แบคทีเรีย (bacteria)

แบคทีเรีย คือ จุลินทรีย์ที่เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ที่เป็นเซลล์แบบโปรแคริโอต (prokariotic cell) พบทั่วไปในธรรมชาติ ดิน น้ำ อากาศ แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญต่ออาหาร และการผลิตอาหาร เพราะแบคทีเรียเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้อาหารเน่าเสีย (microbial spoilage) และทำให้เกิดโรคอาหารเป็นพิษ (food poisoning)    ที่เป็นอันตรายต่อผู้บริโภค ดังนั้น การถนอมอาหาร (food preservation) ทุกวิธีเป็นเทคนิคที่ใช้เพื่อทำลาย หรือควบคุมสภาวะแวดล้อม เพื่อยับยั้งการเพิ่มจำนวนของแบคทีเรีย

ถึงแม้มีโทษกับอาหาร แต่แบคทีเรียบางชนิด เช่น lactic acid bacteria นำมาใช้ประโยชน์อย่างมากในการหมักอาหาร (fermentation) และการบำบัดของเสีย เช่น การกำจัดน้ำเสีย (waste water treatment)

ขนาดและรูปร่างของแบคทีเรีย

แบคทีเรียมีขนาด 0.5-10 ไมครอน (micron) มีรูปร่างต่างๆกัน

ที่มา http://www.ibri.org/RRs/RR051/51Fitplace.html

แบคทีเรียมีรูปร่างหลายแบบ ดังนี้

• บาซิลลัส (bacillus) มีรูปร่าง เป็นท่อน หรือเป็นแท่งเช่น Bacillus, Clostridium, Pseudomonas , Salmonella
  • สเตรปโทบาซิลลัส (Streptobacillus) เมื่อแบ่งเซลล์แล้วเรียงตัวต่อเป็นสายยาว
  • ท่อนโค้ง (curverod) เช่น Vibrio
• ทรงกลมหรือค็อกคัส (cocus) เช่น
  • ไมโครค็อกคัส (Micrococcus) เป็นแบคทีเรีย เซลล์เดี่ยวขนาดเล็ก
  • ดิโพค็อกคัส (Diplococcus) เมื่อแบ่งเซลล์แล้วติดกันเป็นคู่
  • สเตรปโทค็อกคัส (Streptococcus) แบ่งตัว เรียงตัวเป็นสายยาว เหมือนโซ่
  • สเตรฟิโลค็อกคัส (Staphylococcus) เป็นลักษณะของ เซลทรงกลมแบ่งตัวหลายระนาบอยู่ติดกันเป็นกลุ่มคล้ายพวงองุ่น เช่น Staphylococcus aureus

• สไปโรคีท (Spirochete) รูปร่างบิดเป็นเกลียว ผนังเซลล์ยืดหยุ่นได้ เช่น Campylobacter jejuni

การเพิ่มจำนวนของแบคทีเรีย

แบคทีเรียขยายพันธุ์โดยการแบ่งตัวแบบทวิภาค (binary fission) คือแบ่งจากหนึ่งเป็นสองเซลเท่าๆกัน ระยะเวลแบ่งเซลเรียกว่า generation time ซึ่งแบคทีเรียแต่ละชนิดจะใช้เวลาไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับชนิดของแบคทีเรียและ สภาพแวดล้อม

วิดีโอแสดงการเพิ่มจำนวนของแบคทีเรีย

โครงสร้างของแบคทีเรีย

แบคทีเรียทุกชนิดมีโครงสร้างที่เป็นองค์ประกอบเซลล์ ได้แก่

• ผนังเซลล์ (cell wall)

• เซลล์เมมเบรน (cell membrane)

• ไซโทพลาสซึม (cytoplasm)

• โครโมโซมเดี่ยว (single chromosome)

• ไรโบโซม (ribosomes)

ในแบคทีเรียบางชนิดจะมี

• แคปซูล (capsules)
• ไกโคแคลิกซ์ (glycocalyx)
• พิลไล (pili) หรือฟิมเบรีย (fimbriae)
• มีโซโซม (mesosome)

• แฟลกเจลลา (flagella)

• อินคลูชันแกรนูล (inclusion granule)

• สปอร์ (bacterial spore)

แบคทีเรียที่มีบทบามสำคัญในอาหาร

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญของแบคทีเรีย

สารอาหาร

• แหล่งคาร์บอน (carbon source) แหล่งคาร์บอนอยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์และสารอินทรีย์ ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต
• แหล่งของอิเล็กตรอน (electron source) แบคทีเรียต้องการอิเล็กตรอนเพื่อใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม พวกที่ใช้สารอนินทรีย์ เป็นแหล่งอิเล็กตรอนเรียก Lithotroph ส่วนพวกที่ใช้สารอินทรีย์เป็นแหล่งอิเล็กตรอน เรียก organotroph
• แหล่งไนโตรเจน (nitrogen source) แหล่งของไนโตรเจนมีทั้งสารอินทรีย์และอนินทรีย์ แหล่งที่เป็นสารอินทรีย์ เช่น กรดอะมิโน เพปไทด์ โปรตีน แหล่งที่เป็นสารอนินทรีย์ เช่น เกลือไนไทรต์ ไนเทรต หรือ แอมโมเนียม
• แหล่งของออกซิเจน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส ออกซิเจนได้มาจากหลายแหล่ง เช่น น้ำ และสารอาหาร แหล่งของซัลเฟอร์อาจอยู่ในรูปของสารอินทรีย์ หรือสารอนินทรีย์ ซัลเฟอร์มีความจำเป็น ในการสังเคราะห์กรดแอมิโนบางชนิดแหล่งของฟอสเฟตอาจอยู่ในรูปของฟอสเฟตที่เป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก นิวคลีโอไทด์ ฟอสโฟลิพิด กรดไทโคอิก และสารอื่นๆ
• ไอออนของโลหะหนัก ไอออนของโลหะหนักมีความจำเป็นต่อการเจริญตามปรกติของแบคทีเรีย เช่น K⁺, Mg ²⁺ , Ca²⁺, Fe²⁺ เป็นต้น ซึ่งบางชนิดอาจทำหน้าที่เป็น cofacter ที่สำคัญของเอนไซม์ต่างๆ
• วิตามิน แบคทีเรียต้องการวิตามินในปริมาณน้อย แต่วิตามินมีความจำเป็นต่อการดำรงชีวิตและการเจริญมาก โดยทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ในปฏิกิริยาทางชีวเคมีต่างๆ

ความต้องการออกซิเจน

• แบคทีเรียที่เจริญได้ในที่มีอากาศเท่านั้น (obligate aerobic bacteria หรือ obligate aerobe)

• แบคทีเรียที่เจริญในที่ไม่มีอากาศเท่านั้น (obligate anaerobic bacteria หรือ strict anaerobe)

• แบคทีเรียที่เจริญได้ทั้งที่มีและไม่มีอากาศ (facultative anaerobic bacteria หรือ facultative anaerobe)

• แบคทีเรียที่เจริญได้ดีในที่มีอากาศเล็กน้อย (microaerophile)

อุณหภูมิ

• แบคทีเรียที่ชอบอุณหภูมิสูง (thermophilic bacteria)
• แบคทีเรียที่ชอบอุณหภูมิปานกลาง (mesophilic bacteria)
• แบคทีเรียที่ชอบอุณหภูมิต่ำ (psychrophilic bacteria)

บทบาทของแบคทีเรียต่ออุตสาหกรรมอาหาร

1. เป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้อาหารเน่าเสีย (microbial spoilage)

2. แบคทีเรียทำให้เกิดโรคอาหารเป็นพิษ (food poisoning) ได้แก่

• Bacillus cereus
• Campylobacter jejuni
• Clostridium botulinum.
• Clostridium perfringens
• Escherichia coli
• Listeria monocytogenes
• Salmonella
• Shigella spp.
• Staphylococcus aureus
• Vibrio spp.
• Yersinia enterocolitica

3. ใช้ในการถนอมอาหาร (food preservation) โดยการหมัก (fermentation)

4. ใช้สกัดสารที่มีประโยชน์ เช่น เอนไซม์ (enzyme) แซนแทนกัม (xanthan gum)

5. ใช้การบำบัดน้ำเสีย (waste water treatment)

Reference

www.micro.vet.chula.ac.th/.../63--bacterial-culture-bacterial-culture-media

USFDA : Fish and Fisheries Products Hazards and Controls Guidance