Уксуснокислое брожение: характеристика возбудителей, химизм, практическое значение. Уксуснокислые бактерии-возбудители порчи пищевых пр

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ 3

1.  Уксусное  брожение 4

      1.1 Понятие, химизм

      1.2 Характеристика возбудителей

      1.3 Практическое значение

      1.4 Уксусные бактерии - возбудители  порчи пищевых продуктов

2.  Концентрация  растворенных веществ и осмотическое  давление среды 5

      2.1 Понятие

      2.2 Влияние на жизнедеятельность  микроорганизмов

3.  Тургор, плазмолиз и плазмоптис 9

      3.1 Понятие

      3.2 Практическое значение, использование  в практике хранения 

            пищевых продуктов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ                                                   14 

ВВЕДЕНИЕ  

     Целью контрольной работы является ознакомление с научными представлениями об основных биологических свойствах уксуснокислых бактерий, а также рассмотрение понятий некоторых характеристик среды, в которой живут микроорганизмы и обозначить их практическое значение в ходе производства и хранения продуктов.

     Для достижения цели были поставлены следующие  задачи:

а) дать определения основных понятий;

б) изучить  химизм;

в) раскрыть практическое значение.

     Изучение характерных особенностей уксуснокислых бактерий, уксусного брожения, вызываемого ими, а также условий среды, необходимых для развития микроорганизмов, поможет использовать на практике научно-обоснованные режимы обработки пищевого сырья, хранения пищевых продуктов, профилактики пищевых инфекций и отравлений.

      При написании работы материалами исследования стали, прежде всего, исследования ученых, изложенные в учебниках по микробиологии, монографии авторов, учебные пособия, журнальные статьи.  

     1.  Уксусное брожение 

         

1. Понятие, химизм

 

     Уксусно-кислое брожение представляет собой процесс превращения этилового спирта при участии кислорода в уксусную кислоту.

     Процесс уксусно-кислого брожения протекает в два этапа. Сначала этиловый спирт окисляется до уксусного альдегида:

     C2H6O + О = Н2О + С2H4О (альдегид);

     а затем уксусный, альдегид в результате дальнейшего окисления превращается в уксусную кислоту:

     С2H4О + О = С2Н4O2 (уксусная кислота).

     Если  оставить на воздухе сосуд со слабым спиртовым раствором, например, пивом, вином и т. п., то по прошествии некоторого времени на поверхности жидкости появляется пленка, спирт исчезает и накапливается уксусная кислота. Появившаяся пленка и есть возбудительница уксусного брожения. Первое исследование, предпринятое для выяснения вопроса о природе этой пленки, принадлежит Персону (1822 г.), также исследовали это явление известный немецкие биологи Фридрих Кютцинг, Майер, датский ученый Ганзен и другие.

 

2. Характеристика  возбудителей

 

      Вызывают процесс уксусного брожения уксуснокислые бактерии, они достаточно широко распространены в природе, встречаются на растениях, ягодах, фруктах, часто совместно с дрожжами в квашеных овощах, в почве, в меде, вине, пиве, на зерне и даже на пчелах. Оптимальная температура развития +20 ^о…+34 ^оС.

     Уксуснокислые бактерии представляют собой слабоподвижные или неподвижные бесспоровые палочки; отличаются высокой степенью устойчивости к кислотам, некоторые способны проявлять жизнедеятельность при содержании в среде до 7—11 % уксусной кислоты; нуждаются в питательных средах сложного состава.

     Важными представителями этой группы являются уксусная палочка, способная накапливать в среде до 6 % кислоты, орлеанская уксусно-кислая палочка, накапливающая до 9,5 % кислоты и хорошо развивающаяся на слабом вине, а потому использующаяся для промышленного получения винного уксуса, а также палочка Шютценбаха, которая образует сплошную поверхностную пленку и накапливает до 11,5% уксусной кислоты. 

     Для промышленного получения пищевого уксуса слабый спиртовой раствор  сбраживают чистыми культурами в условиях с принудительной аэрацией. Процесс отбора готовой продукции (столового уксуса) ведется непрерывно. Реже пользуются старинным способом сбраживания в открытых чанах разбавленного столового вина для получения так называемого винного уксуса. Уксусно-кислые бактерии способны сбраживать не только этиловый спирт, но и другие первичные спирты, превращая их в соответствующие кислоты. Они могут также окислять вторичные спирты в кетоны. Например, молочная кислота окисляется в пиро-виноградную, являющуюся кетонокислотой, по схеме Попадая на различные товары, уксусно-кислые бактерии могут вызывать их порчу — скисание вина, пива. Они являются вредителями спиртового, дрожжевого, хлебопекарного и других производств.

     В. Н. Азаров "Основы микробиологии  и санитарии"

     → Л. В. Мармузова "Основы микробиологии, санитарии и гигиены производства хлебо-булочных и мучных изделий кнодитерских изделий”

     → Ю. И. Окорокова “Гигиена питания”

 

     

     , который вполне правильно указал, что эта пленка образована  растительным организмом — Mycoderma (так он его назвал), отнесенным им к грибам. Роли этого организма в образовании уксусной кислоты из спирта Персон не касается. В 1837 г. Кютцинг нашел, что эта пленка состоит из маленьких клеточек, соединенных в цепочки; организм, ее образующий (Ulvina aceti), по мнению Кютцинга, принадлежит к классу водорослей. Вследствие жизнедеятельности Ulvina aceti и происходит превращение спирта в уксусную кислоту. Но, по мнению Либиха, микроорганизмы в появлении уксусной кислоты не играют совершенно никакой роли и пленка, которой Персон и Кютцинг приписывали растительное происхождение, на самом деле, по Либиху, бесструктурное белковое образование, которое только благодаря своей пористости как бы переносит кислород из воздуха на спирт и тем окисляет его, так что роль пленки совершенно подобна роли платиновой черни. Пастер (1868) исследовал Уксусное брожение* брожение более подробно. Пленка, по его мнению, состоит из особого микроскопического организма Mycoderma, который, однако, отнести к бактериям Пастер не решился. Этот организм окисляет спирт в уксусную кислоту и даже, в случае недостатка спирта, Уксусное брожение* кислоту в углекислоту и воду. Позднее в 1883 г. v. Книрим и Ад. Майер, сравнив действие платиновой черни и пленки Mycoderma при образовании уксусной кислоты из спирта, вполне установили, что их действие по существу совершенно различно и лишь конечные результаты одинаковы: в то время как платиновая чернь окисляет даже концентрированный спирт, Mycoderma способна окислить его самое большее в 14% растворе; наиболее благоприятная температура для Mycoderma 35°С и уже выше 40°С действие ее прекращается, платиновая же чернь действует и при темп. накаливания. Цопф отнес, на основании морфологических признаков, организм Mycoderma aceti к бактериям.

     Благодаря работам датского ученого Ганзена (Hansen) удалось установить, что в действительности существует несколько бактерий, способных окислять спирт в уксусную кислоту.

     Сам Ганзен различал три вида: Bacterium aceti, Bacterium Pasteurianum и B.K ü tzuigianum. Позднее Броун описал под названием В. aceti (отличающейся от B. aceti Hansen'a) и В. xylinum еще двух возбудителей Уксусное брожения; число их впоследствии еще увеличилось, и в настоящее время, кроме указанных пяти видов, известны еще следующие уксусн. бактерии: В. охуdans, В. асеtosum, В. асеtigenum, В. industriam, B. ascendens, Termobacterium aceti и, кроме того, выделенный Лафаром особый вид дрожжей.

     Изученные Ганзеном В. aceti, В. Pasteurianum и В. K ü tzingianum представляют довольно ясно отличимые друг от друга виды. Так, пленка на поверхности бродящей жидкости у В. aceti как бы влажная и гладкая, у В. Pasteurianum, наоборот, сухая и складчатая, у В. K ü tzingianum в общем похожа на пленку В. aceti, но при росте она приподнимается над жидкостью и как бы взлезает на стенки сосуда. Колонии на желатине у них тоже весьма различны. Под микроскопом различия не менее заметны: у В. K ü tzingianum клетки, главным образом, отделены друг от друга, и клеток, соединенных в цепочки, очень мало, у остальных видов — наоборот (см. фиг. 1—3). Далее, клетки В. Pasteurianum и В. K ü tzingianum от действия йода синеют, тогда как у В. aceti остаются без изменения; синюю окраску от йода принимает, по-видимому, не пленка, которая окрашивается в желтый цвет, но слизь, окружающая бактерии. Оболочка уксусных бактерий состоит, однако, не из целлюлозы, чем и отличаются перечисленные бактерии от В. xylinum, или, как называют его в Англии, — vinegar plant.

     В. xylinum образует замечательно толстые пленки — зооглеи, достигающие толщины в 25 мм. При действии на эту пленку йода и серной кислоты появляется голубое окрашивание, что указывает на присутствие целлюлозы, другие реакции это вполне подтверждают. На основании химического анализа видно, что состав В. xylinum следующий: углерода 44,26, водорода 6,26, кислорода 49,49.

     Исследования  Ганзена показали, что нижняя граница, при которой происходит рост для B. aceti = 3 — 5°С, для В. Pasteurianum = 5 — 6°С, для В. K ü tzingianum = 6 — 7° С; верхняя граница лежит около 42°С, а наиболее благоприятная при 34°С. Если Bacterium Pasteurianum развивается на двойном пиве (Doppelbier) при температуре 5 — 34°С, то она образует обыкновенные цепочки, состоящие из коротеньких палочек; если же часть пленки, состоящей из таких палочек, перенести в свежий питательный раствор и поставить его в термостат при температуре 40 — 40,5°С, то форма клеток заметно изменяется. Уже через 8 — 9 час. заходят вместо цепочек длинные нити до 40 μ, а цепочки из коротеньких члеников постепенно исчезают, через 24 часа от начала опыта можно найти только длинные нити, из которых некоторые достигают 200 μ (см. фиг. 5).

     Если  эти длинные нити оставить снова  при темп. в 34°С, то на них можно заметить появление вздутий, одновременно на нитях начинают появляться коротенькие членики, и, наконец, нити распадаются на множество отдельных клеток незначительной величины, а вздутые клетки постепенно растворяются (см. фиг. 4).

     Подобную  зависимость от температуры можно  наблюдать и у других уксусных бактерий. Уксусное брожение* брожение является типичным примером так наз. окислительного брожения, причем окислительная функция тесно связана здесь с живой плазмой уксусных бактерий. До сих пор еще не указано на существование специфического фермента уксусных бактерий, но весьма вероятно, что, с расширением наших сведений об этом процессе, удастся найти особый, присущий уксусным бактериям, оксидаз. Весьма близким Уксусное брожение* брожению является процесс окисления при помощи микроорганизмов (по Betrand, вероятно, идентичных В. xylinum) шестиатомного спирта сорбита в сорбозу, а равно и многих других многоатомных спиртов (маннита, а также глицерина и т. д.). 

     Ср. Liebig, "Jonrn. f. pr. Chemie", N. F., I, 35, стр. 312); Pasteur, "Etudes sur le vinaigre" (1868); K ü tzing, "Journal f. pr. Chemie" (XI, стр. 390); Mayer u. Knierim, "Landw. Versuchstat." (XVI); Lafar, "Centr. f ü r Bakteriologie" (XIII, 1893); кроме того, сведения об Уксусное брожение* брожения можно найти в Lafar, "Technische Mykologie" (I, 1897; готовится русский перевод с дополнениями); Sch ü tzenherger, "Les fermentations" (1896). 

     Б. Исаченко.

     Брожение  является важным в хозяйственном  отношении, так как позволяет  получать в больших количествах  из доступных субстратов уксусную кислоту  — вещество, широко используемое в  пищевой, текстильной и других отраслях промышленности.

     Процесс используется для получения столового  уксуса, винного уксуса, сорбозы, кроме того, в лабораторных условиях получают радиоактивные препараты и редкие сахара. Микроорганизмы этой группы могут вызывать порчу вин, пива, безалкогольных напитков, меда и косметических средств.  

     Помещение пищевых продуктов в уксус  или в содержащие его растворы относится к старейшим способам консервирования. За 5 тысяч лет до Рождества Христова на Востоке был  известен уксус из пальмового вина. Уксус в Древнем Риме использовали и как приправу, и для консервирования (самостоятельно либо в смеси с  солью, вином или мёдом). До начала средних веков уксус изготавливали  исключительно в домашнем хозяйстве, сбраживая на воздухе спиртосодержащие жидкости (прежде всего, вино) уксуснокислыми бактериями. Промышленное производство уксуса началось в XIV веке во Франции по орлеанскому способу. Уксусная кислота занимает прочное место в консервировании пищевых продуктов, причём в некоторых странах большее значение имеет не уксус, полученный брожением, а синтетическая уксусная кислота. 

     Товарные  формы, производные 

     Уксусная  кислота для консервирования  пищевых продуктов поступает  в продажу в виде уксуса и уксусной эссенции. Первый представляет собой 5-10%-й, а вторая — 25-80%-й водный раствор  уксусной кислоты. В зависимости  от сырья различают винный, фруктовый, пивной, солодовый, спиртовой и другие виды уксуса, а также синтетическую  уксусную кислоту. Уксус для домашнего  использования получают или брожением, или разбавлением синтетической  уксусной кислоты, или смешением  уксусной кислоты, полученной брожением, с синтетической уксусной кислотой. Винный уксус, поступающий в продажу  в Германии, обычно представляет собой  смесь винного и спиртового уксуса в соотношении 1:4.