿ

=> t = n . g

=> N = N₀ . 2^t/g

=> log N = log N₀ + n log 2 → n = (log N - log N₀) / log 2

groeiconstante k = n / t = 1/g

batch cultuur

= een gesloten kweekproces waarbij alle voedingstoffen aan het begin worden toegevoegd en daarna niks meer ondergaat 4 fases (lag, exponentieel, stationair, dood)

continue cultuur

= cultuur waar voortdurend verse voedingsstoffen worden toegevoegd en tegelijkertijd een deel van de cultuur word afgevoerd (V blijft ongeveer cst, zodat MO langdurig kunnen blijven groeien)

Monod-kinetiek

= relatie tussen groeisnelheid van MO en concentratie van beperkende voedingsstoffen

chemostaat

= apparaat om MO continu te kunnen kweken, continu verse voeding toevoegen en cultuur afvoeren zodat V cst blijft

limiterend substraat

= de voedingsstof die als eerste op geraakt en daardoor de groei van de MO beperkt, dit bepaald de groei want hebt alle voedingsstoffen nodig

groei-opbrengst

= yield

= hoeveelheid nieuwe biomassa/ cellen die gevormd worden per hoeveelheid verbruikt substraat

competitie

= wnr verschillende MO dezelfde beperkte voedingsstoffen nodig hebben

vb. bacterie A en B strijden om glucose, dus degene die glucose het snelste verwerkt of efficientste opneemt is in het voordeel

Bederfflora

• karakteristiek voor voedingsmiddel

• Afhankelijk van de intrinsieke factoren

• Afhankelijk van exentrieke factoren

• Afhankelijk van impliciete factoren

Intrinsieke factoren

= fysisch-chemische eig en structurele eig van voedingsmiddel bepalen groei van MO

Parameters:

• pH

• Wateractiviteit

• Reductiepottentiaal

• Nutriëntsamenstelling

• Aanwezigheid van antimicrobiële componenten

Vb. Vlees, wijn, fruitsap,…

Procesfactoren

= beïnvloeden de intrinsieke factoren door de bewerking dat het voedingsmiddel ondergaat

extrinsieke factoren

= de wijze van bewaren van voedingsmiddelen heeft grote invloed op de microbiologische kwaliteit

Parameters:

• T

• Vochtigheid

• Gasatmosfeer

• Transport

Impliciete factoren

= wederzijdse beïnvloeding van MO op of in voedingsmiddelen aanwezig

type bederf bij verschillende soorten voedingsmiddelen (tabel)

Nutriëntensamenstelling

= behoefte aan nutriënten voor een MO (heel afhankelijk van soort)

Vb.

• Pseudomonas: niet zo kieskeurig

• Lactobacillus: rijke voedingsbodem nodig

Wateractiviteit

→ onttrekken van water aan voedingsmiddelen remt de groei van MO

• a_w onder 0,60 worden MO volledig in hun groei geremd en treed er geen microbiëel bederf meer op

• Meeste bacteriesoorten ontwikkelen best bij a_w = 0,98 (fysiologische zoutopl)

• 0,98 - 0,95 worden MO geremd

• Onder 0,95 ontwikkelen veel G+

• Gisten en schimmels nog lagere a_w

• (Xero-, osmo-, halofiel)

PH

• meestal 2-7

• Bederf word veroorzaakt door gisten en schimmels die goed kunnen groeien bij deze pH

• Bij pH = 4,5 ontwikkelen de meeste bacteriën zich

Reductiepottentiaal

• aerobe bacteriën: graag hoge Reductiepottentiaal

• Anaerobe bacteriën: graag lage Reductiepottentiaal

• Micro aerofielen: ontwikkelen enkel bij verlaagde O₂ spanning

Antimicrobiële bestanddelen

• kleine moleculen (Vb. Salicyl-, benzoëzuur, fenolachtige)

Biologische structuur

= natuurlijke barière tegen binnendringen van MO

Vb. Huid, schil,…

→ na slachting/oogst is deze barière nog aanwezich, maar gaat afbreken door microbiële, enzymatische en mechanische aantasting

(Komt vaak door de bewerking)

Intrinsieke snelheid

Parameters die groei bepalen:

• duur van de lag fase

• Snelheid van logaritmische groei

• Celdensiteit in stationaire fase

→ schimmels en gisten groeien trager dan bacteriën, daarom dat meeste levensmiddelen met hoge a_w en lage zuurheid, bederf vertonen

Antagonisme

= ene bacteriesoort kan andere remmen

Inhibitie gevolg van:

• competitie voor nutriënten (degene die best is aangepast aan lage c en andere factoren zal domineren)

• Verandering van groeiomstandigheden (door pH veranderingen zorgen voor fermentaties)

• Productie groeiremmende stoffen (antibiotica en bacteriologen)

Bacteriocine

= antimicrobiële stof geproduceerd door een bacterie, die andere soort remmen/doden, zijn taxonomisch nauw verwant met producerende bacteriestam

Synergisme

= positieve interactie tussen verschillende bacteriën, ene soort veranderd de omstandigheden waardoor de andere kan uitgroeien

• ene bacterie vormt nutriënten voor de andere (groeifactoren)

• Wegwerken van ongunstige omstandigheden

• Verandering pH (stijging)

• Verandering reductiepott(daling) (aeroob verbruik)

• Verandering a_w (stijging) (metabolisme produceert water)

• Eliminatie van antimicrobiële stoffen (AM) (Bacteriocine)

• Afbraak biologische structuren

belang van antagonisme voor voedselveiligheid

• Voorkomt bederf

• Inhibitie van pathogene

• Pasteurisatie

• Protectieve culturen

Pasteurisatie

= voedingsmiddelen verhitten voor een bepaalde tijd op bepaalde T, om schadelijke MO te doden/sterk te verminderen zonder totale sterilisatie van het product

protectieve culturen

= MO die aan voedingsmiddelen worden toegevoegd om groei van schadelijke/ongewenste MO te remmen