16. Уксуснокислое брожение
Уксуснокислым брожением называется окисление этилового спирта в уксусную кислоту под влиянием уксуснокислых бактерий.
Оно может быть выражено таким суммарным уравнением:
С2Н5ОН + О2 = СН3СООН + Н2О
Это брожение, как и спиртовое, известно с давних времен. Человек с давних пор наблюдал, что на поверхности вина или пива, оставленных в открытом сосуде, образуется сероватая пленка, а содержимое превращается в уксус. Микробиологическая природа этого процесса была впервые установлена в 1862 г. Пастером.
Возбудителями уксуснокислого брожения являются уксуснокислые бактерии, составляющие многочисленную группу палочковидных, бесспоровых, аэробных бактерий. Среди них встречаются подвижные и неподвижные формы. Различаются они также размерами клеток, разной устойчивостью к спирту и способностью накапливать больше или меньше уксусной кислоты.
Уксуснокислые бактерии выдерживают концентрацию спирта в 10-12% и образуют в среде от 6 до 11,5% уксуса.
Оптимальная температура их развития колеблется в пределах 20-35°С. Уксуснокислые бактерии могут соединяться в длинные нити или образовывать пленки на поверхности субстрата. Они широко распространены в природе и встречаются на зрелых ягодах, плодах, в вине, пиве, квасе, квашеных овощах и т. д.
На практике уксуснокислое брожение используется для получения уксуса.
Исходным субстратом для получения уксуса служит виноградное или плодово-ягодное вино, а чаще всего - раствор, содержащий спирт и подкисленный уксусом с целью создания благоприятных условий уксуснокислым бактериям. В такой раствор добавляют также необходимые для бактерий минеральные соли и другие питательные вещества.
После брожения содержание уксусной кислоты в субстрате может доходить до 9%. Такой уксус разбавляют до содержания 4,5-6% уксусной кислоты, а затем направляют в продажу.
17. Окисление жиров микроорганизмами.
Микроорганизмы гидролизуют жиры, попадающие в почву из погибших растительных и животных клеток, при помощи фермента липазы с образованием глицерина и жирных кислот. Эти соединения далее разлагаются почвенными микроорганизмами вплоть до С02 и Н20. Микробиологическая утилизация жирных кислот протекает гораздо медленнее, чем утилизация глицерина, поэтому они обычно накапливаются в искусственной питательной среде. Жирные кислоты подвержены и анаэробному разложению, в результате которого образуются углеводороды, содержащие 10—9* 131 25 атомов углерода. С этим процессом связывают возможность микробиологического происхождения нефти.
Среди аэробных почвенных микроорганизмов способностью окислять жирные кислоты обладают бактерии а также многие грибы и актиномицеты, в том числе представители
Для культивирования микроорганизмов, гидролизующих жиры, рекомендуют использовать питательную среду Рана (133). В конические колбы разливают питательный бульон, так чтобы глубина его слоя составила 10—15 см, добавляют 3% касторового масла, стерилизуют и засевают почвенной суспензией (1 мл).
Размножающиеся микроорганизмы разлагают жиры, которые Омыляются, и в питательной среде накапливаются свободные жирные кислоты. Присутствие жирных кислот приводит к помутнению ранее прозрачного касторового масла. О содержании свободных жирных кислот можно судить по кислотному числу. Для его определения присутствующие в питательной среде жиры вначале растворяют смесью этилового спирта и эфира, взятых в отношении 1 : 1, а затем титруют 0,1%-ным раствором КОН.
18.РАЗЛОЖЕНИЕ БЕЛКОВ МИКРООРГАНИЗМАМИ.Гние́ние (аммонификация) — процесс разложения 00701%22азотсодержащих"азотсодержащих органических соединений (0050008белков, 000800008100118аминокислот), в результате их ферментативного гидролиза под действием аммонифицирующих 090801001030000807018микроорганизмов с образованием токсичных для 07050002050человека конечных продуктов — 00008000аммиака, 0105100200401004сероводорода, а также первичных и вторичных 0008018аминов при неполной 0908005100008070010818минерализации продуктов разложения:
Трупных ядов (например 091110511080путресцин и 0900040002051080кадаверин)
Ароматические соединения (например 01000100скатол, 000400индол- образуются в результате дезаминирования и декарбоксилирования аминокислоты 021080101000триптофана)
Гниение серосодержащих 000800008100118аминокислот (06081105080цистеина, 060811080цистина и 090510800080метионина) приводит к выделению 0105100200401004сероводорода, 0905100001000меркаптанов, 00800510801101810010804диметилсульфоксида.
Этапы гниения
Первой стадией разложения 005000белков является их 008041000807гидролиз как микробными 0910105000718протеазами, так и протеазами клеток погибшего организма, высвобождаемыми из 090807010000лизосом в результате смерти клеток (аутолиз). 0910105000807Протеолиз происходит в несколько стадий- в начале белки расщепляются до всё ещё крупных 090008005010804полипептидов, затем образовавшиеся полипептиды расщепляются до 09008030005010804олигопептидов, которые в свою очередь расщепляются до 0080050108041дипептидов и свободных аминокислот.00080500805%5B1%5D"[HYPERLINK "%22%5B1%5D"1HYPERLINK "%22%5B1%5D"] Образовавшиеся свободные аминокислоты затем подвергаются ряду превращений, приводящих к выделению характерных для гниения продуктов. Первыми стадиями является 005070000800810020000805дезаминирование аминокислот, в результате которого 00080003110000аминогруппа аминокислоты отщепляется и высвобождается свободный 00000000008181ион аммония и 0050001010010800810020000805декарбоксилирование, в результате которого 0900101001080180001803110000карбоксильная группа отщепляется с высвобождением 00210008118103005100400двуокиси углерода (реакция декарбоксилирования чаще всего происходит в условиях пониженного pH). В результате декарбоксилирования высвобождаются также первичные амины:
H2N-(CH2)4-CHNH2-COOH (090807080лизин) → H2N-(CH2)4-CH2NH2 (кадаверин) + CO2
Выделяют так называемое окислительное дезаминирование (наиболее распространённый вид дезаминирования, в результате которого 0908001080000080400040500800408010005010804%22http://ru.wikipedia.org/wiki/NADP%22(P)"NADHYPERLINK "%22NADHYPERLINK%20%22http://ru.wikipedia.org/wiki/NADP%22(P)"(P) восстанавливается до NAD(P)H2) и гидролитическое дезаминирование, при котором 00080003110000аминогруппа аминокислоты заменяется на 00804100108031100001гидроксильную.
Также некоторые аминокислоты 02100010000800810020000805трансаминируются путём перемещения аминогруппы аминокислоты на 2-090108008100118оксикислоту (в результате этого процесса также происходит дезаминирование аминокислот, кроме этого синтезируются те аминокислоты, которые бактерии не могут синтезировать путём аминирования ионами аммония).
Образовавшиеся в результате дезаминирования и декарбоксилирования продукты могут как окисляться микроорганизмами с целью получения энергии в виде 00204АТФ, так и участвовать в реакциях промежуточного обмена.00080500805%5B2%5D"[HYPERLINK "%22%5B2%5D"2HYPERLINK "%22%5B2%5D"]
19.ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА МИКРООРГАНИЗМЫ
|
|
|
Температура окружающей среды – один из наиболее важных факторов, т.к. сами микроорганизмы не способны ее регулировать.Область температур, в которой идут биохимические реакции, называется биокинетической зоной (от –2 до 100°С). Гибель микроорганизмов за пределами биозоны наступает в результате инактивации ферментов, РНК, повреждения цитоплазматической мембраны.Низкие температуры микроорганизмы выдерживают легче, т.к. наблюдается не гибель, а замедление роста и размножения, у некоторых микроорганизмов жизнеспособность даже вегетативных форм сохраняется после охлаждения до –250°С в течение нескольких суток, а споровые в вечной мерзлоте сохраняют жизнь тысячелетиями. Условие – отсутствие механического повреждения кристаллами льда. На этом основан щадящий способ получения сухих заквасок – сублимационный или лиофильный (путем вымораживания воды).По отношению к температуре микроорганизмы делят на три группы – психрофилы, мезофилы и термофилы.1. Психрофилы (криофилы, холодолюбивые) развиваются при низких температурах, бывают: - облигатные (строгие) – мах (максимальная температура развития) 20¸25°С, оптимум (оптимальная температура) 10¸15°!, <8= (<8=8<0;L=0O B5<?5@0BC@0 @0728B8O) 0 ¸ -18°!; - факультативные – мах 30¸37°!, опт 20°!, <8= 0¸ -18°!. Можно выделить из вод северных морей, ледников, холодильных камер. Вызывают порчу молочных продуктов, например, Pseudomonas fluorescens – флуоресцирующая палочка. Некоторые могут образовывать токсины и вызывать пищевые отравления (например, Listeria monocytogenes).2. Мезофилы – любят средние температуры; мах 40¸45°С, опт 25¸37°!, <8= 5¸10°!. мезофилам относятся многие виды заквасочной микрофлоры (например, Lactococcus cremoris, Lactobacillus casei, Saccharomyces cerevisiae), некоторые являются возбудителями заболеваний человека и животных (Staphylococcus aureus, Vibrio cholerae).3. Термофилы (теплолюбивые), различают несколько разновидностей: - факультативные мах 50¸65°С, опт 45¸50°!, <8= 18¸20°! (: =8< >B=>AOBAO <>;>G=>:8A;K5 термобактерии, например, Lactobacillus acidophilus); - облигатные – мах 70¸90°С, опт 65¸70°!, <8= 40°! (<>3CB @072820BLAO 2 20:CC<-2K?0@=KE 0??0@0B0E); - стенотермные, термофилы-экстремалы, выдерживают 100°С, выделены из горячих источников, относятся к категории археобактерий; - термотолерантные выдерживают 50¸60°С, но лучше развиваются при 35-40°С.
|
||
20.ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ И УЛЬТРАЗВУКА НА МИКРООРГАНИЗМЫ.
Влияние ультразвуковых волн на микробы
Звуковые колебания с частотами выше 20 000 колебаний в секунду (20 кгц) принято называть ультразвуком (УЗ или УЗ-волн). Колебания волн такой большой частоты находятся за пределами слышимости. Ухо человека способно воспринимать звуковые волны диапазона от 16 до 20 000 колебаний в секунду (гц). Ультразвуковые волны, которые можно получать в лабораторных условиях в отличие от обычных звуковых волн, обладают большой механической энергией и могут вызывать ряд физических, химических и биологических явлений. Например, под действием УЗ-волн происходит инактивация ферментов, токсинов, вирусов, разрушаются многоклеточные и одноклеточные организмы, в том числе и микробы. УЗ-волны малой мощности, наоборот, ускоряют различные физиологические процессы.
21.
22.