Устойчивость возбудителя ботулизма (C. botulinum) к факторам внешней среды

а) Вегетативные клетки. Так как возбудители ботулизма — строгие анаэробы, (т.е. развиваются без доступа воздуха), то большинство мясных, рыбных, овощных, а иногда и фруктовых консервов являются для них благоприятной средой. Не всегда консервы, содержащие возбудителей ботулизма, выглядят испорченными, имеют гнилостный запах. Нередко пищевые продукты кажутся совершенно доброкачественными, и консервные банки не дают бомбажа.

Наиболее благоприятной для роста и токсинообразования бактерий всех типов является температура от 28 до 35°С. Однако в продуктах с относительной влажностью 93,5%, содержащих не более 10% повареной соли или 50% сахара при pH 4,5-8,0, бациллы могут развиваться и при температуре 10-55°С. Некоторые штаммы токсинотипов В и F образуют токсин в продуктах и при более низкой температуре. Для возбудителя ботулизма токсинотипа Е, имеющего не устойчивые к нагреванию споры, благоприятные условия для развития и токсинообразования создаются при температуре от 3,3 до 40°С (оптимум — 30°С), рН~4,8-8,0, если продукт содержит не более 6% поваренной соли.

В зависимости от величины pH все продукты по способности к развитию в них С. botulinum подразделяются на две категории: продукты, в которых, возможно, развиваются С. botulinum, и продукты, в которых он не развивается. «Демаркационной» величиной в США принята pH 4,6, в европейских странах — pH 4,5. Считается, что при указанных и более низких величинах pH С. botulinum в продукте не развивается и не образует ботулинического токсина. В нашей стране предъявляются более жесткие требования к величине pH как к ингибитору жизнедеятельности С. botulinum. Пищевая технология разрабатывается исходя из того, что С. botulinum не развивается в продуктах с pH ниже 3,7; нерегулярно, слабо и замедленно развивается в продуктах с pH 3,7-4,1 и может развиваться при отсутствии ингибиторов роста — pH 4,2 и выше.

Существенно влияют на ингибирующую величину pH тип возбудителя, чувствительность штамма, природа и химический состав продукта, количество поваренной соли, активность воды, парциальное давление кислорода, окислительно-восстановительный потенциал, наличие консервантов, температура хранения и другие факторы.

Развитие возбудителей ботулизма усиливается при уменьшении влажности продуктов и при хранении их при сублетальных температурах. При содержании в продукте до 6% NaCl возможно образование токсина. В случае повышения содержания NaCl до 11% образование токсина сильно задерживается, а при более значительных концентрациях уже не происходит.

Такие специи, как гвоздика, корица, имбирь, мускатный орех, красный стручковый перец, белая и черная горчица в концентрации 2% не оказывают никакого действия на размножение микробов и образование токсина.

Бактерии токсинотипа А и большинство штаммов токсинотипа В обладают сильными протеолитическими свойствами; они способны разлагать разнообразные животные и растительные белки, расплавлять кусочки печени или мясного фарша в питательных средах. Менее выражены протеолитические свойства у C.botulinum токсинотипа F и некоторых штаммов токсинотипа В, а типы С, D и В имеют слабую способность к протеолизу. Вследствие расплавления белковых веществ нередко продукты твердой консистенции, в которых развиваются микробы ботулизма, выглядят размягченными. Однако и этот признак, как уже указывалось, не является постоянным.

б) Споры. При благоприятных условиях споры прорастают, бактерии размножаются и вырабатывают токсин. Споры очень устойчивы к химическим и физическим воздействиям, к бактерицидным веществам, причем в значительной степени их устойчивость определяется типовой принадлежностью. Споры погибают через 24 ч под воздействием 20% формалина и 6% перекиси водорода; 10% раствор соляной кислоты убивает споры через 1 ч выдерживания при комнатной температуре; в этиловом спирте споры могут сохранять жизнеспособность в течение 2 мес. Высокие концентрации поваренной соли не оказывают влияния на жизнедеятельность спор; в балыке, содержащем 14% соли, они оказались жизнеспособными через 2 мес. Споры, посеянные в желудочный, кишечный и панкреатический соки, а также в желчь, прорастали и даже вырабатывали токсин. Споры возбудителей ботулизма токсинотипов А, В и некоторых штаммов токсинотипа F хорошо переносят кипячение при температуре 100°С в течение 5 ч; споры токсинотипа Е мало устойчивы к кипячению и иногда разрушаются при 80°С.

Доказано, что после длительного замораживания споры сохраняют способность прорастать и образовывать токсин. Они хорошо переносят воздействие низких температур, не погибают даже при минус 190°С; температуру минус 16°С переносят в течение года, но при этом часть спор разрушается, вследствие чего освобождается токсин. Последнее может привести к тому, что продукты, содержащие большое количество спор, после оттаивания могут стать ядовитыми.

Эксперименты показали, что автоклавирование остается пока единственным способом уничтожения спор в консервах; если же они не погибают, то прорастание их и образование токсина происходит очень быстро. Необходимо отметить, что в прорастании спор возбудителей ботулизма, оставшихся в консервах после стерилизации и разрушения токсина, большую роль играет сопутствующая микрофлора. Некоторые виды микроорганизмов способствуют прорастанию спор и токсинообразованию возбудителей ботулизма, другие виды подавляют этот процесс. Экспериментально установлено, что развитие плесени в томатном соке снижает его кислотность и тем самым создает благоприятные условия для роста микробов ботулизма и токсинообразования.

в) Ботулинические токсины. Ботулинические токсины достаточно устойчивы к воздействию внешней среды — температуре, свету, pH, высоким концентрациям различных солей. Действие прямого солнечного света и воздуха в течение значительного времени не разрушает их полностью. В кислой среде устойчивость токсинов выше, чем в щелочной; щелочи их ослабляют и даже разрушают. Перекись водорода (6% раствор) разрушает токсин, а через 24 ч убивает споры. Соединения, содержащие хлор, также разрушают ботулинический токсин. Важно помнить, что поваренная соль в концентрации более 10% задерживает образование токсина; однако если он уже образовался в продукте, то добавление соли до более высоких концентраций (16-18%) не оказывает на токсин воздействия. Об этом важно помнить работникам пищевой и рыбной промышленности.

Необходимо отметить, что устойчивость токсина к различным факторам зависит не только от типа возбудителя ботулизма, но и от способов приготовления, количества и вида балластных веществ, находящихся в токсине. В кислой среде при pH 3,5-6,8 устойчивость токсинов выше, чем в щелочной. При pH 7,0-8,0 значительно снижаются их токсические свойства, в щелочной среде токсины быстро разрушаются. Токсины не растворяются в эфире, хлороформе. Алкоголь ослабляет их действие.

Ботулинические токсины обладают значительной теплоустойчивостью. Они разрушаются при 100°С в течение 10-15 мин. Необходимо иметь ввиду, что в растворах сывороточных белков, желатины, консервированных овощах и некоторых других продуктах ботулинические токсины более устойчивы к нагреванию. Об этом важно помнить при прогревании подозрительных продуктов. Степень термоустойчивости токсина, по-видимому, зависит от вырабатывающего его штамма и среды, в которой он прогревается.

При подщелачивании среды ботулинические токсины разрушаются значительно быстрее, чем при хранении их в более кислой среде. Если токсины типов А и В сохранялись при температуре 4°С, то токсин типа А с pH 7,5-5,0-3,5 терял токсичность в зависимости от pH. Так, в течение 3 мес. при pH 7,5 токсичность понижалась на 9/10, при pH 5,0 токсичность не изменилась, а при pH 3,5 сила токсина в течение 30 дней не понизилась. Сила токсина типа В, сохраняемого при той же температуре, при pH 7,0 через 3 мес. понизилась в 10 раз.

Ботулинические токсины типов А и В — стойкие в присутствии гнилостных микробов при воздействии света и летних температур, когда они находятся во влажном состоянии. Эти типы токсинов обладают высокой силой в кукурузе, горохе, семге. Они выдерживают высушивание, противостоят воздействию света, а также стойки к колебаниям температуры по крайней мере 90 дней.

Высокая концентрация поваренной соли препятствует токсинообразованию, но не разрушает уже имеющиеся токсины. Наблюдались случаи ботулинического отравления долгое время хранившейся рыбой, содержавшей до 18% NaCl.

Характерная особенность ботулинических токсинов — способность не разрушаться в желудочно-кишечном тракте под действием пищеварительных ферментов. При размножении на питательных средах и в пищевых продуктах палочка ботулизма токсинотипа Е и некоторые штаммы токсинотипов В и F вырабатывают не только токсин, но и нетоксичный протоксин. Последний под воздействием различных протеолитических ферментов (трипсин, панкреатин, микробные протеазы) активизируется, вследствие чего становится токсином, причем активность этого токсина по сравнению с исходным состоянием возрастает во много раз (20-100 и более). Попадая в организм человека через желудочно-кишечный тракт, протоксин активируется ферментами и начинает оказывать губительное действие. Этим объясняется тот факт, что некоторые продукты, которые не были токсичными при исследовании на белых мышах (без активации трипсином), после активации ферментами, выделяемыми в кишечник поджелудочной железой, становятся ядовитыми и могут вызвать отравление со смертельным исходом.

Таким образом, ботулинические токсины не разрушаются под влиянием пищеварительных ферментов и при попадании в организм через рот вызывают заболевание ботулизмом у человека и животных. Исследования показали, что пепсин не обладает разрушающим действием на ботулинический токсин. При понижении pH стойкость токсина была более высокой, чем при его повышении. Трипсин через 24 ч при pH 7,03-7,79 не изменил первоначального титра токсина.

Патулин, дигидрострептомицинсульфат, стрептомицинсульфат, пенициллин-кальций не оказывают разрушающего действия на ботулинические токсины. Марганцовокислый калий, бром, кристалвиолет обезвреживают их.

При изучении действия различных химических веществ (перманганата калия, йода, хлора) на ботулинические токсины типов А, В, С, D и Е было показано, что чем больше токсин очищен, тем менее он устойчив к действию различных химических веществ в водопроводной воде. Токсины А, В, С, D и Е при разведении водой очень чувствительны к действию указанных химических веществ. Под действием небольших их концентраций они разрушаются в течение 15-30 мин. Эти вещества могут быть использованы для дезинфекции воды. В отношении свободного хлора установлено, что достаточно 0,1 мг этого вещества, разведенного в 1 л воды, чтобы разрушить 1 DLM для мышей. Требуется 1 мг хлора на 1 л для разрушения 5 DLM для мышей и 2 мг на 1 л — 10 DLM. Следовательно, необходимы дозы, слегка превосходящие те, которые используются при обработке питьевой воды.

Сахароза повышает устойчивость к нагреванию токсинов типов А и В. При концентрации сахарозы от 43,5 до 87% токсины выдерживали нагревание при 100°С 10 мин и при 80°С — до 40 мин.

Ботулинические токсины при разведении водопроводной водой и содержании на свету при комнатной температуре могут сохранять часть своей силы в течение довольно продолжительного времени. Этот факт указывает на возможность заражения водоемов, служащих для водопоя животных, и возникновения ботулизма среди животных.

Значительную роль в устойчивости токсинов типов А и В к температуре играют растворы различных солей в продуктах. Разные ионы или способствуют более быстрому разрушению токсина, или, наоборот, защищают токсин от разрушения под действием температуры.

- Читать далее "Культурально-биохимические группы возбудителя ботулизма (C. botulinum)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 18.12.2019

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.