Влияние кислорода на микроорганизмы

Министерство  образования РФ по РТ

Казанский Государственный  Технологический  Университет 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа по дисциплине: «Микробиология» 
 
 
 
 
 
 

Выполнила студентка  
4 курса 
заочного отделения ФПТ 
специальность:

«Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»

группы 615331 
Мальченко А.С. 
 
 
 
 
 

Казань 2009

1 вопрос.Влияние  кислорода на микроорганизмы.

Атмосферный воздух содержит-78% азота, 20% кислорода и 0,03—0,09% углекислого газа. Углекислота и  азот воздуха могут быть использованы только аутотрофами. Кислород же играет важную роль в метаболизме (обмене веществ), дыхании и получении энергии большинства видов бактерий.

Дыхание (или  биологическое окисление) — это  сложный процесс, который сопровождается выделением энергии, необходимой микроорганизмам для синтеза различных органических соединений. Бактерии, как и высшие животные, для дыхания используют кислород. Однако Л. Пастером было доказано существование таких бактерий, для которых наличие свободного кислорода является губительным, энергия, необходимая для жизнедеятельности, получается ими в процессе брожения.

Все бактерии по типу дыхания подразделяются на облигатные аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы.

Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии  в атмосфере 20% кислорода (микобактерии туберкулеза), содержат ферменты, с помощью которых осуществляется перенос водорода от окисляемого субстрата к кислороду воздуха.

Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем  количестве кислорода, и его высокая  концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиноисцеты, бруцеллы, лептоспиры).

Факультативные  анаэробы могут размножаться как  в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов — возбудители  брюшного тифа, паратифов, кишечная палочка).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие  молекулярного кислорода является губительным (клостри-дии столбняка, ботулизма).

Аэробные бактерии в процессе дыхания окисляют различные  органические вещества (углеводы, белки, жиры, спирты, органические кислоты и пр.).

Дыхание у анаэробов  происходит путем ферментации субстрата  с образованием небольшого количества энергии. Процессы разложения органических веществ в безкислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют брожением. В зависимости от участия определенных механизмов различают следующие виды брожения: спиртовое, осуществляемое дрожжами, молочно-кислое, вызываемое мол очно-кислыми бактериями, масляно-кислое и пр.

С выделением большого количества тепла при дыхании некоторых микроорганизмов связаны процессы самовозгорания торфа, навоза, влажного сена и хлопка. 

2 вопрос. Микроорганизмы  плодов и овощей

Микробиологические  изменения - это изменения вещества, вызванные плесенью, дрожжевыми грибками и бактериями, которые растут за счет питательных веществ фруктов и овощей. Действие этих микроорганизмов по большей части основано на глубоком разложении сырья и продуктов, с которыми они входят в контакт. Продолжение их хранения тогда зависит от того, в какой мере удастся уберечь их вещество от нежелательных микробиологических изменений. Это проявляется обычно в изменении окраски, вкуса, запаха и консистенции фруктов и овощей. Последствия глубокого разложения продуктов сочетается с существенной утратой питательных веществ и с выраженными изменениями внешних свойств. 
Микроорганизмы, которые способствуют действительному разложению продуктов, обычно легко обнаруживаются, отличаются значительной приспособляемостью и в благоприятных условиях очень быстро размножаются. Одна их клетка производит все основные жизненные функции, т.е. принимает пищу, выбрасывает продукты своей жизнедеятельности, размножается, реагирует на внешние сигналы и способна изменить окружающие вещества, за счет которых она растет. Эти изменения в действительности способны разлагать органическую материю фруктов и овощей и это бывает необязательно неблагоприятным (например, спиртовое брожение). 
С ботанической точки зрения эти микробы можно разделить на бактерии и грибки. С практической точки зрения, конечно, необходимо рассмотреть их разновидности по отношению к условиям жизненной среды. По требованиям к температуре различаются микробы: 
а) психрофильные = хладолюбивые, 
оптимальная температура вегетации 15 oC, диапазон от -10 до +30 oC; 
в) мезофильные, 
оптимальная температура вегетации 37 oC, так называемая температура человеческого тела, диапазон от 10 до 50 oC; 
с) термофильные = теплолюбивые, 
оптимальная температура вегетации 50 oC, диапазон от 30 до 80 oC. 
По способности переносить высокую температуру микробы подразделяются на: 
а) термолабильные - чувствительные к температуре и малым изменениям температуры; 
в) терморезистивные - устойчивые к высокой температуре. 
По потребности в кислороде воздуха различаются микробы: 
а) аэробные - способные расти в среде, содержащей кислород, освобожденный из растительных тканей или освобожденный биохимическим путем; 
в) анаэробные - не требующие кислорода; 
с) условно аэробные - могут расти в среде как с большим, так и с очень малым содержанием кислорода. 
По способности создавать споры, т.е. образования, возникающие внутри клеток некоторых бактерий, различаются: 
а) спороносные; 
в) неспороносные. 
Споры очень выносливы и могут находиться долгое время в условиях, неподходящих для жизни. Споры переносят нагрев до 100 oC, некоторые выдерживают нагрев до 120 oC в течение 22 минут, но плохо переносят кислую среду. Бактерии без спор выдерживают нагрев до 70 oC и среду малокислую и некислую. Эти свойства используются на практике при консервировании, когда при практической пастеризации продуктов температура достигает 100 oC. 
С гигиеническо-эпидемиологической точки зрения различаются микроорганизмы: 
а) патогенные = болезнетворные; 
в) непатогенные = не болезнетворные; 
с) условно патогенные = условно болезнетворные. 
С точки зрения технологии консервирования различаются три группы микроорганизмов, которые подразделяются в соответствии с биологической систематикой. 
Бактерии

Бактерии - это  одноклеточные микроорганизмы, которые  из всех трех названных групп наименьшие. Они бывают шаровидными, палочковидными и спиральными. При нормальных окружающих условиях происходит множество делений  клеток. Отличительной особенностью некоторых видов является способность создавать споры. Аэробные и анаэробные бактерии создают неисчислимые колонии микроорганизмов.

      Фитопатогенные  бактерии относятся к родам: Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Corynebacterium, Pectobacterium, Rhisobium (табл. 1). Вирусы вызывают более 20% болезней растений. Большинство фитопатогенных вирусов относится к семейству Reoviridae, родам Phytoreovirus, Fijvirus.

       
Дрожжи

      Это одноклеточные микроорганизмы с  точки зрения ботаники принадлежат  к грибкам. Имеют различную форму, преимущественно круглую, овальную, эллиптическую, гроздевидную или нитевидную. Размножаются почкованием, реже делением. При неблагоприятных условиях могут создавать и споры, но со значительно меньшей выносливостью, чем бактерии. Являются явно аэробными, но в некоторых случаях бывают и условно аэробными. Дрожжи очень требовательны к условиям развития. Кроме источника энергии, чаще всего сахара, требуют в достаточном количестве азота и минеральных веществ. Далее требуют кислой среды с присутствием некоторых органических веществ, которые действуют как стимуляторы роста.

 
Плесень

Плесень - это  одноклеточные и многоклеточные грибы, которые создают воронковидные  или трубчато-видные нити, так называемые гифы. Разветвление и взаимное переплетение гифов создает характерную, видимую невооруженным глазом грибницу (мицелий). Над грибницей вырастают плодовые тела со спорами, которые легко разносятся вокруг. Плодовое тело придает плесневым наростам характерную окраску. Размножение половое и бесполое. В редких случаях бывают совершенно аэробными. По условиям жизни бывают очень неприхотливы, часто хватает и очень незначительного количества питательных веществ и очень хорошо приспосабливаются к различным субстратам.

      Из  фитопатогенных грибов следует отметить два класса – аскомицеты (Ascomycetes), и несовершенные грибы (Fungi imperfecti). 

3 вопрос. Маслянокислое  брожение.

Брожение известно людям с незапамятных времен. Тысячелетиями  человек пользовался спиртовым  брожением при изготовлении вина. Еще раньше было известно о молочнокислом брожении. Люди употребляли в пищу молочные продукты, готовили сыры. При этом они не подозревали, что эти процессы происходят с помощью микроорганизмов. Термин «брожение» был введен голландским алхимиком Ван Хельмонтом в XVII в. для процессов, идущих с выделением газов (fermentatio — кипение). Затем в XIX в. основоположник современной микробиологии Луи Пастер показал, что брожение является результатом жизнедеятельности микробов, и установил, что различные брожения вызываются разными микроорганизмами. 

Маслянокислое брожение - это процесс превращения сахара маслянокислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода. 
. 
С Н О - СН СН СН СООН +2СО2 + 2Н

МАСЛЯНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ, осуществляют маслянокислое брожение, относятся к анаэробным спорообразующим грамположительным клостридиям. Открыты в 1861 г. Л. Пастером. Сбраживают моно– и полисахариды. Ряд клостридий вызывают брожение пуринов, аминокислот, целлюлозы. Широко распространены в почве и илах, разлагают огромные количества органики. Некоторые виды фиксируют азот. Вызывают порчу продуктов. К клостридиям близки ацетонобутиловые бактерии, сбраживающие углеводы до ацетона (применяют для промышленного получения этих продуктов).

Признаки. Род Clostridiumотносится к семейству  Bacillaceae. Как и другие представители этого семейства (Bacillus, Sporolactobacillus, Sporosarcina), клостридии грамм-положительны. Благодаря перитрихально расположенным жгутикам они очень подвижны. Вегетативные клетки палочковидные, однако форма их может изменятся в зависимости от условий среды. Споры терморезистентны.

Физиологически  клостридии отличаются резко выраженным бродильным типом метаболизма, а  также чувствительностью к кислороду: они растуь только в анаэробных условиях. Однако существуют, по-видимому, все переходные формы- от строго анаэробных видов(C. kluyveri) до почти аэротолерантных(C. acetobutylicum). Подобно другим представителям Bacillaceae, клостридии способны расти только при нейтральной (или щелочной ) реакции среды. Поэтому их рост, часто нежелательный, может быть полностью подавлен при подкислении ( например, в квашеной капусте, силосе, фруктовых консервах, сырых колбасах).

Биохимия  брожения и его  продукты. При брожении образуются в разных соотношениях кислоты (масляная, уксусная, молочная), спирты (бутанол, этанол, 2-пропанол), а также ацетон и газообразные продукты (Н2 и СО2). Клостридии расщепляют глюкозу по фруктозобифосфатному пути. Водород, освобождающийся при дегидрировании глицеральдегидрофосфата, переносится как правило, на органические кислоты или кетоны, образуемые из пирувата или ацетил-СоА. Прототипом брожения, осуществляемого клостридиями, можно считать сбраживание глюкозы Clostridium butiricum и С. Acetobutilicum; при этом образуются бутират, ацетат, бутанол, этанол, ацетон, 2-пропанол, СО2 и Н2. выход продуктов варьируется в зависимости от условий.

Маслянокислое брожение применяют для производства масляной кислоты. При биохимическом  производстве масляной кислоты сырьем служат дешевые сахаро или хроммолокосодержащие вещества. Брожение ведут при 40 С в присутствии мела для нейтрализации.

Маслянокислое брожение происходит в природных  условиях в гигантских масштабах: на дне болот, в заболоченных почвах, илах и всех тех местах, куда ограничен  доступ кислорода. Благодаря деятельности маслянокислых бактерий разлагаются огромные количества органического вещества.

Масляная кислота- бесцветная жидкость, с неприятным резким запахом. В слабых растворах  обладает спец. сырным запахом. 
 
 

Список  использованной литературы

1. Г. Шлегель  «Общая микробиология» под ред. Е.Н.Кондратьевой.
2. Е.Г. Инешина, Н.И Хамнаева, С.В. Гомбоева «Техническая микробиология»
3. Богданов и др. «Техническая микробиология пищевых продуктов».