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

Γιατί εμένα με ενδιαφέρει η ανάπτυξη, των μικροοργανισμών, στο γάλα? Τί είναι ο ρυθμός ανάπτυξης, και τί είναι ο χρόνος γενεάς των μικροοργανισμών?

Η ανάπτυξη των μικροοργανισμών, στο γάλα, γίνεται με γεωμετρική πρόοδο

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

Οι μικροοργανισμοί, οι οποίοι, εμάς, μάς απασχολούν, στην γαλακτοκομία, και γενικότερα, στην παρασκευή γαλακτοκομικών προϊόντων, είναι τα βακτήρια.

Μην ξεχνάμε!

Οι γαλακτοκομικές καλλιέργειες τυροκόμησης αποτελούνται, κυρίως, από βακτήρια, και συγκεκριμένα, από, οξυγαλακτικά βακτήρια.

Δείτε: Τί θα πρέπει να ξέρω για τα Οξυγαλακτικά Βακτήρια στα γαλακτοκομικά προϊόντα?

Τα βακτήρια πολλαπλασιάζονται με διχοτόμηση.

Ένα βακτήριο χωρίζεται, και, έτσι, προκύπτουν 2 νέα βακτήρια.

Αυτά, τα 2 βακτήρια χωρίζονται, και, έτσι, προκύπτουν 4 νέα βακτήρια, κ.ο.κ.

Ο πολλαπλασιασμός, αυτός, των βακτηρίων, ακολουθεί γεωμετρική πρόοδο.

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

Κάθε μία νέα διαίρεση δημιουργεί, ακολούθως, και μία νέα γενιά μικροοργανισμών.

Εάν λοιπόν, αρχικά, υπάρχουν N₀ μικροβιακά κύτταρα ανά 1 ml γάλακτος, τότε, μετά από n διαιρέσεις, (ή, κατά την n ιοστή γενιά), ο πληθυσμός N θα είναι N = N₀ x 2ⁿ (1)

Aνάπτυξη των μικροοργανισμών, στο γάλα – Ας δούμε ένα παράδειγμα

Για να δούμε, αυτήν, την σχέση (1), στο παρακάτω παράδειγμα.

Εμείς έχουμε ένα γάλα.

Μετράμε τον πληθυσμό, των βακτηρίων, αυτού, του γάλακτος.

Δείτε: Πώς μετράμε τους μικροοργανισμούς στο γάλα

Έστω ότι, αρχικά, στο 1 ml, αυτού, του γάλακτος υπάρχουν 10.000 βακτήρια.

Στην 1η διαίρεση, ο πληθυσμός, αυτών, των βακτηρίων, θα είναι N = 10.000 x 2¹ = 10.000 x 2 = 20.000 βακτήρια.

Μετά από 5 διαιρέσεις, ο πληθυσμός, αυτών, των βακτηρίων, θα είναι N = 10.000 x 2⁵ = 10.000 x 32 = 320.000 βακτήρια.

Αύξηση του πληθυσμού των μικροοργανισμών στο γάλα  

Βέβαια, αυτό το οποίο μάς ενδιαφέρει καίρια είναι το χρονικό διάστημα το στο οποίο έλαβαν χώρα αυτές οι διαιρέσεις.

Τί πρέπει οπωσδήποτε εγώ να γνωρίζω για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα? Ποιός είναι ο Ρυθμός ανάπτυξης ή Ρυθμός αύξησης (growth rate) των μικροοργανισμών

Ο ρυθμός ανάπτυξης (μ) εκφράζει τον αριθμό των γενεών, (των μικροοργανισμών), οι οποίες δημιουργούνται στη μονάδα του χρόνου.

Ο ρυθμός ανάπτυξης υπολογίζεται ως: μ = n / t, όπου, το n συμβολίζει τον αριθμό των γενεών.

Ας δούμε το προηγούμενο παράδειγμα.

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

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

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Ποιός είναι ο Χρόνος γενεάς (generation time) των μικροοργανισμών?

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

Ο χρόνος γενεάς αντιπροσωπεύει το χρονικό διάστημα, το οποίο απαιτείται για μια πλήρη κυτταρική διαίρεση,

Ή, το χρονικό διάστημα, το οποίο απαιτείται για να διπλασιασθεί ένας κυτταρικός πληθυσμός.

Ο χρόνος γενεάς υπολογίζεται ως g = t / n = 1 / μ

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

Εάν, εμείς λογαριθμήσουμε την (1), θα πάρουμε logN = logN₀ + nlog2 ή logN = logN₀ + 0.3n (2), γιατί log2 = 0.3

Αντικαθιστούμε n = t / g, και παίρνουμε logN = logN₀ + 0.3 t / g (3)

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Παράδειγμα 1^ο

Έστω, ότι, εμείς, στο γάλα, είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό, N₀ = 10.000 = 10⁴  βακτήρια.

Εμείς, μετρήσαμε ότι ο χρόνος γενεάς, αυτών, των μικροοργανισμών, είναι 30 λεπτά.

Δηλαδή, κάθε 30 λεπτά, ο μικροβιακός πληθυσμός διπλασιάζεται.

Μετά από 10 ώρες, ο πληθυσμός, των μικροοργανισμών, 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.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Παράδειγμα 2^ο

Έστω ότι εμείς, στο γάλα, είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό N₀ = 1.000 = 10³  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς, αυτών, των μικροοργανισμών, παραμένει, όπως και στο προηγούμενο παράδειγμα, στα 30 λεπτά.

Μετά από 10 ώρες, ο πληθυσμός, των βακτηρίων, 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.

Εμείς παρατηρούμε μια, σχετικά, μικρή διαφορά, μεταξύ, των μεγεθών των δύο πληθυσμών.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Παράδειγμα 3^ο

Έστω, ότι, εμείς, στο γάλα, είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό, N₀ = 10.000 = 10⁴  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς, αυτών, των μικροοργανισμών, παραμένει, όπως και στα προηγούμενα παραδείγματα, στα 30 λεπτά.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Η επεξεργασία του γάλακτος θα πρέπει να γίνεται το ταχύτερο δυνατόν!

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

Τότε, ο πληθυσμός, αυτών, των βακτηρίων, 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.

Εμείς παρατηρούμε μια μεγάλη διαφορά, σε σχέση, με τους πληθυσμούς, των βακτηρίων, των προηγουμένων περιπτώσεων.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Παράδειγμα 4^ο

Έστω, ότι, εμείς, στο γάλα, είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό N₀ = 10.000 = 10⁴  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς, αυτών,  των μικροοργανισμών, είναι, τώρα, στα 60 λεπτά, διότι, εμείς φροντίσαμε να τοποθετήσουμε, αυτό, το γάλα, σε ψυχρότερο περιβάλλον.

Δείτε: Πώς η θερμοκρασία επιδρά καίρια στους μικροοργανισμούς του γάλακτος

Μετά από 10 ώρες, ο πληθυσμός, αυτών,  των μικροοργανισμών, θα γίνει 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.

Εμείς παρατηρούμε και εδώ μια μεγάλη διαφορά, σε σχέση, με τον πληθυσμό, των βακτηρίων, στο 1ο Παράδειγμα.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Παράδειγμα 5^ο

Έστω, ότι εμείς, στο γάλα, είχαμε έναν αρχικό πληθυσμό, N₀ = 10.000 = 10⁴  βακτήρια.

Ο χρόνος γενεάς, αυτών των μικροοργανισμών, είναι στα 60 λεπτά, διότι, και εδώ, φροντίσαμε να τοποθετήσουμε το γάλα σε ψυχρότερο περιβάλλον.

Μετά από 5 ώρες, ο πληθυσμός, των βακτηρίων,  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 = 10^5.5 = 316.000 βακτήρια.

Η διαφορά, εδώ, σε σχέση, με τους πληθυσμούς, των βακτηρίων, των προηγουμένων περιπτώσεων, είναι τεράστια.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Τί εμάς, μάς λέει, λοιπόν, η σχέση (3)?

Το χρονικό διάστημα (t), και ο χρόνος γενεάς (g), αποτελούν τους κρίσιμους παράγοντες για το μέγεθος, του τελικού πληθυσμού, των μικροοργανισμών, μέσα σε ένα τρόφιμο.

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

Επίσης, εμείς θα πρέπει να φροντίσουμε, ώστε, να αυξάνουμε, όσο το δυνατόν, τον χρόνο γενεάς, των μικροοργανισμών.

Η αύξηση, του χρόνου γενεάς, επιτυχάνεται με την πτώση της θερμοκρασίας του γάλακτος, ή των γαλακτοκομικών.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Από τί εξαρτάται ο χρόνος γενεάς?

Ο χρόνος γενεάς, των μικροργανισμών, εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.

Το ύψος, της θερμοκρασίας, θα παίξει καθοριστικό ρόλο στον χρόνο γενεάς, των μικροργανισμών.

Επίσης, παράγοντες, όπως, είναι 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 των μικροργανισμών.

Ανάπτυξη των μικροοργανισμών στο γάλα – Τί θα πρέπει εγώ να θυμάμαι?

Η ανάπτυξη, των μικροοργανισμών, θα πρέπει να αποτελεί ένα ιδιαίτερο σημείο ενδιαφέροντος, είτε πρόκειται, για αλλοιογόνους μικροοργανισμούς, οι οποίοι θα υποβαθμίσουν την ποιότητα του γάλακτος, και των γαλακτοκομικών μας, είτε πρόκειται, για ωφέλιμους μικροοργανισμούς, τους οποίους, εμείς, συνειδητά, εμπλέξαμε στο γάλα, μέσω, της ”Μαγιάς”, ώστε, να φτιάξουμε τα επιθυμητά γαλακτοκομικά προϊόντα.

Αντιλαμβανόμαστε, ότι, στην περίπτωση, των ωφέλιμων μικροοργανισμών,  επιζητούμε την ταχεία ανάπτυξη αυτών.

Συνεπώς, 1) εμείς θέλουμε έναν υψηλό,  αρχικό πληθυσμό N₀, και, 2) εμείς θέλουμε έναν σύντομο χρόνο γενεάς έτσι ώστε, ο αριθμός, αυτών, των ωφέλιμων μικροοργανισμών να φθάσει σε πολύ υψηλά νούμερα, μέσα, σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Δείτε την συνέχεια στο άρθρο: Τί πρέπει οπωσδήποτε να γνωρίζω για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών – Μέρος 2ο

Δείτε περισσότερα:

Effect of low-temperature storage on the bacteriological quality of raw milk. Griffiths, M.W., J.D. Phillips and D.D. Muir. 1987. Food Microbiol. 4: 285–291.

Modeling the relation between bacterial growth and storage temperature in pasteurized milks of varying hygienic quality. Griffiths, M.W. and J.D. Phillips. 1988. J. Soc. Dairy Technol. 41: 96–102.

 The microbiology of raw milk. Chambers, J.V. 2002. pp. 39–85. In: R.K. Robinson [ed.]. Dairy Microbiology Handbook, 3rd edition. John Wiley and Sons Inc, Ames, Iowa, USA.

Influence of raw milk quality on fluid milk shelf life. Barbano, D.M., Y. Ma and M.V. Santos. 2006. J. Dairy Sci. 89 Suppl. 1: E15–19.