Μελέτη της ετερογένειας στη κινητική συμπεριφορά μεμονωμένων σπορίων του μικροοργανισμού Bacillus cereus
Creators: name: Στεφανής, Χρήστος Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Εκβλάστηση σπορίων
Ετερογένεια
Spore germination
Bacillus cereus
Heterogeneity

description: Το σπορογόνο βακτήριο Bacillus cereus αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα στην παραγωγή τροφίμων που έχουν υποστεί θερμική επεξεργασία. Τα σπόρια του είναι ικανά να επιβιώσουν σε υψηλές θερμοκρασίες και στη συνέχεια αν βρεθούν σε κατάλληλες συνθήκες, δύνανται να εκβλαστήσουν επηρεάζοντας σημαντικά την ποιότητα και ασφάλεια των τροφίμων. Η παραπάνω διαδικασία περιλαμβάνει την ενεργοποίηση των σπορίων (activation), την εκβλάστησή τους (germination), την έκφυσή τους (outgrowth) και τέλος την κυτταρική διαίρεση των βλαστικών κυττάρων. Η διάρκεια των σταδίων αυτών καθορίζεται από τις συνθήκες της επεξεργασίας, το περιβάλλον του τροφίμου και τις συνθήκες συντήρησης μετά την επεξεργασία. Ο σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η μελέτη και ποσοτική περιγραφή της ετερογένειας της συμπεριφοράς μεμονωμένων σπορίων του B. cereus μετά από έκθεση τους σε θερμοκρασίες που προσομοιάζουν τη θερμική επεξεργασία των τροφίμων, 800C/900C για 10 min. Για τη μελέτη της συμπεριφοράς μεμονωμένων σπορίων του B. cereus έγινε χρήση μικροσκοπίας πραγματικού χρόνου (time-lapse) με στόχο την παρακολούθηση και χρονική καταγραφή της εκβλάστησης (από τη θερμική καταπόνηση έως την αλλαγή φάσης του σπορίου από φωτεινό σε σκοτεινό), της εξόδου του βλαστικού κυττάρου (απεικονίζεται ως μια ξαφνική έκφυση στο σχήμα του σπορίου) και της 1ης, 2ης και 3ης κυτταρικής διαίρεσης μετά από έκθεση των σπορίων σε θερμοκρασίες 800C και 900C για 10 λεπτά. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν σημαντική ετερογένεια στην συμπεριφορά μεμονωμένων σπορίων του B. cereus και στις δύο θερμικές καταπονήσεις που μελετήθηκαν. Η μεγαλύτερη μεταβλητότητα παρατηρήθηκε στο χρόνο εκβλάστησης του σπορίου δείχνοντας ότι το πρώτο αυτό στάδιο αποτελεί την κύρια πηγή ετερογένειας στην συμπεριφορά των σπορίων. Για τους χρόνους των σταδίων της εκβλάστησης, της εξόδου του βλαστικού κυττάρου και της 1ης κυτταρικής διαίρεσης παρατηρήθηκαν όπως αναμενόταν υψηλές συσχετίσεις αφού υπολογίστηκαν αθροιστικά. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αύξηση της θερμοκρασίας έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική αύξηση του χρόνου που απαιτείται για την ολοκλήρωση των τριών πρώτων σταδίων. Για παράδειγμα ο μέσος χρόνος εκβλάστησης αυξήθηκε από 78,5 min στους 800C σε 99,9 min στους 900C. Αντίστοιχα ο μέσος χρόνος της 1ης διαίρεσης αυξήθηκε από 345,5 min στους 800C σε 445,4 min στους 900C. Τα παραπάνω αποτελέσματα δείχνουν ότι σε επίπεδο πληθυσμιακής αύξησης η θερμική καταπόνηση επηρεάζει μόνο τη διάρκεια της φάσης προσαρμογής του πληθυσμού και όχι το ρυθμό ανάπτυξης.
description: Bacillus cereus constitutes one of the most significant problems in the production of thermally processed foods. Its spores can survive the heat treatment and under subsequent favorable storage conditions can germinate and grow, affecting both quality and safety of foods. The latter process involves activation of spores, germination, outgrowth and finally cell divisions. The duration of these stages is determined by the characteristics of the heat treatment (time-temperature), the food environment and the storage conditions after treatment. The objective of this thesis was the analysis of the heterogeneity of the behavior of individual spores of B. cereus after exposure to temperatures simulating the heat treatment of foods, 800C/900C for 10 min. A time-lapse microscopy method was applied for monitoring and recording B. cereus spore germination, burst of the emerging cell out of the spore coat, 1st, 2nd and 3rd cell division. The results of the study showed a significant heterogeneity in the response of the individual spores of B. cereus, for both thermal stresses studied. The greatest variation was observed in the germination phase, indicating that this initial stage constitutes the biggest source of heterogeneity in the behavior of individual spores. As it was expected, the germination time, the burst time and the 1st cell division time which were all calculated cumulatively, showed significant correlations. The increase of the temperature resulted in a notable increase of the time required for the completion of the three first phases. The mean germination time increased from 78,5 min at 800C to 99,9 min at 900C. Respectively, the mean time of the 1st cell division increased from 345,5 min at 800C to 445,4 min at 900C. The above mentioned results illustrate that the thermal stress only affects the duration of the lag phase of the population of B.cereus and not its growth rate.