Лекции по микробиологии и биотехнологии

Подождите немного. Документ загружается.

СНзСОСООН + НАД Н2- СНзСНОНСООН

Превращение глюкозы гетероферментативными бактериями происходит

по-иному. Отсутствие у них фермента адьдолазы меняет начальный путь

превращения глюкозы. После фосфорилирования гексоза окисляется

(отщепляется водород) и декарбоксилируется (отщепляется углекислый газ),

превращаясь в пентозофосфат. Пентозофосфат при участии фермента

фосфокеталазы расщепляется на фосфоглицериновый альдегид.

Фосфорглицериновый альдегид превращается в пировиноградную кислоту,

которая восстанавливается в молочную.

Гексоза ----пентофасфат----фосфоглицериновый альдегид----пируват---

молочная кислота

Возбудители молочнокислого брожения- молочнокислые бактерии имеют

круглую палочковидную форму. Все молочнокислые бактерии неподвижны, не

образую спор, грамположительные факультативные анаэробы. Они

требовательны к составу питательный среды и хорошо развиваются только при

наличии полного набора аминокислот и витаминов В1, В6, РР. По отношению к

температуре молочнокислые бактерии разделяются на мезофильные- с мах

температурой роста-25-35 С и термофильные с оптимум около 4-45 С.

Некоторые бактерии способны к слезообразованию. В питательной среде они

снижают рН ниже 5 и тем самым подавляют рост других анаэробных бактерий,

которые не могут развиваться в кислой среде.

В природных условиях молочнокислые бактерии встречаются

на различных растениях, в почве, на пищевых продуктах, в кишечнике

человека.

Наиболее важными в техническом отношении из молочнокислых бактерий

являются:

1. Молочнокислый стрептококк ( Streptococcus lactis) , относится к

гомоферментативным молочнокислым бактериям, находится почти во всех

молочных продуктах, является основной частью микрофлоры простокваш.

Является факультативным анаэробом, имеет овальную форму, окрашивается по

Грамму положительно, спор и капсул не образует. соединен попарно,

развивается при температуре 30-35 С, свертывается через 10-12 часов. Широко

используют для изготовления кисломолочных продуктов, масла, сыра.

Молочнокислый стрептококк обладает антимикробным действием, образует

антибиотики-низины, устойчивые к высокой температуре и задерживающие

рост многих грамположительных микробов, в том числе и патогенных.

2. Сливочный стрептококк (Str. Cremoris) представляет собой длинные

цепочки сферических клеток. Оптимальная температура роста 25 С,

минимальная- до 10 С. Используется в заквасках вместе с молочнокислым

стрептококком для изготовления сметаны, масла, сыров.

3. Ацидофильная палочка (Lactobact. Acidophilus) термофильная бактерия.

Температурный оптимум роста 37-40 С. В молоке способна накапливать до

2,2% кислоты. Вырабатывает антибиотические свойства, активна к

возбудителям кишечных заболеваний. Является постоянным обитателем

желудочно-кишечного тракта животных. Впервые она была обнаружена в

фекалиях ребенка.э

4. К гетероферментативным молочнокислым бактериям относятся

молочнокислые стрептококки.

Ароматобразующие ( Str. Citrovorus, Str. Diacetilactis) придают кисло-

молочным продуктам приятные вкус и аромат. Для приготовления кисло-

молочных продуктов ароматобразующие стрептоккоки соединяют с

гомоферментативными-молочнокислым и сливочным.

Использование молочнокислого брожения

Молочнокислое брожение находится в основе силосования кормов, для

этого применяют листья сахарной свеклы, кукурузу, люцерну. Растительную

массу прессуют, добавляют к ней мелассу, чтобы повысить соотношение С/N и

какую нибудь органическую кислоту. Большое значение малочнокислые

бактерии имеют при квашения овощей, плодов ягод. Эти процессы протекают

за счет естественных микроорганизмов, находящихся в заквашиваемом

объекте. В мелко нарезанной, посыпанной солью и спрессованной

белокачанной капусте при исключении доступа воздуха начинается спонтанное

молочнокислое брожение.

Молочную кислоту используют в консервной, кондитерской

промышленности, при изготовлении безалкогольных напитков.

Получение органических кислот ( маслянокислое брожение)

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 +2СО

+ 2Н

Кроме основных продуктов брожения получаются и побочные продукты -

бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт.

Как и при спиртовом брожении маслянокислое брожение претерпевает те

же превращения до образования пировиноградной кислоты. Затем

пировиноградная кислота декарбоксилируется с образованием углекислого газа

и уксусного альдегида. Далее в отличии от спиртовового брожения под

действием фермента карболигазы уксусный альдегид конденсируется и из 2

молекул уксусного альдегида образуется - ацетальдоль

СН СНОНСН СНО - СН СН СН СООН

Возбудители брожения- маслянокислые бактерии относятся к роду

Clostridium семейству Bacillaceae . Крупные, подвижные палочки, которые

образуют споры, грамположительные,. Споры термоустойчивы. Бактерии

строго анаэробны. Оптимальная температура развития бактерий 30-40С. Очень

чувствительны к кислотности среды, оптимум рН 6,9-7,3. При рН ниже 4,9

прекращают развиваться. Многие маслянокислые бактерии способны

сбраживать не только простые сахара, но и более сложные углеводы.

Постоянным местообитанием их является почва, илистые отложения на дне

водоемов.

В народном хозяйстве маслянокислое брожение часто приносит

значительный ущерб, вызывая массовую гибель овощей, вспучивание сыра,

порчу консервов, прогоркание молока.

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.

Масляная кислота- бесцветная жидкость, с неприятным резким запахом. В

слабых растворах обладает спец. сырным запахом.

Ацетонобутиловое брожение

Близким к маслянокислым брожению является ацетонобутиловое

брожение, в процессе которого образуется больше количество бутилового

спирта и ацетона, чем при обычном маслянокислом брожении. При этом

образуются этиловый спирт, масляная и уксусная кислота, выделяются водород

и углекислый газ.

Ацетонобутиловое брожение протекает в две фазы:

• кислотная, во время которой усиленно размножаются бактерии и в среде

накапливается масляная и уксусная кислоты.

• ацетонобутиловая, в течение которой кислотность уменьшается и

происходит усиленное накопление ацетона, бутилового и этилового спиртов.

И в зависимости от условий ведения процесса можно подавлять то первую,

то вторую фазу брожения. Возбудители ацетонобутилового брожения

представляют собой подвижные палочки, соединенные попарно. Они анаэробы,

образуют споры, сбраживают крахмал, но не сбраживают клетчатку. В

промышленности для производства ацетона и бутилового спирта применяют

крахмалистое сырье. После отгона ацетона и спиртов из отстающего отхода

(барда) используют для извлечения витамина В2, который продуцирует

ацетонобутиловые бактерии. Барда используется и для выращивания

метановых бактерий, которые синтезируют витамин В 12. Маслянокислые

бактерии в природе принимают участие в разрушение органические веществ

(углеводов, спиртов). В почве маслянокислое брожение происходит постоянно.

Получение пропионовой кислоты.

Пропионовокислое брожение характерно для пропионовых бактерий,

которые культивируются в средах, где глюкоза является источником углерода.

Из 3 молекул глюкозы образуется 4 молекулы пропионовой кислоты, 2

молекулы уксусной кислоты. 2 молекулы диоксида углерода и 2 молекулы

воды:

С Н О - СН СН СООН + 2СН СОСН + 2СО + 2Н О

Пропионовые бактерии представляют собой грамположительные,

бесспоровые, неподвижные палочки, подразделяемые на “кожные” и

“классические”. Кожные обитают на кожных покровах человека и в желудке

жвачных животных- они могут быть причиной определенных патологических

процессов. Классические пропионовые бактерии обитают в молоке и молочных

продуктах. Температура для них 37 С, анаэробы, но образуют каталазу,

перексидазу, фиксируют углекислый газ, молекулярный азот, нуждаются в

витаминах. Биосинтез кислоты проводят на достаточно простых средах, такого

состава: углевод-1, аммония сульфат, гидрофосфат калия, кобальта хлорид,

тиамин. Эти бактерии помимо сахаров и молочной кислоты способны,

сбраживать пировиноградную кислоту, глицерин. Они разлагают

аминокислоты, при этом выделяются жирные кислоты.

АЭРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ

К окислительным (аэробным) относятся вызываемые микроорганизмами

биохимические процессы, протекающие с участием кислорода воздуха.

Большинство аэробных микроорганизмов окисляют органические вещества в

процессе дыхания до С0

и Н

О. Однако некоторые окисляют их лишь частично.

Конечными продуктами такого неполного окисления чаще являются кислоты.

Поскольку эти продукты сходны с теми, которые образуются при брожениях,

некоторые процессы неполного окисления условно называют окислительными

брожениями.

Некоторые из этих окислительных процессов используют в промышленности.

Уксуснокислое брожение

Уксуснокислое брожение — это окисление бактериями этилового спирта в

уксусную кислоту:

СН

ОН + О

'=СН

СООН + Н

О.

Такое брожение было известно еще в глубокой древности. В оставленном на

воздухе сосуде с виноградным вином или пивом через день-два на поверхности

напитков появлялась сероватая пленка, они мутнели и прокисали.

Химизм уксуснокислого брожения.

При уксуснокислом брожении реакция окисления этилового спирта протекает в

две стадии: сначала образуется уксусный альдегид, который затем окисляется в

уксусную кислоту:

2СН

СН

ОН + О

-> 2СН

СНО + 2Н

О; 2СН

СНО + 0

-* 2СН

СООН.

Возбудителем уксуснокислого брожения является уксусный гриб (Mycoderma

aceti)

Уксуснокислые бактерии представляют собой грамотрицательные,

палочковидные, бесспоровые, строго аэробные организмы. Среди них есть под-

вижные и неподвижные бактерии. Оyи кислотоустойчивы, и некоторые могут

развиваться при рН среды до 3,2.

Уксуснокислые бактерии имеют родовое название Acetobacter.

В настоящее время описано около 20 видов этих бактерий, важнейшими из них

являются: A. aceti, A. pasteurianum, А. огleanense, A. xylinum, A. schutzenbachii. Эти

бактерии различаются размерами клеток, устойчивостью к спирту, способностью

накапливать в среде большее или меньшее количество уксусной кислоты и другими

признаками. Например, A aceti накапливает в среде до 6% уксусной кислоты, A.

orleanense — до 9,5%, A schutzenbachii — до 11,5%, a A xylinum — до 4,5%. A. aceti и

A schutzenbachii выдерживают довольно высокую концентрацию спирта —до 9—

11%, a A. xylinum — лишь 5—7%.

Оптимальная температура роста для различных уксуснокислых бактерий 20—35°

С. Некоторые из них способны синтезировать витамины В

, Bi

, однако многие

сами нуждаются в витаминах и прежде всего в пантотеновой кислоте.

Уксуснокислые бактерии часто встречаются в виде длинных нитей и многие

образуют пленки на поверхности субстрата. Например, для A. pasteurianum

характерна пленка сухая морщинистая, для A. xylinum— мощная, хрящевидная.

Некоторые бактерии сплошной пленки не образуют, а дают только островки ее на

поверхности жидкости или «кольцо» около стенок сосуда. Появление пленок

связано с ослизнением клеточных оболочек.

Уксуснокислым бактериям свойственна изменчивость формы клеток. В

неблагоприятных условиях развития бактерии приобретают необычную форму —

толстые длинные нити, иногда раздутые, уродливые клетки/

Уксуснокислые бактерии широко распространены в природе, они встречаются на

зрелых плодах, ягодах, в квашеных овощах, вине, пиве, квасе.

Практическое использование уксуснокислого брожения.

На уксуснокислом брожении основано промышленное получение

уксуса для пищевых целей. До настоящего времени еще сохранился старинный

«медленный» способ производства уксуса из вина. Подкисленное уксусом и

разбавленное водой вино наливают в открытые чаны (бочки) и вносят кусочки

пленки уксуснокислых бактерий A orleanense- Бактерии развиваются на

поверхности вина, окисляют спирт, и вино превращается в уксус. Процесс идет

очень медленно. Готовый уксус частично сливают из-под пленки и добавляют

новую порцию вина. Так одну и ту же пленку используют длительное время.

В промышленности для производства уксуса обычно применяют быстрый способ.

Окисление других спиртов и сахара уксуснокислыми бактериями. Уксуснокислые

бактерии могут окислять не только этиловый, но и другие одноатомные спирты,

например пропиловый в пропионовую кислоту, бутиловый — в масляную. Метило-

вый спирт и высшие одноатомные спирты эти бактерии не окисляют.

Некоторые уксуснокислые бактерии окисляют до соответствующих кислот сахара

альдозы, например глюкозу в глюко-новую кислоту:

2СН

ОН (СНОН)

СНО + О

-> 2СН

ОН (СНОН)

СООН,

Превращение глюкозы в глюконовую кислоту известно как глюко.новокислое

брожение. Глюконовая кислота применяется в медицине и ветеринарии.

В качестве возбудителей этого брожения используют уксуснокислые бактерии,

устойчивые к повышенному содержанию глюкозы и глюконовой кислоты. Кроме

уксуснокислых бактерий, глюконовую кислоту в глюкозосодержащих субстратах

образуют некоторые флуоресцирующие бактерии (например, Ps. fluores-cens) и

некоторые плесневые грибы из родов Aspergillus и Реnicillium, которые также

используются в промышленности.

Лимоннокислое брожение

Плесени в процессе дыхания также окисляют углеводы нередко не до СО

и Н

О,

поэтому в среде накапливаются продукты неполного окисления — различные

органические кислоты (щавелевая, янтарная, яблочная, лимонная и др.).

Образование грибами лимонной кислоты применяют в промышленности.

Лимоннокислым брожением называется окисление глюкозы грибами в лимонную

кислоту. Конечный результат брожения можно представить следующим суммарным

уравнением:

2С

+30

-> 2С

+ 4Н

Химизм образования лимонной кислоты из сахара до настоящего времени

окончательно не установлен. Большинство исследователей считает, что это

брожение до образования пировино-градной кислоты протекает, как и другие

брожения. Далее превращение пировиноградной кислоты в лимонную через ряд

кислот (уксусную, янтарную, фумаровую, яблочную, щевелево-уксусную) сходно с

превращениями в цикле Кребса.

Раньше лимонная кислота добывалась из цитрусовых плодов — лимонов и

апельсинов. Этот способ очень невыгоден, так как плоды содержат только 7—9%

лимонной кислоты.

В настоящее время ее получают главным образом путем брожения

. Технические

приемы биохимического получения лимонной кислоты в СССР были разработаны

В. С. Буткевичем и С. П. Костычевым.

Возбудителем брожения является гриб Aspergillus niger.

Основным сырьем служит меласса — черная патока. Раствор ее, содержащий

около 15% сахара, в который добавляют необходимые для гриба питательные

^вещества (в виде различных минеральных солей), наливают 'невысоким (8—12см)

слоем в плоские открытые сосуды (кюветы) и засевают спорами гриба. Кюветы

помещают в бродильные камеры, которые хорошо аэри-

Лимонную кислоту для технических целей получают путем переработки

отходов табака и махорки.

руются. Процесс продолжается 6—8 дней при температуре около 30° С. Гриб

развивается на поверхности сбраживаемой жидкости. Выход лимонной кислоты

достигает 60—70% израсходованного сахара. По окончании брожения раствор из-

под пленки гриба сливают. Лимонную кислоту выделяют из раствора и подвергают

очистке и кристаллизации. При отсутствии в растворе сахара эта кислота может

быть окислена грибом до более простых продуктов — щавелевой и уксусной кислот,

углекислого газа и воды.

Описанный «поверхностный метод» (гриб развивается на поверхности

сбраживаемого субстрата) получения лимонной кислоты заменяется в настоящее

время «глубинным методом», при котором мицелий гриба растет в закрытых чанах

(ферментаторах) в толще высокого слоя сбраживаемой жидкости, непрерывно

перемешиваемой и аэрируемой стерильным воздухом. Этот способ повышает

производительность труда, позволяет избежать заражения сбраживаемого субстрата

посторонними микроорганизмами, его легче автоматизировать и механизировать.

Лимонная кислота используется в кондитерской промышленности, производстве

безалкогольных напитков, сиропов, кулинарии и медицине.

ПРЕВРАЩЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ

Гнилостные процессы

В метаболизме микроорганизмов азотсодержащие вещества подвергаются

разнообразным превращениям. По внешнему сходству разные виды порчи пищевых

продуктов нередко называют гниением. Однако гниение — это процесс глубокого

разложения белковых веществ микроорганизмами.

Способность разрушать в той или иной степени белковые вещества свойственна

многим микроорганизмам. Некоторые разлагают непосредственно белки, другие

могут воздействовать только на более или менее простые продукты распада белковой

молекулы, например на пептиды, аминокислоты и др.

Разложение белков микроорганизмами связано с использованием их для синтеза

веществ тела, а также в качестве энергетического материала. Одни микроорганизмы

вызывают неглубокое расщепление белка, другие ведут более глубокий распад его и

образуют при этом более разнообразные продукты.

Химизм разложения белковых веществ. Гниение — сложный, многоступенчатый

биохимический процесс, характер которого и конечный результат зависят от

строения и состава разлагаемых белков, условий процесса и видов вызывающих его

микроорганизмов.

Белковые вещества не могут непосредственно поступать в клетки

микроорганизмов, поэтому использовать белки могут только те из них, которые

обладают протеолитическими ферментами экзопротеазами, выделяемыми клетками в

окружающую среду.

Процесс распада белков начинается с их гидролиза. Первичными продуктами

гидролиза являются пептоны и пептиды. Они расщепляются до аминокислот, которые

являются конечными продуктами гидролиза.

Такие белки, как нуклеопротеиды, под действием гнилостных микробов

расщепляются на белковый комплекс и нуклеиновые кислоты. Белки затем

разлагаются аналогично тому, как описано выше, а нуклеиновые кислоты

распадаются на фосфорную кислоту, углеводы и смесь азотсодержащих оснований.

Образующиеся в процессе распада белков различные аминокислоты используются

микроорганизмами или подвергаются ими дальнейшим изменениям, например

дезаминированию, в результате чего образуются аммиак

и разнообразные

органические соединения в соответствии с характером самих аминокислот и

ферментов микроорганизмов. Процесс дезаминирования может происходить

различными путями. Различают дезаминирование гидролитическое, окислительное

и восстановительное.

Гидролитическое дезаминирование сопровождается образованием оксикислот

и аммиака. Если при этом происходит и декарбоксилирование аминокислоты, то

образуются спирт, аммиак и углекислый газ:

RCHNH

COOH + Н

0 ~> RCHOHCOOH + NH

;

RCHNH

COOH + H

0 -+ RCH

OH + NH

+CO

При окислительном дезаминировании образуются кетокислоты и аммиак:

RCHNH

COOH +1/2 О

2 =

RCOCOOH + NH

При восстановительном дезаминировании образуются карбоновые кислоты и

аммиак:

RCHNH

COOH + 2H =RCH

COOH + NH

Из приведенных уравнений видно, что среди продуктов разложения аминокислот в

зависимости от строения их радикала (R) обнаруживаются различные органические

кислоты и спирты. Так, при разложении аминокислот жирного ряда могут накап-

ливаться муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная и другие кислоты,

пропиловый, бутиловый, амиловый и другие спирты. При разложении аминокислот

ароматического ряда промежуточными продуктами являются характерные продукты

гниения: фенол, крезол, скатол, индол — вещества, обладающие очень неприятным

запахом. При распаде аминокислот, содержащих серу, получается сероводород или его

производные — меркаптаны (например, метилмеркаптан CH

SH). Меркаптаны

обладают запахом тухлых яиц, который ощущается даже при ничтожно малых их

концентрациях.

Возбудители гниения.

Среди множества микроорганизмов, способных в той или иной мере разлагать

белки, особое значение имеют микроорганизмы, которые вызывают глубокий распад

белков — собственно гниение. Такие микроорганизмы принято называть

гнилостными. Из них наибольшее значение имеют бактерии. Гнилостные

бактерии могут быть спорообразующими и бесспоровыми, аэробными и

анаэробными. Многие из них мезофилы, но есть холодоустойчивые и термостойкие.

Большинство чувствительны к кислотности среды и повышенному содержанию в ней

NaCl. Многие способны к сбраживанию углеводов.

Наиболее распространенными и активными возбудителями гнилостных процессов

являются следующие: Вас. subtilis (сенная палочка) и Вас. mesentericus

(картофельная палочка) — аэробные, подвижные, спорообразующие бактерии

Клетки сенной палочки объединяются в более или менее длинные цепочки. Споры

этих бактерий отличаются высокой термоустойчивостью. Температурный оптимум

развития сенной палочки 37—50° С, максимум роста — около 60° С. Температурный

оптимум роста картофельной палочки 36—45°С, а максимум — около 50—55° С.

При рН 4,5—5 развитие этих бактерий прекращается. Вас. mesentericus обладает более

высокой амилоитической и протеолитической активностью, но менее энергично, чем

Вас. subtilis, сбраживает сахара.

Сенная и картофельная палочки помимо продуктов, богатых белками, портят пищу,

содержащую углеводы (кондитерские изделия, сахарные сиропы и др.), поражают

хлеб (преимущественно пшеничный), клубни картофеля. Вас. mesentericus вызывает

побурение мякоти косточковых плодов (абрикосов, персиков). Оба вида широко

распространены в природе и способны вырабатывать антибиотические вещества,

подавляющие развитие многих болезнетворных и сапрофитных бактерий.

Нитрификация

Процесс последовательного окисления аммиака до азотистой и азотной кислот

называется нитрификацией, а вызывающие его бактерии — нит рифицирующими.

Сущность этого процесса была раскрыта и изучена С. Н. Виноградским.

Работами С. Н. Виноградского установлено, что процесс нитрификации происходит

в две фазы, каждая из которых обусловлена деятельностью специфических аэробных

бактерий. Возбудители первой фазы — нитрозные бактерии — окисляют аммиак до

солей азотистой кислоты (нитритов). Возбудители второй фазы — нитратные

бактерии — окисляют соли азотистой кислоты в соли азотной кислоты (нитраты

Процесс нитрификации представляет собой яркий пример метабиоза, когда

одни микроорганизмы начинают развиваться после других на продуктах

жизнедеятельности первых.

Нитрифицирующие бактерии относятся к типичным хемосинтезирующим

автотрофам; они очень чувствительны к наличию в среде органических соединений.

Эти бактерии живут в почве, природных водах.

Очень важное значение имеют нитрификаторы в сельском хозяйстве.

Образующийся в почве при разложении белков аммиак, хотя и усваивается

растениями в виде аммонийных солей, но лучшим источником азотистого питания

для растений являются нитраты, которые и накапливаются в почве в результате

деятельности нитрифицирующих бактерий. Часто эти бактерии встречаются в

условиях, где жизнь на первый взгляд кажется невозможной, например на гранитах и

голых скалах. Здесь они участвуют в выветривании горных пород благодаря

разрушающему действию образуемой ими азотной кислоты. Развиваясь на

кирпичных стенах зданий, нитрифицирующие бактерии могут разрушать

кирпичную кладку. Немалая роль принадлежит им, по-видимому, и в разрушении

подводных частей бетонных сооружений.

Денитрификация

Процесс восстановления нитратов до молекулярного азота называется

денитрификацией, а бактерии, осуществляющие его, — денитри-

фицирующими.

Эти бактерии являются факультативными анаэробами. Нитраты они вос-

станавливают в анаэробных условиях, когда в процессе дыхания при окислении

органических веществ используют кислород нитратов в качестве акцептора водорода.

В аэробных условиях денитрификаторы обычно не восстанавливают нитраты, так как

в процессе дыхания используют свободный кислород. Большинство

денитрифицирующих бактерий имеют палочковидную форму, спор не образуют,

но есть и спороносные палочки, а также микрококки.

Денитрифицирующие бактерии широко распространены в природе, они встречаются

в почве, природных водах, навозе и т. д. Деятельность денитрифицирующих бактерий

может нанести большой ущерб плодородию почвы, особенно при плохой аэрации,

так как под их влиянием азот нитратов, усваиваемый растениями, переходит в

неиспользуемый ими свободный азот.

Известны и другие процессы восстановления нитратов. Многие сапрофитные

микроорганизмы (различные бактерии и грибы) обладают способностью

восстанавливать нитраты лишь до нитритов.

В пищевой промышленности восстановление микробами нитратов до нитритов

может происходить при изготовлении колбас, сосисок, ветчины. Розовая окраска таких

продуктов получается вследствие соединения нитрита с красящим веществом мяса

миоглобином. Для придания продукту розово-красного цвета в рассол добавляют

нитриты или нитраты. Нитраты сначала восстанавливаются находящимися в

продукте бактериями в нитриты, а последние вступают во взаимодействие с

миоглобином мясопродуктов.

Фиксация молекулярного азота

Некоторые бактерии способны фиксировать атмосферный (молекулярный) азот,

т. е. переводить его в связанное состояние. Они восстанавливают азот до аммиака;

часть его используется самими микроорганизмами, а часть выделяется в окружающую

среду.

Одни азотфиксирующие (азотусваивающие) бактерии живут свободно в почве и

воде; другие — в симбиотическом сожительстве с растениями, преимущественно

бобовыми. Бактерии поселяются в бородавчатых вздутиях — клубеньках корней этих

растений. Отсюда произошло и название этих бактерий — клубеньковые.

Энергию, необходимую для фиксации бактерии получают в процессе окисления

безазотистых органических соединений, которые они берут из клеток корней

растений.

Величина и форма клубеньковых бактерий значительно изменяются в зависимости

от их возраста и условий жизни. Молодые клетки — мелкие подвижные палочки —

не образуют спор. По мере развития клетки теряют жгутики, становятся

искривленными, утолщенными или ветвистыми; эти формы клубеньковых бактерий

называются бактероидами.

Среди свободно живущих азотфиксирующих бактерий наибольшее значение имеет

аэробная бактерия Azotobacter chroocaccum, имеющая форму слегка приплюснутых

кокков, часто объединенных попарно; клетки имеют слизистую

капсулу.

Из анаэробных свободно живущих азотусваивающих бактерии следует отметить

бактерию, открытую С. Н. Виноградским (1893 г.), — Clostndium pasteurianum. Это

подвижные спорообразующие палочки, способные сбраживать углеводы по типу

маслянокислого брожения, которое и служит бактериям источником энергии для

связывания молекулярного азота.

Азотфиксирующие бактерии имеют важное значение для сельского хозяйства. За

счет их деятельности постоянно пополняются азотистые запасы почвы, что

способствует ее плодородию.

В практике сельского хозяйства препараты из азотфиксирующих ( рий

используются в качестве бактериального удобрения: азотобактерин-из культур

азотобактера, нитрагин —из культур клубеньковых бактерий

ПРЕДМЕТ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ, ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ

БИОТЕХНОЛОГИИ

Биотехнология - это наука об использовании биотехнологических процессов в

технике и промышленном производстве.

К числу биологических процессов относят те, в которых применяют

биологические объекты различной природы (микробной, растительной или

животной). Биотехнология как наука формировалась и развивалась по мере развития

человеческого общества. Возникновение и развитие биотехнологии можно

подразделить на 4 периода:

• эмпирический;

• этиологический;

• биотехнический;

• генотехнический.

Эмпирический (доисторический период) - самый длительный, который

охватывает около 600 млн. лет до н.э. н около 2000 лет н.э. Древние породы

интуитивно использовали приемы и способы изготовления хлеба, пива и других

продуктов которые сейчас относим к биотехнологическим процессам. Переходы

после охотничьего кризиса к оседланному образу жизни привели к изобретению

техники земледелия. Стали формироваться первичные цивилизации Лесопотамии,

Египта, Индии и Китая. Они выпекали хлеб из кислого теста, владели искусством

готовить пиво. Уже в 14 веке - начали приготавливать уксус "Орлеанским

способом", водку из хлебных злаков получили в 16 веке, шампанское известно с 18

века. Абсолютный этанол впервые удалось получить в 14 веке испанцу Раймунду,

благодаря перегонке вина с негашеной известью. Продукты питания растительного

и животного происхождения использовались не только в пищу, но и для лечебных

целей. Так в ассирийской столице еще в 8-7- веке до н.э. царская библиотека

насчитывала более 30 000 табличек клинических из которых в 33 имелись сведения

о лекарственных средствах и их рецептуре.

К этому периоду относятся: получение кисломолочных продуктов, квашенной

капусты, силосование кормов. К этому периоду также относятся большое

накопление фактов в области микологии (о грибах), которая стала самостоятельной

наукой.

Второй период (этиологический) охватывает период с 1856-5933 гг. Связан с

исследованиями фр. ученого Луи Пастера.