1. Среда № 3

Лактоза - углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах. Молекула лактозы состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы.

Лактоза обусловливает питательную ценность молока и является важным углеводным компонентом питания новорожденных, она служит исходным веществом для процесса брожения, обусловливает изменение цвета и вкуса молочных продуктов при высокотемпературной пастеризации и т.д. Усвояемость молочного сахара достигает 98—99,7%, а медленное его расщепление способствует поддержанию жизнедеятельности молочнокислых микроорганизмов в кишечнике.

Лактоза существует в виде двух изомерных форм, которые обладают различными физическими свойствами – это α-и β-лактоза. α-лактоза выкристаллизовывается из пересыщенных растворов лактозы при температурах ниже 93,5 ^оС, с одной молекулой гидратной воды, она является моногидратом. Получаемый традиционным способом готовый продукт «молочный сахар» представляет собой α -гидратную форму лактозы.

При нагревании до 120 – 130 ^оС или до 70 ^оС в условиях вакуума α -гидратная лактоза отдает кристаллизационную воду. Безводная α -лактоза легко поглощает влагу из воздуха и вновь переходит в моногидрат. Она не имеет никакого практического значения.

β-лактоза образуется в твердом состоянии из растворов лактозы при температурах свыше 93,5 ^оС. Наряду с величиной удельного вращения и растворимостью оба изомера различаются формой кристаллов, температурой плавления и физиологическим действием.

Биологическая ценность углеводов (в основном лактозы) обусловливается энергетическими, структурными и пребиотическими функциями. Лактоза также способствует усвоению кальция, магния, фосфора, повышает эффективность использования азотистых добавок.

Энергетические функции лактозы обусловлены ее высокой усвояемостью в организме. Усвояемость лактозы достигает 98 – 99,7 %. Усвояемость гидролизованной лактозы снижается до 86 %, что связано с низкой усвояемостью галактозы.

Один из продуктов гидролиза лактозы – глюкоза, является источником синтеза резервного углевода – гликогена.

Биологические функции лактозы обусловлены тем, что она в нижнем отделе желудочно-кишечного тракта стимулирует жизнедеятельность молочнокислых микроорганизмов, продуцирующих молочную кислоту, которая и подавляет жизнедеятельность гнилостной микрофлоры.

NaNO₃ (20% р-р), мл - необходим бактериям для синтеза аминокислот (белков), пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, а также некоторых витаминов. Поскольку азот во всех живых организмах содержится в восстановленной форме, все минеральные формы азота с большей, чем у аммиака, степенью окисленности должны быть восстановлены.

Ряд микроорганизмов способен утилизировать азот только из органических соединений (аминогетеротрофы). Некоторые из микроорганизмов усваивают азот в виде неорганических форм (аминоаутотрофы). Однако многие микроорганизмы способны использовать как органический, так и минеральный азот.

В природе атомы минерального азота существуют в различной степени окисленности: от N⁵⁺ (N²⁰⁵, азотный ангидрид) до N^3- (NH₃, аммиак). Степень усвояемости минеральных соединений азота бактериями определяется лёгкостью их превращения в аммиак, так как он является самым простым предшественником высокомолекулярных азоторганических соединений. В этой группе бактерий возможны два разнонаправленных процесса: ассимиляция (связывания минеральных форм азота в органический материал) и диссимиляция (выделения газообразных форм азота).

KH₂PO₄ (10% р-р), мл – в клетках бактерий фосфор присутствует в виде фосфатов в составе нуклеотидов и нуклеозидов. Фосфор также входит в состав фосфолипидов различных мембран. Фосфаты играют особую роль в энергетическом обмене, расщеплении углеводов и в мембранном транспорте. Ферментативный синтез ряда биополимеров может начаться только после образования фосфорных эфиров исходных соединений (то есть после их фосфорилирования). Основной природный источник фосфора для бактерий — неорганические фосфаты и нуклеиновые кислоты. Они присутствуют в составе бульонов, в синтетические питательные среды их вносят дополнительно. Входящий в молекулу калий требуется для протекания многих биосинтетических процессов у бактерий, а также стимулирует рост бактерий.

KСl (5% р-р), мл - применяется как питательная среда для дрожжевых культур. Нужен для биосинтетических процессов у бактерий и стимулирования роста.

MgSO₄×7H₂O (1% р-р), мл. Сера входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, метионин), витаминов (биотин, тиамин), пептидов (глутатион) и белков; участвует в синтетических процессах в восстановленном состоянии — в виде R-SH-групп, обладающих высокой реакционной способностью и легко дегидрирующих в R-S-S-R'-группы. Последние используются для образования более сложных соединений, соединённых дисульфидными (S-S) мостиками. Гидратирование этих соединений восстанавливает их и разрывает мостики. Подобные реакции имеют важное значение для регуляции окислительно-восстановительного потенциала в цитоплазме бактерий. Основной серосодержащий компонент бактериальной клетки — цистеин, в состав которого сера входит в виде тиоловой (-SH) группы. Так, сера в составе метионина, биотина, тиамина и глутатиона происходит из тиоловой группы цистеина. Хотя сера входит в состав аминокислот и белков в восстановленной форме, большинство бактерий утилизирует серу в форме сульфатов. Перевод окисленной серы из сульфат-иона в восстановленную форму в тиоловой группе известен как ассимиляционная сульфатредукция.

У значительно меньшего числа бактерий (например, анаэробных бактерий рода Desulfovibrio) происходит диссимиляционная сульфатредукция, при которой сульфаты, сульфиты или тиосульфаты используются как терминальные акцепторы электронов. При этом образуется сероводород (H2S), как продукт восстановления. Способность бактерий выделять сероводород применяют на практике как дифференциально-диагностический признак. Отдельные группы бактерий (например, серобактерии родов Beggiatoa, Thiothrix) могут окислять сероводород и элементную серу до сульфатов.

Входящий в молекулу магний требуется для протекания многих биосинтетических процессов у бактерий, а также стимулирует рост бактерий.

СаО ( 10 % р-р ), мл - регулятор кислотности, питание для дрожжей. Также входящий в молекулу кальций стимулируют рост некоторых бактерий, например сибереязвенной палочки.