Размножение бактерий
Размножаются бактерии обычно путём деления клетки пополам, которому предшествует репликация ДНК. Клетка обычно вытягивается, в средней част путём кольцевидного врастания оболочки образуется перегородка, которая расщепляясь, делит клетку на две новые.
Половое размножение у настоящих бактерий не наблюдается. Есть его подобие – конъюгация – процесс перехода ядерного материала из одной клетки в другую через пилии (ворсинки) или фимбрии.
К характерным особенностям бактерий относится способность быстро размножаться: при благоприятных условиях жизни через каждые 20-30 мин количество их может удваиваться.
Культуральные признаки бактерий
При развитии в жидких белоксодержащих средах бактерии вызывают помутнение, образуют тонкие плёнки на поверхности, на плотных средах – колонии диаметром 2-4 мм, с блестящей, складчатой поверхностью, бесцветные, белые, золотистые, лимонные, красные за счёт образования пигментов.
Физиологические признаки бактерий
Для культивирования бактерий готовят среды, богатые белковыми соединениями – МПБ, МПА, МПЖ.
При изучении морфологии м/о используют метод окраски клеток анилиновыми красителями. В частности, у бактерий, сходных по форме и размеру клетки, но относящиеся к разным родам по химическому составу клеточной оболочки. Способ окраски по Граму позволяет дифференцировать по форме и размеру клетки, относящиеся к разным видам и родам, что обусловлено отличиями в химическом составе клеточной оболочки. По способу окрашивания все бактерии делятся а 2 группы: грам+ (стафилококки, стрептококки, пневмококки) – сохр. окраску после обесцвечивания 96% спиртом; грам- (менингококки, возбудители тифа) – обесцвеч. спиртом. У грам+ и грам- наблюдаются отличия в химическом составе. У первых в состав клеточной оболочки наблюдаются 1 слой, у вторых 2 слоя. У грам+ толщина слоя 20-80 нм, у грам- - первый слой- 8-10нм, второй- 2-3 нм. У грам+ 95% от массы приходится на пептидогликан. У грам- на него приходится 5-10%. У грам+ в составе оболочки присутствуют тейховые кислоты, а у грам- их нет. У грам+- липидов 2%, у грам- - 22%. Аминокислот в составе оболочки у грамположительных 3-4 тысячи, у грамотрицательных-18-20 тысяч. Полисахарид муреин присутствует как у грамположительных, так и у грамотрицательных. В составе муреина находится лизин у грамположительных, у грамотрицательтных в муреине содержится диаминопимелиновая кислота. Из-за разности химического состава бактерии по-разному реагируют на окрашивание.
Практическое использование бактерий в пищевых производствах
Среди бактерий промышленное применение с давних времён имеют молочно-кислые бактерии родов Lactobacillus, Streptococcus при получении кисломолочных продуктов. Кокки имеют круглую, овальную форму диаметром 0,5-1,5 мкм, располагаются попарно или цепочками разной длины. Размеры палочковидных бактерий или объединённые в цепочки.
Молочно-кислый стрептококк Streptococcus lactis имеет попарно соединённые клетки или короткие цепочки, свёртывает молоко через 10-12 ч, некоторые расы образуют антибиотик низин.
C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH
Сливочный стрептококк S. cremoris образует из сферических клеток длинные цепочки, неактивный кислотообразователь, используют при сквашивании сливок в производстве сметаны.
Ацидофильная палочка Lactobacillus acidophilus образуют длинные цепочки из палочковидных клеток, при сквашивании накапливает до 2,2% молочной кислоты и антибиотические вещества, активные в отношении возбудителей кишечных заболеваний. На основе их готовят медицинские биопрепараты для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний с/х животных.
Молочно-кислая палочки L. plantatum имеют сцеплённые попарно или в цепочки клетки. Возбудители брожения при квашении овощей и силосовании кормов. L. brevis сбраживают сахара при квашении капусты, огурцов, образуя кислоты, этанол, CO2.
Бесспоровые, неподвижные, грам+ палочки рода Propionibacterium семейства Propionibacteriaceae – возбудители пропионовокислого брожения, вызывают превращение сахара или молочной кислоты и её солей в пропионовую и уксусную кислоту.
3C6H12O6→4CH3CH2COOH+2CH3COOH+2CO2+2H2O
Пропионово-кислое брожение лежит в основе созревания сычужных сыров. Некоторые виды пропионово-кислых бактерий используют для получения витамина B12.
Спорообразующие бактерии семейства Bacilloceae рода Clostridium являются возбудителями масляно-кислого брожения, превращая сахара в масляную кислоту
C6H12O6 → CH3(CH2)COOH+2CO2+2H2
Масляная кислота
Места обитания – почва, илистые отложения водоёмов, скопления разлагающихся органических остатков, пищевые продукты.
Эти м/о применяют при производстве масляной кислоты, обладающей неприятным запахом, в отличии от её эфиров:
Метиловый эфир – яблочный запах;
Этиловый – грушевый;
Амиловый – ананасовый.
Их используют как ароматизаторы.
Масляно-кислые бактерии могут вызывать порчу продовольственного сырья и продуктов: вспучивание сыров, прогоркание молока, масла, бомбаж консервов, гибель картофеля и овощей. Образующаяся масляная кислота придаёт острый прогорклый вкус, резкий неприятный запах.
Уксусно-кислые бактерии – бесспоровые грам- палочки с полярными жгутиками, относятся к роду Gluconobacter (Acetomonas); образуют из этанола уксусную кислоту
CH3CH2OH+O2→CH3COOH+H2O
Палочки рода Acetobacter – перитрихи, способны окислять уксусную кислоту до CO2 и H2O.
Уксусно-кислым бактериям присуща изменчивость формы, в неблагоприятных условиях приобретают форму толстых длинных нитей, иногда раздутых. Уксусно-кислые бактерии широко распространены на поверхности растений, их плодах, в квашеных овощах.
Процесс окисления этанола до уксусной кислоты лежит в основе получения уксуса. Самопроизвольное развитие уксусно-кислых бактерий в вине, пиве, квасе приводит к их порче – прокисанию, помутнению. Эти бактерии на поверхности жидкостей образуют сухие морщинистые пленки, островки или кольцо у стенок сосуда.
Распространённый вид порчи – гниение – процесс глубокого разложения белковых веществ микроорганизмами. Наиболее активными возбудителями гнилостных процессов являются бактерии.
Сенная и картофельная палочка Bacillus subtilis - аэробная грам+ спорообразующая палочка. Споры термоустойчивые овальные. Клетки чувствительны к кислой среде и повышенному содержанию NaCl.
Бактерии рода Pseudomonus – аэробные подвижные палочки с полярными жгутиками, не образуют спор, грам-. Некоторые виды синтезируют пигменты, их называют флуоресцирующие псевдомонасы, есть холодоустойчивые, вызывают порчу белковых продуктов в холодильниках. Возбудители бактериозов культурных растений.
Спорообразующие палочки рода Clostridium разлагают белки с образованием большого количества газа NH3, H2S, кислоты, особенно опасны для консервов. Тяжёлые пищевые отравления вызывает токсин крупных подвижных грам+ палочек Clostridium botulinum. Споры придают вид ракетки. Экзотоксин этих бактерий поражает центральную нервную и сердечно-сосудистую систему (признаки - расстройство зрения, речи, параличи, дыхательная недостаточность).
Большое значение в почвообразовании играют нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующиебактерии. В основном это неспоробразующие клетк. Их выращивают в искусственных условиях и вносят в виде землеудобрительных препаратов.
Бактерии используют в производстве гидролитических ферментов, аминокислот для пищевых производств.
Среди бактерий особо надо выделить возбудителей пищевых инфекций и пищевых отравлений. Пищевые инфекции вызывают патогенные бактерии, присутствующие в пище, воде. Кишечные инфекции – холера – холерный вирион;
Брюшной тиф, дизентерия – Бактрии семейства Enterobacteriaceae;
Брюшной тиф – рода Salmonella;
Дизентерия – рода Shigella.
Пищевые инфекции, передаваемые от животных:
Бруцеллёз – возбудители бруцеллы (кокки, грам-). Поражает КРС, МРС, крыс.
Заражения через молочные продукты, при контакте с животными, при разделке туш. В пищевых продуктах – масле, сыре, замороженном мясе – в течение неск. месяцев. Клетки содержат эндотоксин.
Туберкулёз – миксобактерии рода Micobacterium; Сибирская язва – Bacillus antracis; сальмонелёз – бактерии рода Salmonella.