Поради голямото разнообразие от синтезирани ензими, микроорганизмите могат да извършват много химични процеси по-ефективно и икономично, отколкото ако тези процеси се извършват чрез химични методи. Изследването на биохимичната активност на микроорганизмите даде възможност да се изберат условията за тяхната максимална активност като производители на различни полезни ензими - причинители на необходимите химични реакции и процеси. Микроорганизмите намират все по-широко приложение в различни отрасли на химическата и хранително-вкусовата промишленост, селското стопанство и медицината.
У нас е създаден и успешно се развива нов отрасъл на индустрията - микробиологичен, цялото производство на който се основава на дейността на микроорганизмите.
Микроорганизмите, с които се произвежда храната, се наричат културни. Получават се от чисти култури, които се изолират от отделни клетки. Последните се съхраняват в музейни колекции и се доставят на различни индустрии.
В резултат на химични реакции, извършвани от културни микроорганизми, растителните или животинските суровини се превръщат в хранителни продукти. С помощта на микроорганизми се получават много жизненоважни хранителни продукти и въпреки че производството им е познато на човека от древни времена, ролята на микроорганизмите в него е открита сравнително наскоро.
Хлебно производство.
Печенето се основава на активността на дрожди и млечнокисели бактерии, които се развиват в тестото. Комбинираното действие на тези микроорганизми води до ферментация на брашнени захари. Дрождите предизвикват алкохолна ферментация, млечнокиселите бактерии - млечна киселина. Получените млечни и други киселини подкиселяват тестото, поддържайки оптимално ниво на pH за жизнената активност на дрождите. Въглеродният диоксид разхлабва тестото и ускорява зреенето му.
Използването на културни микроорганизми под формата на пресована хлебна мая, сушени или течни закваски подобрява вкуса и аромата на хляба.
Производство на сирене.
Производството на сирене се основава на дейността на много видове микроорганизми: млечна киселина (термофилен стрептокок), пропионовокисели бактерии и др. Под действието на млечнокиселите бактерии млечната киселина се натрупва и млякото ферментира, а сиренето узрява под действието на други полезни микроорганизми. Някои гъби също участват в този процес. Сирищните и млечнокиселите бактерии произвеждат дълбоко разграждане на протеини, захар и мазнини. Различни бактерии причиняват натрупване на летливи киселини в острите сирена, придавайки им специфичен вкус.
Получаване на млечни продукти.
Извара, заквасена сметана, масло, ацидофилус, подсирено мляко се приготвят върху чисти култури, като се използват различни стартерни култури. Млякото се пастьоризира предварително. За производството на извара и заквасена сметана се използват мезофилни млечнокисели бактерии; ряженка, варенец и подобни продукти - термофилни стрептококи и българска клечка; acidophilus - киселинно-устойчиви млечнокисели бактерии; кефир - многокомпонентни закваски, състоящи се от дрожди, млечна киселина и често оцетнокисели бактерии. За производството на заквасена сметана, закваска от млечнокисели бактерии се въвежда в пастьоризирана сметана и се поддържа до необходимата киселинност.
Пивоварство, производство на алкохол, алкохолни напитки и вино.
Вино, бира, квас, водка и други напитки се приготвят с помощта на дрожди, които предизвикват алкохолна ферментация на течности, съдържащи захар. В резултат на ферментацията на течност (пивна мъст, каша, сок и др.) се образуват алкохол, CO 2 и незначителни количества странични продукти. Спомагателна роля играят млечнокиселите бактерии: те подкиселяват околната среда и улесняват дейността на дрождите (например при производството на квас). При производството на алкохол и бира се използват и ензимни препарати от гъбичен и бактериален произход за озахаряване на задръстванията.
Мариноване и осоляване.
Същността на този метод на консервация е да се създадат условия за преобладаващо развитие на едни микроорганизми - млечнокисели бактерии и да се потисне развитието на други - гнилостни бактерии. Ферментират зеле, краставици, домати, ябълки, дини. Този метод се използва и при съхраняване на фураж за добитък за дългосрочно съхранение – ферментира зелена маса от треви, растителни остатъци и др. Този процес се нарича силажиране на фураж.
Получаване на органични киселини.
С помощта на микроорганизми се произвеждат и оцетна, млечна и лимонена киселини. Млечната киселина се получава чрез ферментация от суровини, съдържащи захар - меласа, нишесте, суроватка и др.
Млечнокиселите бактерии се отглеждат на среди, съдържащи до 15% захар. Изходът на млечна киселина достига 60-70% от масата на захарта, съдържаща се в кашата.
Индустриалното производство на оцет за хранителни цели се основава на оцетна ферментация. Оцетнокиселите бактерии в специални вани върху букови стърготини окисляват входящата хранителна среда - оцетно-алкохолен разтвор - до оцетна киселина.
Лимонената киселина преди това се е получавала от цитрусови плодове. В момента се получава и чрез ферментация. Причинителят на ферментацията е гъбата Aspergillus niger, основната суровина е меласата. Ферментацията протича в разтвор, съдържащ 15% захар при аеробни условия при температура от около 30 °C. Лимонената киселина се използва в сладкарската индустрия, производството на безалкохолни напитки, сиропи, готвене и медицина.
Какво представляват бактериите: видове бактерии, тяхната класификация
Бактериите са малки микроорганизми, които съществуват от хиляди години. Невъзможно е да се видят микробите с просто око, но не бива да забравяме за тяхното съществуване. Има огромен брой бацили. Науката за микробиологията се занимава с тяхната класификация, изучаване, разновидности, особености на структурата и физиологията.
Микроорганизмите се наричат по различен начин, в зависимост от техния вид действия и функции. Под микроскоп можете да наблюдавате как тези малки същества взаимодействат помежду си. Първите микроорганизми са били доста примитивни по форма, но тяхното значение в никакъв случай не бива да се подценява. От самото начало бацилите се развиват, създават колонии, опитват се да оцелеят в променящите се климатични условия. Различните вибриони са в състояние да обменят аминокиселини, за да растат и да се развиват нормално в резултат.
Днес е трудно да се каже колко вида от тези микроорганизми има на земята (този брой надхвърля милион), но най-известните и техните имена са познати на почти всеки човек. Няма значение какви са микробите и как се наричат, всички те имат едно предимство - живеят в колонии, така че им е много по-лесно да се адаптират и да оцелеят.
Първо, нека да разберем какви микроорганизми съществуват. Най-простата класификация е добра и лоша. С други думи, тези, които са вредни за човешкото тяло, причиняват много болести и тези, които са полезни. След това ще говорим подробно кои са основните полезни бактерии и ще дадем описание за тях.
Можете също да класифицирате микроорганизмите според тяхната форма, характеристики. Вероятно много хора си спомнят, че в училищните учебници имаше специална таблица с изображението на различни микроорганизми, а до нея беше значението и ролята им в природата. Има няколко вида бактерии:
- коки - малки топчета, които приличат на верига, тъй като са разположени една зад друга;
- пръчковидна;
- спирила, спирохети (имат извита форма);
- вибриони.
Бактерии с различни форми
Вече споменахме, че една от класификациите разделя микробите на видове в зависимост от тяхната форма.
Бактериите коли също имат някои характеристики. Например има видове пръчковидни със заострени стълбове, с удебелени, със заоблени или с прави краища. По правило микробите с пръчковидна форма са много различни и винаги са в хаос, не се подреждат във верига (с изключение на стрептобацилите), не се прикрепват един към друг (с изключение на диплобацилите).
Към микроорганизмите със сферични форми микробиолозите включват стрептококи, стафилококи, диплококи, гонококи. Това могат да бъдат чифтове или дълги вериги от топки.
Извитите бацили са спирили, спирохети. Те са винаги активни, но не произвеждат спори. Spirilla е безопасна за хора и животни. Можете да различите спирила от спирохетите, ако обърнете внимание на броя на къдриците, те са по-малко извити, имат специални флагели на крайниците.
Видове патогенни бактерии
Например, група микроорганизми, наречени коки, и по-подробно стрептококи и стафилококи причиняват истински гнойни заболявания (фурункулоза, стрептококов тонзилит).
Анаеробите живеят и се развиват перфектно без кислород; за някои видове от тези микроорганизми кислородът обикновено става смъртоносен. Аеробните микроби се нуждаят от кислород, за да оцелеят.
Археите са почти безцветни едноклетъчни организми.
Патогенните бактерии трябва да се избягват, тъй като те причиняват инфекции, грам-отрицателните микроорганизми се считат за резистентни към антитела. Има много информация за почвата, гнилостните микроорганизми, които са вредни, полезни.
Като цяло спирилите не са опасни, но някои видове могат да причинят содоку.
Разновидности на полезни бактерии
Дори учениците знаят, че бацилите са полезни и вредни. Хората знаят някои имена на ухо (стафилокок, стрептокок, чумен бацил). Това са вредни същества, които пречат не само на външната среда, но и на хората. Има микроскопични бацили, които причиняват хранително отравяне.
Не забравяйте да знаете полезна информация за млечната киселина, храните, пробиотичните микроорганизми. Например пробиотиците, с други думи добрите организми, често се използват за медицински цели. Питате: за какво? Те не позволяват на вредните бактерии да се размножават вътре в човека, укрепват защитните функции на червата и влияят добре на имунната система на човека.
Бифидобактериите също са много полезни за червата. Млечнокиселите вибриони включват около 25 вида. В човешкото тяло те присъстват в големи количества, но не са опасни. Напротив, те предпазват стомашно-чревния тракт от гнилостни и други микроби.
Говорейки за добри, не може да не се спомене огромните видове стрептомицети. Те са известни на тези, които са приемали хлорамфеникол, еритромицин и подобни лекарства.
Има микроорганизми като Azotobacter. Те живеят в почвата в продължение на много години, имат благоприятен ефект върху почвата, стимулират растежа на растенията, почистват земята от тежки метали. Те са незаменими в медицината, селското стопанство, медицината, хранително-вкусовата промишленост.
Видове бактериална вариабилност
По своята природа микробите са много непостоянни, бързо умират, могат да бъдат спонтанни, предизвикани. Няма да навлизаме в подробности за променливостта на бактериите, тъй като тази информация е от по-голям интерес за тези, които се интересуват от микробиологията и всички нейни клонове.
Видове бактерии за септични ями
Жителите на частни домове разбират спешната необходимост от пречистване на отпадни води, както и помийни ями. Днес каналите могат бързо и ефективно да се почистват с помощта на специални бактерии за септични ями. За човек това е огромно облекчение, тъй като почистването на канализацията не е приятно нещо.
Вече изяснихме къде се използва биологичният тип пречистване на отпадъчни води, а сега нека поговорим за самата система. Бактериите за септични ями се отглеждат в лаборатории, те убиват неприятната миризма на канализацията, дезинфекцират дренажните кладенци, помийните ями и намаляват обема на отпадъчните води. Има три вида бактерии, които се използват за септични ями:
- аеробни;
- анаеробни;
- живи (биоактиватори).
Много често хората използват комбинирани методи за почистване. Спазвайте стриктно инструкциите на препарата, уверете се, че нивото на водата допринася за нормалното оцеляване на бактериите. Също така, не забравяйте да използвате дренажа поне веднъж на всеки две седмици, така че бактериите да имат какво да ядат, в противен случай ще умрат. Не забравяйте, че хлорът от почистващите прахове и течности убива бактериите.
Най-популярните бактерии са Dr. Robik, Septifos, Waste Treat.
Видове бактерии в урината
На теория в урината не би трябвало да има бактерии, но след различни действия и ситуации малките микроорганизми се заселват където им е угодно: във влагалището, в носа, във водата и т.н. Ако бактериите са били открити по време на изследванията, това означава, че лицето страда от заболявания на бъбреците, пикочния мехур или уретерите. Има няколко начина, по които микроорганизмите навлизат в урината. Преди лечението е много важно да се проучи и точно да се определи вида на бактериите и пътят на навлизане. Това може да се определи чрез биологична култура на урина, когато бактериите се поставят в благоприятно местообитание. След това се проверява реакцията на бактериите към различни антибиотици.
Пожелаваме ви винаги да сте здрави. Грижете се за себе си, мийте редовно ръцете си, пазете тялото си от вредни бактерии!
Светът около нас поразява с разнообразие от видове от своите обитатели. Според последното преброяване на това "популация" на Земята 6,6 милиона вида живеят на сушата и други 2,2 милиона сърфират в океанските дълбини. Всеки един от видовете е връзка в една единствена верига от биосистемата на нашата планета. От тях най-малките живи организми са бактериите. Какво е успяло да научи човечеството за тези малки същества?
Какво представляват бактериите и къде живеят
бактерии - са едноклетъчни организми с микроскопичен размер,един от разновидностите на микробите.
Тяхното разпространение на Земята е наистина невероятно. Те живеят в ледовете на Арктика и на дъното на океана, в открития космос, в горещи извори - гейзери и в най-солените резервоари.
Общото тегло на тези "очарователни трохи", които са заели човешкото тяло, достига 2 кг! Това е въпреки факта, че размерите им рядко надвишават 0,5 микрона. Огромен брой бактерии обитават тялото на животните, изпълнявайки там различни функции.
Едно живо същество и бактериите в тялото му влияят взаимно върху здравето и благополучието.С изчезването на един вид животни, присъщите само за тях бактерии умират.
Гледайки външния им вид, човек може само да се изненада от изобретателността на природата. Тези "прелести" могат да бъдат пръчковидни, сферични, спираловидни и други форми. При което повечето от тях са безцветни,само редки видове са оцветени в зелено и лилаво. Освен това в течение на милиарди години те се променят само вътрешно, докато външният им вид остава непроменен.
Откривателят на бактериите
Първият изследовател на микрокосмоса е холандският натуралист Антъни Ван Льовенхук.Името му стана известно благодарение на професията, на която посвещаваше цялото си свободно време. Той обичаше производството и постигна невероятен успех в този въпрос. На него принадлежи честта да изобрети първия микроскоп. Всъщност това беше мъничка леща с диаметър на грахово зърно, която даваше увеличение от 200-300 пъти. Беше възможно да се използва само като се притисне към окото.
През 1683 г. той открива и по-късно описва „живи животни“, наблюдавани през леща в капка дъждовна вода. През следващите 50 години той изследва различни микроорганизми, описвайки повече от 200 техни вида. Той изпрати наблюденията си в Англия, където сивокосите учени с напудрени перуки само поклатиха глави от изумление от откритията на този неясен самоучителство. Благодарение на таланта и постоянството на Левенхук се роди нова наука - микробиология.
Обща информация за бактериите
През последните векове микробиолозите са научили много за света на тези малки същества. Оказа се, че е бактерии, нашата планета дължи раждането на многоклетъчни форми на живот.Те играят основна роля в поддържането на циркулацията на веществата на Земята. Поколения хора се сменят взаимно, растенията умират, натрупват се битови отпадъци и остарели черупки на различни същества - всичко това се изхвърля и разлага с помощта на бактерии в процеса на гниене. И получените химични съединения се връщат в околната среда.
И как съжителстват човечеството и светът на бактериите? Нека направим резервация, че има "лоши и добри" бактерии. „Лошите“ бактерии са отговорни за разпространението на огромен брой заболявания, вариращи от чума и холера до обикновена магарешка кашлица и дизентерия. Те влизат в тялото ни чрез въздушни капчици, заедно с храна, вода и през кожата. Тези коварни спътници могат да живеят в различни органи и докато имунитетът ни се справя с тях, те не се проявяват по никакъв начин. Скоростта на тяхното възпроизвеждане е невероятна. На всеки 20 минути броят им се удвоява. Означава, че един единствен патогенен микроб за 12 часа генерира многомилионна армиясъщите бактерии, които атакуват тялото.
Има и друга опасност от бактерии. Те са причиняват отравянехора, консумиращи развалени храни - консерви, колбаси и др.
Поражение в победоносна война
Големият пробив в борбата с патогенните бактерии беше Откриването на пеницилин през 1928 г- първият антибиотик в света. Този клас вещества е в състояние да инхибира растежа и размножаването на бактериите. Ранните успехи в употребата на антибиотици бяха огромни. Възможно е да се лекуват болести, които преди това са завършвали със смърт. Бактериите обаче са показали невероятна адаптивност и способност да мутират по такъв начин, че наличните антибиотици са били безпомощни в борбата дори срещу най-простите инфекции. Това способността на бактериите да мутират се превърна в реална заплаха за човешкото здравеи доведе до нелечими инфекции (причинени от супербактерии).
Бактериите като съюзници и приятели на човечеството
Сега нека поговорим за "добрите" бактерии. Еволюцията на животните и бактериите протича паралелно. Структурата и функциите на живите организми постепенно се усложняват. "Не задряма" и бактерии. Животните, включително хората, стават техен дом. Те се настаняват в устата, по кожата, в стомаха и други органи.
Повечето от тях са изключително полезни, т.к подпомага храносмилането на храната, участва в синтеза на определени витаминии дори ни предпазва от техните болестотворни аналози. Неправилното хранене, стресът и безразборната употреба на антибиотици могат да причинят нарушение на микрофлората, което задължително се отразява на благосъстоянието на човек.
Интересното е, че бактериите чувствителен към вкусовите предпочитания на хората.
При американците, които традиционно консумират висококалорични храни (бързи храни, хамбургери), бактериите са в състояние да усвояват храни с високо съдържание на мазнини. А при някои японци чревните бактерии са приспособени да усвояват водораслите.
Ролята на бактериите в човешката икономическа дейност
Използването на бактерии започва още преди човечеството да разбере за тяхното съществуване. От древни времена хората са правили вино, ферментирали зеленчуци, познавали рецептите за приготвяне на кефир, подсирено мляко и кумис, произвеждали извара и сирена.
Много по-късно се установи, че във всички тези процеси участват малки помощници на природата – бактерии.
Тъй като знанията за тях се задълбочавали, приложението им се разширявало. Те са били „обучени” да се борят с вредители по растенията и да обогатяват почвата с азот, да силират зелен фураж и да пречистват отпадъчните води, в които буквално поглъщат различни органични остатъци.
Вместо епилог
И така, човекът и микроорганизмите са взаимосвързани части от една природна екосистема. Между тях, наред с конкуренцията в борбата за жизнено пространство, има взаимноизгодно сътрудничество (симбиоза).
За да се защитим като вид, трябва да предпазим тялото си от нахлуването на патогенни бактерии, а също така да бъдем изключително внимателни при употребата на антибиотици.
В същото време микробиолозите работят за разширяване на обхвата на бактериите. Пример за това е проектът за създаване на фоточувствителни бактерии и тяхното приложение в производството на биологична целулоза. Под въздействието на светлината започва производството, а когато се изключи, производството спира.
Организаторите на проекта са уверени, че органите, създадени от този естествен биологичен материал, няма да бъдат отхвърлени в тялото. Предложената техника открива невероятни възможности за света в създаването на медицински импланти.
Ако това съобщение е било полезно за вас, ще се радвам да ви видя
Съвременната биотехнология се основава на много науки: генетика, микробиология, биохимия, естествени науки. Основният обект на тяхното изследване са бактериите и микроорганизмите. Именно използването на бактерии решава много проблеми в биотехнологиите. Днес обхватът на тяхното използване в човешкия живот е толкова широк и разнообразен, че дава неоценим принос за развитието на такива индустрии като:
- медицина и здравеопазване;
- животновъдство;
- растениевъдство;
- рибна промишленост;
- хранително-вкусовата промишленост;
- добив и енергетика;
- тежка и лека промишленост;
- септична яма;
- екология.
Здравеопазване и фармакология
Областта на приложение на бактериите във фармакологията и медицината е толкова широка и значима, че ролята им в лечението на много заболявания при хората е просто безценна. В нашия живот те са необходими при създаване на кръвни заместители, антибиотици, аминокиселини, ензими, противовирусни и противоракови лекарства, ДНК проби за диагностика, хормонални лекарства.
Учените са направили безценен принос в медицината, като идентифицират гена, отговорен за хормона инсулин. Като го имплантират в бактерията коли, те са получили производството на инсулин, спасявайки живота на много пациенти. Японски учени са открили бактерии, които отделят вещество, което унищожава плаката, като по този начин предотвратява появата на кариес при хората.
От термофилните бактерии се извлича ген, който кодира ензими, които са от стойност в научните изследвания, тъй като са нечувствителни към високи температури. При производството на витамини в медицината се използва микроорганизмът Clostridium, като се получава рибофлавин, който играе важна роля за човешкото здраве.
Способността на бактериите да произвеждат антибактериални вещества беше използвана за създаване на антибиотици, решавайки проблема с лечението на много инфекциозни заболявания, като по този начин спасиха живота на повече от един човек.
Добив и преработка на минерали
Използването на биотехнологии в добивната индустрия може значително да намали разходите и разходите за енергия. По този начин в хидрометалургията се използва използването на литотрофни бактерии (Thiobacillus ferrooxidous), с тяхната способност да окисляват желязото. Поради бактериално излугване благородните метали се добиват от нисконосни скали. Бактериите, съдържащи метан, се използват за увеличаване на производството на нефт. Когато нефтът се добива по обичайния начин, от недрата се извличат не повече от половината от природните запаси, а с помощта на микроорганизми се получава по-ефективно освобождаване на запасите.
Лека и тежка промишленост
Микробиологичното излугване се използва в стари мини за производство на цинк, никел, мед, кобалт. В минната индустрия бактериалните сулфати се използват за редукционни реакции в стари мини, тъй като остатъците от сярна киселина имат разрушителен ефект върху опорите, материалите и околната среда. Анаеробните микроорганизми допринасят за пълното разлагане на органичната материя. Това свойство се използва за пречистване на вода в металургичната промишленост.
Човек използва бактерии при производството на вълна, изкуствена кожа, текстилни суровини, за парфюмерийни и козметични цели.
Пречистване на отпадъци и вода
Бактериите, участващи в разлагането, се използват за почистване на септичните ями. Основата на този метод е, че микроорганизмите се хранят с отпадни води. Този метод осигурява премахване на миризмата и дезинфекция на отпадъчните води. Микроорганизмите, използвани в септичните ями, се отглеждат в лаборатории. Резултатът от тяхното действие се определя от разграждането на органичната материя до прости вещества, които са безвредни за околната среда. В зависимост от вида на септична яма се избират анаеробни или аеробни микроорганизми. Аеробните микроорганизми, в допълнение към септичните ями, се използват в биофилтрите.
Необходими са и микроорганизми за поддържане на качеството на водата във водоемите и дренажите, за почистване на замърсената повърхност на моретата и океаните от нефтопродукти.
С развитието на биотехнологиите в живота ни, човечеството пристъпи напред в почти всички области на своята дейност.
Микробиологичните процеси намират широко приложение в различни сектори на националната икономика. Много процеси се основават на метаболитни реакции, които възникват по време на растежа и размножаването на определени микроорганизми.
С помощта на микроорганизми се произвеждат фуражни протеини, ензими, витамини, аминокиселини, органични киселини и др.
Основните групи микроорганизми, използвани в хранително-вкусовата промишленост, са бактерии, дрожди и плесени.
бактерии.Използва се като причинител на млечна, оцетна, маслена, ацетон-бутилова ферментация.
Културните млечнокисели бактерии се използват при производството на млечна киселина, в печенето, а понякога и в производството на алкохол. Те превръщат захарта в млечна киселина според уравнението
C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ
Истинските (хомоферментативни) и неистинските (хетероферментативни) млечнокисели бактерии участват в производството на ръжен хляб. Хомоферментативните участват само в образуването на киселина, докато хетероферментативните заедно с млечната киселина образуват летливи киселини (предимно оцетна), алкохол и въглероден диоксид.
В алкохолната индустрия млечнокиселата ферментация се използва за подкиселяване на дрождена мъст. Дивите млечнокисели бактерии влияят неблагоприятно върху технологичните процеси на ферментационните инсталации, влошават качеството на готовите продукти. Получената млечна киселина инхибира жизнената активност на външни микроорганизми.
Маслената ферментация, причинена от бактериите на маслена киселина, се използва за производство на маслена киселина, чиито естери се използват като ароматни съединения.
Бактериите с маслена киселина превръщат захарта в маслена киселина според уравнението
C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q
Оцетнокиселите бактерии се използват за производство на оцет (разтвор на оцетна киселина), т.к. те са в състояние да окислят етилов алкохол до оцетна киселина според уравнението
C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ
Ферментацията на оцетна киселина е вредна за производството на алкохол, т.к. води до намаляване на добива на алкохол, а при варенето причинява разваляне на бирата.
Дрожди.Използват се като агенти за ферментация при производството на алкохол и бира, във винопроизводството, при производството на хлябен квас, в печенето.
За производството на храни са важни дрождите – захаромицети, които образуват спори, и несъвършените дрожди – незахаромицети (дрождеподобни гъби), които не образуват спори. Семейство Saccharomyces е разделено на няколко рода. Най-важен е родът Saccharomyces (saccharomycetes). Родът се подразделя на видове, а отделните разновидности на даден вид се наричат раси. Във всяка индустрия се използват отделни раси дрожди. Разграничаване на дрожди на прах и на люспи. В прахообразните клетки те са изолирани една от друга, докато в люспестите клетки се слепват, образувайки люспи и бързо се утаяват.
Културните дрожди принадлежат към семейството на S. cerevisiae на Saccharomycetes. Температурният оптимум за размножаване на дрождите е 25-30 0С, а минималната температура е около 2-3 0С. При 40 0С растежът спира, дрождите умират, а при ниски температури размножаването спира.
Има дрожди за горна и долна ферментация.
От културните дрожди, дрождите с дънна ферментация включват повечето винени и бирени дрожди, а дрождите с горна ферментация включват алкохолна, хлебна и някои видове бирена мая.
Както е известно, в процеса на алкохолна ферментация от глюкоза се образуват два основни продукта - етанол и въглероден диоксид, както и междинни вторични продукти: глицерол, янтарна, оцетна и пирогроздена киселини, ацеталдехид, 2,3-бутиленгликол, ацетоин , естери и сивушни масла (изоамил, изопропил, бутилов и други алкохоли).
Ферментацията на отделните захари протича в определена последователност, поради скоростта на тяхната дифузия в клетката на дрождите. Глюкозата и фруктозата са най-бързо ферментирали от дрождите. Захарозата като такава изчезва (инвертира) в средата в началото на ферментацията под действието на ензима на дрожди b – фруктофуранозидаза, с образуването на глюкоза и фруктоза, които лесно се използват от клетката. Когато в средата не са останали глюкоза и фруктоза, дрождите консумират малтоза.
Дрождите имат способността да ферментират много високи концентрации на захар - до 60%, понасят и високи концентрации на алкохол - до 14-16 об. %.
При наличие на кислород алкохолната ферментация спира и дрождите получават енергия от кислородното дишане:
C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ
Тъй като процесът е по-енергично богат от процеса на ферментация (118 kJ), дрождите изразходват захарта много по-икономично. Прекратяването на ферментацията под въздействието на атмосферния кислород се нарича ефект на Пастьор.
При производството на алкохол се използват топ дрожди от вида S. cerevisiae, които имат най-висока ферментационна енергия, образуват максимум алкохол и ферментират моно- и дизахариди, както и част от декстрините.
При хлебната мая се ценят бързорастящите раси с добра повдигаща сила и стабилност при съхранение.
В пивоварството се използват дрожди с дънна ферментация, адаптирани към относително ниски температури. Те трябва да са микробиологично чисти, да имат способността да флокулират, бързо да се утаят на дъното на ферментатора. Температура на ферментация 6-8 0С.
Във винопроизводството се ценят дрождите, които се размножават бързо, имат способността да потискат други видове дрожди и микроорганизми и да придават на виното подходящ букет. Дрождите, използвани във винопроизводството са S. vini и енергично ферментират глюкоза, фруктоза, захароза и малтоза. Във винопроизводството почти всички производствени дрожди се изолират от млади вина в различни области.
Зигомицети- плесенни гъби, те играят важна роля като производители на ензими. Гъбите от рода Aspergillus произвеждат амилолитични, пектолитични и други ензими, които се използват в алкохолната индустрия вместо малц за озахаряване на нишестето, в пивоварството, когато малцът е частично заместен от немалцирани суровини и др.
При производството на лимонена киселина A. niger е причинителят на цитратната ферментация, превръщайки захарта в лимонена киселина.
Микроорганизмите играят двойна роля в хранителната промишленост. От една страна, това са културни микроорганизми, от друга страна, инфекция прониква в производството на храна, т.е. чужди (диви) микроорганизми. Дивите микроорганизми са често срещани в природата (върху горски плодове, плодове, във въздуха, водата, почвата) и от околната среда попадат в производството.
Дезинфекцията е ефективен начин за унищожаване и потискане на развитието на чужди микроорганизми с цел спазване на правилния санитарен и хигиенен режим в хранителните предприятия.
Прочетете също:
II. ИЗИСКВАНИЯ ЗА ЗАЩИТА НА ТРУДА ПРИ ОРГАНИЗАЦИЯ НА РАБОТА (ПРОИЗВОДСТВЕНИ ПРОЦЕСИ) ПРИ ПРОИЗВОДСТВО И ПРЕработка на РИБА И МОРСКИ ДРАВЕ
Тема: Информационни технологии (Информационни технологии)
V. Конкуренция между внос и местно производство
Автоматизирано производство.
Активна част от ДМА
Анализ на използването на производствено оборудване.
Анализ на използването на производствените мощности.
Анализ на основните икономически показатели на производствените отрасли
АНАЛИЗ НА ПРОИЗВОДСТВОТО И СТОПАНСКАТА ДЕЙНОСТ НА ЗЕМЕДЕЛСКА ОРГАНИЗАЦИЯ
Анализ на инвентарите на Курск АД "Прибор"
Прочетете също:
Значението на бактериите в живота ни. Откриването на пеницилина и развитието на медицината. Резултатите от употребата на антибиотици в растителния и животинския свят. Какво представляват пробиотиците, принципът на тяхното действие върху тялото на хората и животните, растенията, ползите от употребата.
Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.
Използване на микроорганизми в медицината, селското стопанство; ползите от пробиотиците
Родникова Инна
ВЪВЕДЕНИЕ
Хората са действали като биотехнолози в продължение на хиляди години: пекат хляб, варят бира, правят сирене и други млечнокисели продукти, използвайки различни микроорганизми и дори не са знаели за съществуването им.
Всъщност самият термин „биотехнология” се появи в нашия език не толкова отдавна, вместо него се използват думите „индустриална микробиология”, „техническа биохимия” и т. н. Вероятно ферментацията е най-старият биотехнологичен процес. Това се доказва от описанието на процеса на приготвяне на бира, открито през 1981г.
при разкопките на Вавилон върху плоча, която датира около 6-то хилядолетие пр.н.е. д. През 3-то хилядолетие пр.н.е. д. шумерите произвеждали до две дузини вида бира. Не по-малко древни биотехнологични процеси са винопроизводството, печенето и получаването на млечнокисели продукти.
От гореизложеното виждаме, че от доста дълго време човешкият живот е неразривно свързан с живите микроорганизми. И ако в продължение на толкова години хората успешно, макар и несъзнателно, "сътрудничат" с бактерии, би било логично да си зададем въпроса - защо всъщност трябва да разширявате знанията си в тази област?
В крайна сметка изглежда, че всичко е наред, ние знаем как да печем хляб и да варим бира, да правим вино и кефир, какво друго ви трябва? Защо имаме нужда от биотехнология? Някои отговори могат да бъдат намерени в това резюме.
МЕДИЦИНА И БАКТЕРИИ
През цялата история на човечеството (до началото на ХХ век) семействата са имали много деца, т.к.
много често децата не доживяват до зряла възраст, умират от различни заболявания, дори от пневмония, която в наше време е лесно лечима, да не говорим за такива сериозни заболявания като холера, гангрена и чума. Всички тези заболявания са причинени от патогени и се считат за нелечими, но накрая медицинските учени разбраха, че други бактерии или екстракт от техните ензими могат да преодолеят „злите“ бактерии.
За първи път това е забелязано от Александър Флеминг на примера с елементарния мухъл.
Оказа се, че някои видове бактерии се разбират добре с мухъл, но стрептококите и стафилококите не са се развили в присъствието на мухъл.
Многобройни предишни експерименти с размножаването на вредни бактерии показват, че някои от тях са способни да унищожават други и не позволяват развитието им в общата среда. Това явление е наречено "антибиоза" от гръцкото "анти" - против и "биос" - живот. Работейки върху намирането на ефективен антимикробен агент, Флеминг беше добре наясно с това. Той не се съмняваше, че върху чашата с мистериозната плесен се е сблъсквал с феномена антибиоза. Той започна внимателно да разглежда калъпа.
След известно време той дори успя да изолира антимикробно вещество от мухъл. Тъй като мухълът, с който се занимаваше, имаше конкретното латинско име Penicilium notatum, той нарече полученото вещество пеницилин.
Така през 1929 г. в лабораторията на лондонската болница Св. Мери е роден добре познатият пеницилин.
Предварителните тестове на веществото върху опитни животни показаха, че дори когато се инжектира в кръвта, то не причинява вреда и в същото време, в слаби разтвори, перфектно потиска стрептококите и стафилококите.
Ролята на микроорганизмите в технологията за производство на храни
Помощникът на Флеминг, д-р Стюарт Гредок, който се разболява от гнойно възпаление на така наречената максиларна кухина, е първият човек, който решава да вземе екстракт от пеницилин.
Той беше инжектиран в кухината с малко количество екстракт от матрицата и след три часа беше възможно да се види, че здравословното му състояние се е подобрило значително.
Така започва ерата на антибиотиците, които спасяват милиони животи, както в мирно време, така и по време на война, когато ранените умират не от тежестта на раната, а от инфекциите, свързани с тях. В бъдеще бяха разработени нови антибиотици, базирани на пеницилин, методи за тяхното производство за широко приложение.
БИОТЕХНОЛОГИЯ И ЗЕМЕДЕЛИЕ
Резултатът от пробив в медицината е бърз демографски възход.
Населението се увеличи рязко, което означава, че е необходима повече храна, а поради влошаването на околната среда поради ядрени опити, развитието на индустрията, изчерпването на хумуса на обработваемата земя, се появяват много болести по растенията и добитъка.
Първоначално хората лекуваха животни и растения с антибиотици и това доведе до резултати.
Нека да разгледаме тези резултати. Да, ако третирате зеленчуци, плодове, билки и др. през вегетационния период със силни фунгициди, това ще помогне за потискане на развитието на някои патогени (не всички и не напълно), но, първо, това води до натрупване на отрови и токсини в плодовете, което означава, че полезните качества на плода са намалени, и второ, вредните микроби бързо развиват имунитет към вещества, които ги тровят, и последващото лечение трябва да се извършва с все по-мощни антибиотици.
Същото явление се наблюдава в животинския свят и, за съжаление, при хората.
Освен това антибиотиците причиняват редица негативни последици в организма на топлокръвните животни, като дисбактериоза, деформации на плода при бременни жени и др.
Как да бъде? Самата природа отговаря на този въпрос! И този отговор е ПРОБИОТИК!
Водещите институти по биотехнология и генно инженерство отдавна се занимават с разработването на нови и селекцията на известни микроорганизми, които имат невероятна жизнеспособност и способност да „побеждават“ в борбата срещу други микроби.
Тези елитни щамове като "bacillus subtilis" и "Licheniformis" се използват широко за лечение на хора, животни, растения невероятно ефективно и напълно безопасно.
Как е възможно? И ето как: в тялото на хората и животните задължително се съдържат много необходими бактерии. Те участват в процесите на храносмилане, образуването на ензими и съставляват почти 70% от имунната система на човека. Ако по някаква причина (прием на антибиотици, недохранване) бактериалният баланс на човек се наруши, тогава той е незащитен от нови вредни микроби и в 95% от случаите ще се разболее отново.
Същото се отнася и за животните. И елитните щамове, попадайки в тялото, започват активно да се размножават и унищожават патогенната флора, т.к. вече споменато по-горе, те имат по-голяма жизнеспособност. По този начин с помощта на щамове на елитни микроорганизми е възможно да се поддържа здравословен макро организъм без антибиотици и в хармония с природата, тъй като сами по себе си, намирайки се в тялото, тези щамове носят само полза и никаква вреда.
Те са по-добри от антибиотиците и защото:
Отговорът на микросвета за въвеждането на суперантибиотици в бизнес практиката е очевиден и следва от експерименталния материал, който вече е на разположение на учените – раждането на супермикроб.
Микробите са изненадващо перфектни саморазвиващи се и самообучаващи се биологични машини, способни да запомнят в генетичната си памет механизмите за защита, които са създали срещу вредното въздействие на антибиотиците и да предават информация на своите потомци.
Бактериите са един вид "биореактор", в който се произвеждат ензими, аминокиселини, витамини и бактериоцини, които подобно на антибиотиците неутрализират патогените.
Няма обаче нито пристрастяване към тях, нито странични ефекти, характерни за употребата на химически антибиотици. Напротив, те са в състояние да прочистят чревните стени, да увеличат пропускливостта им за основните хранителни вещества, да възстановят биологичния баланс на чревната микрофлора и да стимулират цялата имунна система.
Учените се възползваха от естествения начин природата да поддържа здравето на макроорганизма, а именно от естествената среда изолираха бактерии - сапрофити, които имат способността да потискат растежа и развитието на патогенна микрофлора, включително в стомашно-чревния тракт на топлокръвни животни.
Милиони години еволюция на живите същества на планетата създадоха толкова прекрасни и съвършени механизми за потискане на патогенна микрофлора с непатогенна, че няма причина да се съмняваме в успеха на този подход.
Непатогенната микрофлора в конкурентната борба побеждава в безспорното мнозинство от случаите и ако не беше така, днес нямаше да сме на нашата планета.
Въз основа на гореизложеното учените, произвеждащи торове и фунгициди за селскостопанска употреба, също се опитаха да преминат от химическа към биологична гледна точка.
И резултатите не забавиха да се проявят! Оказа се, че един и същ bacillus subtilis успешно се бори с цели седемдесет разновидности на патогенни представители, които причиняват такива заболявания на градинарските култури като бактериален рак, фузариозно увяхване, кореново и кореново гниене и др., които преди се считат за нелечими болести по растенията, които не могат да бъдат лекувани НЕ боравете с НИТО ЕДИН ФУНГИЦИД!
В допълнение, тези бактерии имат ясно положителен ефект върху растителността на растението: периодът на пълнене и узряване на плодовете се намалява, полезните качества на плодовете се увеличават, съдържанието на нитрати в тях намалява и т.н.
токсични вещества, и най-важното - необходимостта от минерални торове е значително намалена!
Препаратите, съдържащи щамове на елитни бактерии, вече заемат първи места на руски и международни изложения, печелят медали за ефективност и екологичност. Малките и големите земеделски производители вече започнаха активното си използване, а фунгицидите и антибиотиците постепенно се превръщат в минало.
Продуктите на Био-Бан са Flora-S и Fitop-Flora-S, които предлагат сухи торфено-хуминни торове, съдържащи концентрирани хуминови киселини (а наситеният хумус е гаранция за отлична реколта) и бактериален щам „bacillus subtilis“ за контрол на болестите. Благодарение на тези препарати е възможно да възстановите изчерпаната земя за кратко време, да увеличите продуктивността на земята, да защитите реколтата си от болести и най-важното е да получите отлични добиви в рискови земеделски райони!
Мисля, че горните аргументи са достатъчни, за да оценим ползите от пробиотиците и да разберем защо учените казват, че двадесети век е векът на антибиотиците, а двадесет и първи е векът на пробиотиците!
Подобни документи
Избор на микроорганизми
Концепцията и значението на развъждането като наука за създаване на нови и подобряване на съществуващи породи животни, сортове растения, щамове микроорганизми.
Оценка на ролята и значението на микроорганизмите в биосферата и особеностите на тяхното използване. Форми на млечнокисели бактерии.
презентация, добавена на 17.03.2015
биология на животните
Стойността на паякообразните и насекомите в медицината и селското стопанство, борба с вредителите. Критерии за разделяне на гръбначните животни на анамния и амниоти. Жизненият цикъл на маларийния плазмодий.
контролна работа, добавен 05/12/2009
Генетично модифицирани организми. Принципи на получаване, приложение
Основни методи за получаване на генетично модифицирани растения и животни. Трансгенни микроорганизми в медицината, химическата промишленост, селското стопанство.
Неблагоприятни ефекти на генетично модифицирани организми: токсичност, алергия, онкология.
курсова работа, добавена на 11.11.2014
Методи за селекция на животни и микроорганизми
Разлики между животни и растения.
Характеристики на подбора на животни за разплод. Какво е хибридизация, нейната класификация. Съвременни разновидности на животновъдството. Сфери на използване на микроорганизми, техните полезни свойства, методи и характеристики на селекция.
презентация, добавена на 26.05.2010
Класификация на микроорганизмите. Основи на бактериалната морфология
Изучаването на предмета, основните задачи и историята на развитието на медицинската микробиология.
Систематика и класификация на микроорганизмите. Основи на бактериалната морфология. Изучаване на структурните особености на бактериална клетка. Значението на микроорганизмите в човешкия живот.
лекция, добавена на 12.10.2013
Характеристики на млечнокиселите, бифидобактериите и пропионовата киселина, използвани при производството на био-сладолед
Пробиотиците като непатогенни бактерии за хора с антагонистична активност срещу патогенни микроорганизми.
Запознаване с особеностите на пробиотичните лактобацили. Анализ на ферментирали млечни продукти с пробиотични свойства.
резюме, добавен на 17.04.2017
Съвременна доктрина за произхода на микроорганизмите
Хипотези за произхода на живота на Земята.
Изучаването на биохимичната активност на микроорганизмите, тяхната роля в природата, живота на човека и животните в трудовете на Л. Пастьор. Генетични изследвания на бактерии и вируси, тяхната фенотипна и генотипна вариабилност.
резюме, добавен на 26.12.2013
Подобряване на потребителските свойства на пробиотичните препарати
Влиянието на пробиотиците върху човешкото здраве.
Имуностимулиращи, антимутагенни свойства на пропионовата киселина. Ефект на йода върху биохимичните свойства на пробиотичните бактерии. Качествени характеристики на йодираните лекарства, биохимични показатели.
статия, добавена на 24.08.2013
Биоинженерство - използването на микроорганизми, вируси, трансгенни растения и животни в промишлен синтез
Производство на продукти от микробния синтез от първа и втора фаза, аминокиселини, органични киселини, витамини.
Масово производство на антибиотици. Производство на алкохоли и полиоли. Основните видове биопроцеси. Метаболитно инженерство на растенията.
курсова работа, добавена на 22.12.2013 г
Използване на полезни микроорганизми
Ролята на микроорганизмите в природата и селското стопанство.
тест, добавен на 27.09.2009
МИКРОБИОЛОГИЧНА ИНДУСТРИЯ,производство на продукт с помощта на микроорганизми. Процесът, осъществяван от микроорганизми, се нарича ферментация; съдът, в който тече, се нарича ферментатор (или биореактор).
Процесите, включващи бактерии, дрожди и плесенни гъби, са били използвани от хората в продължение на стотици години за производство на храни и напитки, за обработка на текстил и кожа, но участието на микроорганизми в тези процеси е ясно показано едва в средата на 19 век.
През 20 век индустрията е използвала цялото разнообразие от прекрасните биосинтетични способности на микроорганизмите и сега ферментацията е централна за биотехнологията. С негова помощ се получават разнообразни химикали и лекарства с висока чистота, приготвят се бира, вино, ферментирали храни.
Във всички случаи процесът на ферментация е разделен на шест основни етапа.
Създаване на среда.На първо място е необходимо да изберете подходящата хранителна среда. Микроорганизмите се нуждаят от органични източници на въглерод, подходящ източник на азот и различни минерали за своя растеж. При производството на алкохолни напитки средата трябва да съдържа малцов ечемик, кюспе от плодове или горски плодове.
Например, бирата обикновено се прави от малцова мъст, докато виното се прави от гроздов сок. В допълнение към водата и евентуално някои добавки, тези екстракти съставляват хранителната среда.
Средите за получаване на химикали и лекарства са много по-сложни. Най-често като източник на въглерод се използват захари и други въглехидрати, но често масла и мазнини, а понякога и въглеводороди.
Източникът на азот обикновено са амоняк и амониеви соли, както и различни продукти от растителен или животински произход: соево брашно, соеви зърна, брашно от памучни семена, фъстъчено брашно, странични продукти от царевично нишесте, кланични отпадъци, рибно брашно, екстракт от дрожди. Компилирането и оптимизирането на среда за растеж е изключително сложен процес, а рецептите за индустриални медии са строго пазена тайна.
Стерилизация.Средата трябва да бъде стерилизирана, за да се унищожат всички замърсяващи микроорганизми. Самият ферментатор и спомагателното оборудване също се стерилизират. Има два метода за стерилизация: директно впръскване на прегрята пара и нагряване с топлообменник.
Желаната степен на стерилност зависи от естеството на процеса на ферментация.
Основните групи микроорганизми, използвани в хранително-вкусовата промишленост
Тя трябва да бъде максимална при получаване на лекарства и химикали. Изискванията за стерилност при производството на алкохолни напитки са по-малко строги.
За такива ферментационни процеси се казва, че са „защитени“, тъй като условията, които се създават в околната среда, са такива, че само определени микроорганизми могат да растат в тях. Например, при производството на бира, растежната среда просто се вари, а не се стерилизира; ферментаторът също се използва чист, но не стерилен.
Получаване на култура.Преди започване на процеса на ферментация е необходимо да се получи чиста, високопродуктивна култура. Чистите култури от микроорганизми се съхраняват в много малки обеми и при условия, осигуряващи тяхната жизнеспособност и продуктивност; това обикновено се постига чрез съхранение при ниска температура.
Ферментаторът може да побере няколкостотин хиляди литра хранителна среда и процесът започва с въвеждане на култура (инокулум) в нея, съставляваща 1-10% от обема, в който ще се проведе ферментация. По този начин първоначалната култура трябва да се отглежда на етапи (с субкултивиране), докато се достигне нивото на микробната биомаса, достатъчно, за да може микробиологичният процес да продължи с необходимата продуктивност.
Абсолютно необходимо е културата да се поддържа чиста през цялото това време, като се предотвратява замърсяването й с чужди микроорганизми.
Запазването на асептичните условия е възможно само при внимателен микробиологичен и химико-технологичен контрол.
Растеж в индустриален ферментатор (биореактор).Индустриалните микроорганизми трябва да растат във ферментатора при оптимални условия, за да образуват желания продукт.
Тези условия са строго контролирани, за да се осигури растеж на микроби и синтез на продукта. Дизайнът на ферментатора трябва да ви позволява да контролирате условията на растеж - постоянна температура, pH (киселинност или алкалност) и концентрацията на разтворения в средата кислород.
Конвенционалният ферментатор е затворен цилиндричен резервоар, в който средата и микроорганизмите се смесват механично.
През средата се изпомпва въздух, понякога наситен с кислород. Температурата се контролира от вода или пара, преминаващи през тръбите на топлообменника. Такъв разбъркан ферментатор се използва в случаите, когато процесът на ферментация изисква много кислород. Някои продукти, напротив, се образуват при безкисни условия и в тези случаи се използват ферментатори с различен дизайн. Така бирата се вари при много ниски концентрации на разтворен кислород, а съдържанието на биореактора не се аерира и не се разбърква.
Някои пивовари все още традиционно използват отворени контейнери, но в повечето случаи процесът протича в затворени неаерирани цилиндрични контейнери, стесняващи се надолу, което допринася за утаяването на дрождите.
Производството на оцет се основава на окисляването на алкохола до оцетна киселина от бактерии.
ацетобактер. Процесът на ферментация протича в съдове, наречени ацетатри, с интензивна аерация. Въздухът и средата се засмукват от въртяща се бъркалка и влизат в стените на ферментатора.
Изолиране и пречистване на продуктите.В края на ферментацията бульонът съдържа микроорганизми, неизползвани хранителни компоненти на средата, различни отпадъчни продукти от микроорганизми и продукта, който са искали да получат в промишлен мащаб. Следователно този продукт се пречиства от други компоненти на бульона.
При получаване на алкохолни напитки (вино и бира) е достатъчно просто да отделите маята чрез филтриране и да доведете филтрата до стандарта. Въпреки това отделни химикали, получени чрез ферментация, се извличат от сложен бульон.
Въпреки че промишлените микроорганизми са специално подбрани за техните генетични свойства, така че добивът на желания продукт от техния метаболизъм да бъде максимизиран (в биологичен смисъл), концентрацията му все още е малка в сравнение с тази, постигната при производство на базата на химичен синтез.
Следователно трябва да се прибягва до сложни методи за изолиране - екстракция с разтворител, хроматография и ултрафилтрация. Преработка и обезвреждане на ферментационни отпадъци.При всякакви промишлени микробиологични процеси се генерират отпадъци: бульон (течност, останала след извличането на продукта от производството); клетки на използвани микроорганизми; мръсна вода, която изми инсталацията; вода, използвана за охлаждане; вода, съдържаща следи от органични разтворители, киселини и основи.
Течните отпадъци съдържат много органични съединения; ако се изхвърлят в реките, те ще стимулират интензивния растеж на естествената микробна флора, което ще доведе до изчерпване на речните води с кислород и създаване на анаеробни условия. Поради това отпадъците се подлагат на биологично третиране преди изхвърляне, за да се намали съдържанието на органичен въглерод. Индустриалните микробиологични процеси могат да се разделят на 5 основни групи: 1) култивиране на микробна биомаса; 2) получаване на метаболитни продукти от микроорганизми; 3) получаване на ензими от микробен произход; 4) получаване на рекомбинантни продукти; 5) биотрансформация на вещества.
микробна биомаса.Самите микробни клетки могат да служат като краен продукт от производствения процес. В индустриален мащаб се произвеждат два основни типа микроорганизми: дрожди, които са необходими за печене, и едноклетъчни микроорганизми, използвани като източник на протеини, които могат да се добавят към храната за хора и животни.
Хлебната мая се култивира в големи количества от началото на 20-ти век. и е използван като хранителен продукт в Германия по време на Първата световна война.
Технологията за производство на микробна биомаса като източник на хранителни протеини обаче е разработена едва в началото на 60-те години на миналия век. Редица европейски компании обърнаха внимание на възможността за отглеждане на микроби върху такъв субстрат като въглеводороди за получаване на т.нар.
протеин на едноклетъчните организми (BOO). Технологичен триумф беше разработването на продукт, добавен към фуражите за добитък, състоящ се от изсушена микробна биомаса, отгледана на метанол.
Процесът се провежда в непрекъснат режим във ферментатор с работен обем 1,5 милиона литра
Въпреки това, поради нарастването на цените на петрола и продуктите от неговата преработка, този проект стана икономически неизгоден, отстъпвайки място на производството на соя и рибно брашно. До края на 80-те години на миналия век заводите на BOO бяха демонтирани, което сложи край на бурния, но кратък период на развитие на този отрасъл на микробиологичната индустрия. Друг процес се оказа по-обещаващ - получаване на гъбична биомаса и гъбичен микопротеинов протеин с помощта на въглехидрати като субстрат.
метаболитни продукти.След въвеждане на културата в хранителната среда се наблюдава лаг фаза, при която не се наблюдава видим растеж на микроорганизми; този период може да се разглежда като време на адаптация. След това темпът на растеж постепенно нараства, достигайки постоянна, максимална стойност за дадените условия; такъв период на максимален растеж се нарича експоненциална или логаритмична фаза.
Постепенно растежът се забавя, а т.нар. стационарна фаза. Освен това броят на жизнеспособните клетки намалява и растежът спира.
Следвайки кинетиката, описана по-горе, е възможно да се проследи образуването на метаболити на различни етапи.
В логаритмичната фаза се образуват жизненоважни за растежа на микроорганизмите продукти: аминокиселини, нуклеотиди, протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати и др. Те се наричат първични метаболити.
Много първични метаболити са от значителна стойност. И така, глутаминовата киселина (по-точно нейната натриева сол) е част от много храни; лизинът се използва като хранителна добавка; фенилаланинът е предшественик на заместителя на захарта аспартам.
Първичните метаболити се синтезират от естествени микроорганизми в количества, необходими само за задоволяване на техните нужди. Затова задачата на индустриалните микробиолози е да създадат мутантни форми на микроорганизми – суперпроизводители на съответните вещества.
В тази област беше постигнат значителен напредък: например беше възможно да се получат микроорганизми, които синтезират аминокиселини до концентрация от 100 g/l (за сравнение организмите от див тип натрупват аминокиселини в милиграмови количества).
Във фазата на забавяне на растежа и в стационарната фаза някои микроорганизми синтезират вещества, които не се образуват в логаритмичната фаза и не играят ясна роля в метаболизма. Тези вещества се наричат вторични метаболити. Те се синтезират не от всички микроорганизми, а главно от нишковидни бактерии, гъбички и спорообразуващи бактерии. По този начин производителите на първични и вторични метаболити принадлежат към различни таксономични групи. Ако въпросът за физиологичната роля на вторичните метаболити в клетките производители беше обект на сериозни дискусии, тогава тяхното промишлено производство е от несъмнен интерес, тъй като тези метаболити са биологично активни вещества: някои от тях имат антимикробна активност, други са специфични инхибитори на ензимите , а други са растежни фактори. , много от тях имат фармакологична активност.
Получаването на такива вещества послужи като основа за създаването на редица клонове на микробиологичната индустрия. Първият от тази серия беше производството на пеницилин; Микробиологичният метод за производство на пеницилин е разработен през 40-те години на миналия век и положи основата на съвременната индустриална биотехнология.
Фармацевтичната индустрия е разработила изключително сложни методи за скрининг (масово тестване) на микроорганизми за способността им да произвеждат ценни вторични метаболити.
Първоначално целта на скрининга беше да се получат нови антибиотици, но скоро беше открито, че микроорганизмите синтезират и други фармакологично активни вещества.
През 80-те години на миналия век е установено производството на четири много важни вторични метаболита. Това са: циклоспорин, имуносупресивно лекарство, използвано като средство за предотвратяване на отхвърлянето на имплантирани органи; имипенем (една от модификациите на карбапенем) - вещество с най-широк спектър на антимикробна активност от всички известни антибиотици; ловастатин - лекарство, което понижава нивата на холестерола в кръвта; Ивермектинът е антихелминтик, използван в медицината за лечение на онхоцеркоза или "речна слепота", както и във ветеринарната медицина.
Ензими от микробен произход.В промишлен мащаб ензимите се получават от растения, животни и микроорганизми. Използването на последното има предимството, че позволява производството на ензими в големи количества, като се използват стандартни техники за ферментация.
Освен това е несравнимо по-лесно да се увеличи продуктивността на микроорганизмите, отколкото на растенията или животните, а използването на рекомбинантна ДНК технология прави възможно синтезирането на животински ензими в клетките на микроорганизмите.
Получените по този начин ензими се използват главно в хранително-вкусовата промишленост и свързаните с нея области. Синтезът на ензими в клетките е генетично контролиран и следователно наличните индустриални микроорганизми-производители са получени в резултат на насочена промяна в генетиката на див тип микроорганизми.
рекомбинантни продукти.Технологията на рекомбинантната ДНК, по-известна като "генно инженерство", позволява гените на висшите организми да бъдат включени в бактериалния геном. В резултат на това бактериите придобиват способността да синтезират "чужди" (рекомбинантни) продукти - съединения, които преди са могли да бъдат синтезирани само от висши организми.
На тази основа са създадени много нови биотехнологични процеси за производство на човешки или животински протеини, които преди това не са били налични или използвани с големи рискове за здравето.
Самият термин "биотехнология" стана популярен през 70-те години на миналия век във връзка с разработването на методи за производство на рекомбинантни продукти. Тази концепция обаче е много по-широка и включва всеки индустриален метод, основан на използването на живи организми и биологични процеси.
Първият рекомбинантен протеин, произведен в промишлен мащаб, е човешкият растежен хормон. За лечение на хемофилия, един от протеините на кръвосъсирващата система, а именно факторът
VIII. Преди да бъдат разработени методи за получаване на този протеин с помощта на генно инженерство, той е изолиран от човешка кръв; употребата на такова лекарство е свързана с риск от инфекция с човешкия имунодефицитен вирус (HIV).
Дълго време захарният диабет се лекува успешно с животински инсулин. Учените обаче вярват, че рекомбинантният продукт би създал по-малко имунологични проблеми, ако може да бъде получен в чиста форма, без примеси от други пептиди, произвеждани от панкреаса.
Освен това се очакваше броят на пациентите с диабет да нараства с течение на времето поради фактори като промени в хранителните навици, подобрени медицински грижи за бременни жени с диабет (и в резултат на това увеличаване на честотата на генетичната предразположеност към диабет) , и накрая очакваното удължаване на продължителността на живота на пациентите с диабет.
Първият рекомбинантен инсулин излиза на пазара през 1982 г. и до края на 80-те години на миналия век той на практика замества животинския инсулин.
Много други протеини се синтезират в човешкото тяло в много малки количества и единственият начин да се получат в мащаб, достатъчен за клинична употреба, е чрез рекомбинантна ДНК технология. Тези протеини включват интерферон и еритропоетин.
Еритропоетинът, заедно с миелоидния колониестимулиращ фактор, регулира образуването на кръвни клетки при хората. Еритропоетинът се използва за лечение на анемия, свързана с бъбречна недостатъчност, и може да намери приложение като средство за повишаване на тромбоцитите при химиотерапия на рак.
Биотрансформация на вещества.Микроорганизмите могат да се използват за превръщане на определени съединения в подобни по структура, но по-ценни вещества. Тъй като микроорганизмите могат да упражняват своето каталитично действие по отношение само на определени вещества, процесите, протичащи с тяхно участие, са по-специфични от чисто химичните. Най-известният процес на биотрансформация е производството на оцет чрез превръщане на етанол в оцетна киселина.
Но сред продуктите, образувани по време на биотрансформацията, има и такива много ценни съединения като стероидни хормони, антибиотици, простагландини. Вижте същоГЕННОТО ИНЖЕНЕРСТВО. Индустриална микробиология и напредък в генното инженерство(специален брой на Scientific American).
М., 1984
Биотехнология. Принципи и приложение. М., 1988 г
Производство Човешка употреба на микроорганизми.
Микроорганизмите се използват широко в хранително-вкусовата промишленост, домакинството, микробиологичната индустрия за производство на аминокиселини, ензими, органични киселини, витамини и др.
Класическите микробиологични индустрии включват винопроизводство, пивоварство, приготвяне на хляб, млечнокисели продукти и хранителен оцет. Например винопроизводството, пивоварството и производството на тесто с мая са невъзможни без използването на дрожди, които са широко разпространени в природата.
Историята на промишленото производство на дрожди започва в Холандия, където през 1870 г. Основана е първата фабрика за дрожди. Основният продукт беше пресована мая с влажност около 70%, която може да се съхранява само няколко седмици.
Дългосрочното съхранение е невъзможно, тъй като пресованите дрождови клетки остават живи и запазват своята активност, което води до тяхната автолиза и смърт. Сушенето се превърна в един от методите за промишлено консервиране на дрождите. При сухата мая при ниска влажност клетката на дрожди е в анабиотично състояние и може да продължи дълго време.
Първата суха мая се появява през 1945 г. През 1972 г. ᴦ. се появи второто поколение сухи дрожди, така наречените инстантни дрожди.
Използването на микроорганизми в хранително-вкусовата промишленост
От средата на 90-те години на миналия век се появи трето поколение сухи дрожди: хлебна мая. Saccharomyces cerevisiae,които съчетават предимствата на незабавната мая със силно концентриран комплекс от специализирани ензими за печене в един продукт.
Тази мая позволява не само да се подобри качеството на хляба, но и да се противопостави активно на процеса на застояване.
хлебна мая Saccharomyces cerevisiaeсе използват и при производството на етилов алкохол.
Винопроизводството използва много различни щамове дрожди, за да произведе уникална марка вино с уникални качества.
Млечнокиселите бактерии участват в приготвянето на храни като кисело зеле, кисели краставици, мариновани маслини и много други кисели храни.
Млечнокиселите бактерии превръщат захарта в млечна киселина, която предпазва храната от гнилостни бактерии.
С помощта на млечнокисели бактерии се приготвя голям асортимент от млечнокисели продукти, извара и сирене.
В същото време много микроорганизми играят негативна роля в човешкия живот, като са патогени на болести по хората, животните и растенията; могат да причинят разваляне на хранителни продукти, разрушаване на различни материали и др.
За борба с подобни микроорганизми са открити антибиотици – пеницилин, стрептомицин, грамицидин и др., които са метаболитни продукти на гъбички, бактерии и актиномицети.
Микроорганизмите осигуряват на хората необходимите ензими.
По този начин амилазата се използва в хранително-вкусовата, текстилната и хартиената промишленост. Протеазата причинява разграждане на протеини в различни материали. На изток гъбената протеаза се използва от векове за приготвяне на соев сос.
Днес се използва в производството на перилни препарати. При консервиране на плодови сокове се използва ензим като пектиназа.
Микроорганизмите се използват за пречистване на отпадъчни води, преработка на отпадъци от хранително-вкусовата промишленост. Анаеробното разлагане на отпадъчните органични вещества произвежда биогаз.
През последните години се появиха нови продукции.
Каротеноидите и стероидите се получават от гъби.
Бактериите синтезират много аминокиселини, нуклеотиди и други реагенти за биохимични изследвания.
Микробиологията е бързо развиваща се наука, чиито постижения до голяма степен са свързани с развитието на физиката, химията, биохимията, молекулярната биология и др.
За успешното изучаване на микробиологията са необходими познания по изброените науки.
Този курс се фокусира върху хранителната микробиология.
Много микроорганизми живеят на повърхността на тялото, в червата на хората и животните, върху растенията, върху храната и върху всички предмети около нас. Микроорганизмите консумират голямо разнообразие от храни, изключително лесно се адаптират към променящите се условия на живот: топлина, студ, липса на влага и др.
n. Οʜᴎ се размножават много бързо. Без познания по микробиология е невъзможно компетентно и ефективно да се управляват биотехнологичните процеси, да се поддържа високото качество на хранителните продукти на всички етапи от тяхното производство и да се предотврати консумацията на продукти, съдържащи патогени на хранителни заболявания и отравяния.
Трябва да се подчертае, че микробиологичните изследвания на хранителните продукти не само от гледна точка на технологичните характеристики, но и, не по-малко важно, от гледна точка на тяхната санитарна и микробиологична безопасност, са най-трудният обект на санитарната микробиология.
Това се обяснява не само с разнообразието и изобилието от микрофлора в хранителните продукти, но и с използването на микроорганизми в производството на много от тях.
В тази връзка при микробиологичния анализ на качеството и безопасността на храните трябва да се разграничат две групи микроорганизми:
- специфична микрофлора;
- неспецифична микрофлора.
специфични- ϶ᴛᴏ културни раси от микроорганизми, които се използват за приготвяне на определен продукт и са незаменима брънка в технологията на неговото производство.
Такава микрофлора се използва в технологията за производство на вино, бира, хляб и всички ферментирали млечни продукти.
Неспецифичен- ϶ᴛᴏ микроорганизми, които навлизат в храната от околната среда, замърсявайки ги.
Сред тази група микроорганизми се разграничават сапрофитни, патогенни и условно патогенни, както и микроорганизми, които причиняват разваляне на продуктите.
Степента на замърсяване зависи от много фактори, които включват правилното набавяне на суровини, тяхното съхранение и преработка, спазване на технологичните и санитарни условия за производство на продуктите, тяхното съхранение и транспортиране.