Dom » Endokrinologija » Ekonomski značaj različitih vrsta fermentacije. Fermentacija

Ekonomski značaj različitih vrsta fermentacije. Fermentacija

Život nekih organizama moguć je u okruženju bez kiseonika. Takvi organizmi se nazivaju anaerobi. Anaerobi uključuju mnoge bakterije, neke protiste, gljive (npr. kvasac) i životinje (npr. metilji, trakavice, okrugle gliste). Većina anaerobnih organizama dobija energiju koja im je potrebna za život kroz proces fermentacije.

Fermentacija- proces anaerobne digestije organska materija, pretežno ugljikohidrati, koji nastaju pod djelovanjem enzima. Fermentacija može nastati i u ćelijama aerobnih organizama u uslovima nedostatka kiseonika.

U prvoj fazi fermentacije, glukoza se razlaže do pirogrožđane kiseline (kao u procesu glikolize). U ovom slučaju nastaju 2 NDD * H + H + molekula i 2 molekula ATP. Zatim se pirogrožđana kiselina pretvara u mlečnu kiselinu, etil alkohol, sirćetnu kiselinu ili druge proizvode (slika 62). U zavisnosti od konačnog proizvoda, razlikuju se mlečna, alkoholna, sirćetna i druge vrste fermentacije.

Termin s.fermentacija:/ uveo je holandski alhemičar van Helmont u 17. vijeku. za procese koji idu sa oslobađanjem gasova. U 19. vijeku Osnivač moderne mikrobiologije Louis Pasteur pokazao je da je fermentacija rezultat vitalne aktivnosti mikroorganizama i ustanovio da različite vrste fermentacije izazivaju različite grupe mikroorganizama.

fermentacija mliječne kiseline izvršiti bakterije mliječne kiseline. U ovoj vrsti fermentacije, glukoza se razgrađuje do pirogrožđane kiseline (C3H4O3), koja se zatim reducira u mliječnu kiselinu (C 3 H 6 0 3).

Šematski mlečne fermentacije može se izraziti sljedećim jednačinama:

1) C 6 H 12 0 6 + 2NAD+ + 2DDP + 2H 3 P0 4 - 2C 3 H 4 0 3 + 2NAD-H + H + + 2ATP;

2) 2C 3 H 4 0 3 + 2NAD-H + H + - 2C 3 H 6 0 3 + 2NAD +.

Ukupna jednadžba za fermentaciju mliječne kiseline je:

C 6 H 12 0 6 + 2DDF + 2H 3 P0 4 - ". 2C 3 H 6 0 3 + 2ATP.

Mliječnokiselinska fermentacija se također odvija u mišićnim stanicama ljudi i životinja u uvjetima nedostatka kisika. Nakupljanje mliječne kiseline jedan je od uzroka umora mišića. S protokom krvi, mliječna kiselina ulazi u jetru i bubrege, gdje se prerađuje u glukozu.

Alkoholna fermentacija uzrok kvasac, kao i neke anaerobne bakterije. Ova vrsta fermentacije se također opaža u biljnim stanicama u nedostatku kisika. Tokom alkoholne fermentacije, glukoza se razgrađuje do PVC-a, koji se zauzvrat razgrađuje u etil alkohol(C 2 H 5 OH) i ugljični dioksid.

U početku se alkoholna fermentacija odvija slično fermentaciji mliječne kiseline:

1) C 6 H 12 0 6 + 2NDD + + 2DDP + 2H 3 P0 4 - 2C 3 H 4 Oe + 2NDD-H + H ++ 2ATP.

2) Zatim se pirogrožđana kiselina cijepa da nastane acetaldehid (CH 3 COH) i ugljični dioksid:

2C 3 H 4 0 3 - 2CH 3 SON + 2CO".

3) Sirćetni aldehid se redukuje u etil alkohol zbog NDD-H + H +:

2CH 3 SON + 2NDD-H + H + - 2C "H 6 OH + 2NDD +.

Proces alkoholna fermentacija može se izraziti opštom jednačinom:

C 6 H 12 0 6 + 2DDF + 2H 3 P0 4 - ". 2C 2 H 5 OH + 2C0 2 + 2ATP.

Sirćetna fermentacija sprovedeno bakterije sirćetne kiseline. Ova vrsta fermentacije proizvodi octenu kiselinu (CH 3 COOH) i ugljični dioksid.

Prve dvije faze octene fermentacije odvijaju se slično alkoholu:

1) C 6 H 12 0 6 + 2NDD+ + 2DDF + 2H 3 P0 4 - 2C 3 H 4 0 3 + 2NDC-H + H + + 2ATP.

2) 2C 3 H 4 0 3 - 2CH 3 SON + 2CO".

3) Završna faza je uz učešće kisika, koji oksidira acetaldehid u octenu kiselinu:

2CH 3 SON + Oo - 2CH 3 COOH.

Kod bilo koje vrste fermentacije glukoza se ne oksidira u potpunosti, pa značajan dio energije ostaje u konačnim proizvodima - mliječnoj kiselini, etil alkoholu itd. Prinos energije fermentacije - 2 ATP molekula(na bazi jednog molekula glukoze). Stoga, kada dijele istu količinu ugljikohidrata tokom energetskog metabolizma, anaerobi primaju mnogo manje energije od aerobnih.

Praktični značaj fermentacije. Fermentacija je poznata ljudima od pamtivijeka. Hiljadama godina ljudi su koristili alkoholnu fermentaciju za proizvodnju vina, a fermentaciju mliječne kiseline za proizvodnju fermentiranih mliječnih proizvoda i sira. U to vrijeme ljudi nisu znali da se svi ovi procesi odvijaju uz pomoć mikroorganizama.

Procesi fermentacije se danas široko koriste u praksi. Alkoholna fermentacija je osnova industrijske proizvodnje raznih alkohola, prvenstveno etil alkohola, kao i vina i piva. Upotreba kvasca u pečenju kruha posljedica je činjenice da mjehurići ugljičnog dioksida koji nastaju tijekom alkoholne fermentacije opuštaju tijesto, čineći ga pahuljastim.

U različitim dijelovima svijeta za proizvodnju alkohola koriste se različiti mikroorganizmi. Na primjer, u Evropi, kvasac iz roda Saccharomyces, u Južnoj Americi - bakterije Pseudomonas lidneri, u Aziji - pobrašnite pečurke.

Fermentacija sirćetne kiseline je osnova proizvodnje sirćeta za hranu. Mliječnokiselinska fermentacija se koristi za dobivanje različitih fermentiranih mliječnih proizvoda, u soljenju i fermentaciji povrća, siliranju hrane itd. Proizvod zajedničkog djelovanja bakterija mliječne kiseline i kvasca je kefir. Postoje brojni nacionalni fermentirani mliječni proizvodi (kumis, ajran, jogurt itd.), za čiju proizvodnju se koristi kravlje, kobilje, devinje, ovčje, kozje mlijeko, a kao starter kulture prirodno prisutni i očuvani kompleksi bakterija mliječne kiseline i kvasac se koriste.

Kiseljenje pavlake neophodno za dobijanje maslaca izazivaju bakterije iz roda streptokok. Osim mliječne kiseline, neke od njih stvaraju aceton i diacetil, koji maslacu daju karakterističan miris i okus. Supstrat u ovom slučaju je limunska kiselina, čiji sadržaj u mlijeku doseže 1 g / l.

Također treba napomenuti da procesi fermentacije igraju važnu ulogu u kruženju tvari u prirodi.

1. Šta je fermentacija? Može li se fermentacija odvijati u ćelijama aerobnih organizama?

2. Koje vrste fermentacije poznajete? Navedite krajnje proizvode svake vrste fermentacije.

3. Opišite praktična vrijednost razne vrste fermentacija. Zašto se kvasac koristi u proizvodnji vina? U pekari?

4. Poznato je da se pri pravljenju vina kod kuće ponekad umesto vina proizvodi proizvod sa visokim sadržajem sirćetna kiselina. Kako se ovo može objasniti?

5. Zašto se manje energije oslobađa tokom fermentacije nego tokom ćelijskog disanja?

6. Koja je sličnost između fermentacije i ćelijskog disanja? Po čemu se fermentacija razlikuje od ćelijskog disanja?

7. Odredite masu glukoze koju razgrađuju bakterije mliječne kiseline ako su formirale 135 g mliječne kiseline. Koja je maksimalna količina ATP-a (mol) koja se može sintetizirati u stanicama bakterija mliječne kiseline?

8. Kvasac je iskoristio 90 g glukoze, dok je dio glukoze prošao potpunu oksidaciju, a drugi dio je razdvojen tokom alkoholnog vrenja. Kao rezultat, nastalo je 61,6 g ugljičnog dioksida. Koja je maksimalna količina ATP-a (mol) koja bi se u ovom slučaju mogla stvoriti u stanicama kvasca? Koji je udio glukoze (%) razgrađen tokom fermentacije?

Poglavlje 1. Hemijske komponente živih organizama

§ 1. Sadržaj hemijskih elemenata u organizmu. Makro- i mikroelementi
§ 2. Hemijska jedinjenja u živim organizmima. neorganske supstance

Poglavlje 2 funkcionalna jedinicaživi organizmi

§ 10. Istorija otkrića ćelije. Stvaranje ćelijske teorije
§ 15. Endoplazmatski retikulum. Golgijev kompleks. Lizozomi

Poglavlje 3

§ 24. Opšte karakteristike metabolizma i konverzije energije

Poglavlje 4 Strukturna organizacija i regulacija funkcija u živim organizmima

Poglavlje 5 individualni razvoj organizmi

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Hostirano na http://www.allbest.ru

Uvod

1.1 Bakterije

1.2 Kvasac

1.3 Zygomycetes

2. Fermentacija

2.1 Alkoholna fermentacija

2.2 Fermentacija mliječne kiseline

2.3 Maslačna fermentacija

2.4 Fermentacija propionskom kiselinom

2.5 Fermentacija limunskom kiselinom

Zaključak

Uvod

Prema mišljenju stručnjaka, oko 80% proizvodnje hrane je na neki način povezano s korištenjem mikrobioloških procesa. Koriste se u mnogim industrijama još od antike. Dakle, drevne biotehnologije su proizvodnja vina, pivarstvo, pečenje, proizvodnja sireva i fermentisanih mlečnih proizvoda, itd. Odabir i unapređenje ovih industrija se vrši hiljadama godina. Trenutno se uz pomoć mikroorganizama proizvode proteini hrane, enzimi, vitamini, aminokiseline i antibiotici, organske kiseline, lipidi, hormoni, poljoprivredni preparati i tako dalje.

U sadašnjoj fazi razvoja biotehnologije uočava se kako dalja modernizacija tradicionalnih biotehnologija tako i razvoj novih. Glavni pravci modernizacije su upotreba biotehnologija za intenziviranje proizvodnje, smanjenje negativan uticaj tvrdi načini, za poboljšanje kvalitete, za poboljšanje potrošačkih svojstava proizvoda.

Većina tradicionalnih i novih biotehnologija bazira se na korištenju procesa fermentacije, hidrolize i sinteze. Posebno su rasprostranjene fermentacijske industrije: proizvodnja etilnog alkohola, voćnih i bobičastih vina, pivarstvo, pečenje i dr.

Fermentacija je anaerobna (koja se odvija bez sudjelovanja kisika) metabolička razgradnja molekula hranjivih tvari, npr. glukoze. Po izrazu Louis Pasteur, "fermentacija je život bez kiseonika." Većinu vrsta fermentacije provode mikroorganizmi - anaerobi.

1. Glavne grupe mikroorganizama koje se koriste u prehrambenoj industriji

Glavne grupe mikroorganizama koje se koriste u prehrambenoj industriji su bakterije, kvasci i plijesni.

1.1 Bakterije

bakterije. Koriste se kao uzročnici mliječne kiseline, sirćetne kiseline, maslačne fermentacije.

Kulturne bakterije mliječne kiseline koriste se u proizvodnji mliječne kiseline, u pekarstvu, u proizvodnji fermentiranih mliječnih proizvoda, a ponekad i u proizvodnji alkohola. Mikroorganizmi mliječne kiseline mogu uzrokovati dvije vrste fermentacije: - homofermentativna fermentacija - pri razgradnji ugljikohidrata (laktoze) uglavnom nastaje mliječna kiselina i heterofermentativna - osim mliječne kiseline nastaju i druge tvari (diacetil, acetoin, aromatične tvari, CO2 , isparljive masne kiseline, alkohol i dr.)

U mliječnoj industriji koriste se sljedeće vrste mikroorganizama koji su direktno uključeni u formiranje sastava i svojstava (kvaliteta) mliječnih proizvoda: mliječni koki i bacili, kao i specifična mikroflora određene vrste mliječni proizvodi - bifidobakterije, bakterije octene kiseline kefirne gljivice, bakterije propionske kiseline.

Laktokoki su dio starter kultura za fermentisana mliječna pića: pavlaka, svježi sir, pavlaka puter, sirevi.

Termobakterije se koriste u proizvodnji jogurta, Mechnikovskaya jogurta (bugarski štapić); s obzirom da acidophilus bacillus može ukorijeniti u crijevima i potisnuti razvoj truležnih bakterija, koristi se za proizvodnju acidofilnih napitaka s terapijskim i profilaktičkim djelovanjem.

Bifidobakterije se proizvode u obliku bakterijskih koncentrata (na primjer, bifidumbacterin) i uključene su u fermentirane mliječne proizvode. Problem je što se bifidobakterije ne razvijaju dobro u mlijeku (nisu evolucijski prilagođene ovoj sredini). Za stimulaciju rasta dodaju se zajedno sa drugim mliječno kiselim mikroorganizmima (bifidoc, acidobifidin), koriste se posebni sojevi prilagođeni rastu u mlijeku ili se dodaju bifidogeni faktori rasta (kvasac, krompir, ekstrakti soje, kazein hidrolizati, neke mineralne soli)

Bakterije propionske kiseline koriste se u proizvodnji sira.

1.2 Kvasac

Kvasac. Široko se koriste kao sredstva za fermentaciju u proizvodnji alkohola i piva, u vinarstvu, u proizvodnji hljebnog kvasa, kao i u pečenju za rahljenje tijesta i kao dio kefirnih gljiva - za proizvodnju kefira, kumisa i ayrana.

Za proizvodnju hrane važan je kvasac – kvasac koji stvara spore (saharomiceti) i kvasac koji ne stvara spore ili nesavršeni – nesaharomiceti (gljive slične kvascu). Svaka industrija koristi određene rase kvasca. Razlikovati kvasac u prahu i ljuskavi. U prvom, tokom čitavog životnog perioda, ćelije su izolovane jedna od druge, dok se u drugom ćelije spajaju, formirajući ljuspice, i brzo se talože.

Kulturni kvasac pripada porodici saharomiceta S. cerevisiae. Optimalna temperatura za razmnožavanje kvasca je u rasponu od 25 °C do 30 °C, a minimalna temperatura je oko 3 °C. Na 40°C prestaje rast i kvasac umire, ali kvasac dobro podnosi niske temperature, iako prestaje njihovo razmnožavanje.

Postoje kvasci gornjeg i donjeg vrenja.

Kvasac gornjeg vrenja u fazi intenzivne fermentacije ističe se na površini fermentiranog medija u obliku prilično debelog sloja pjene i u tom stanju ostaje do kraja fermentacije. Zatim se talože, ali ne daju gust talog. Ovi kvasci su usitnjeni kvasci i ne lijepe se zajedno, za razliku od pahuljastih kvasaca donjeg vrenja, čije su ljuske ljepljive, što uzrokuje da se ćelije lijepe i brzo talože.

Kvasac se najbolje razvija u kiseloj sredini pri pH od 4 do 6 i može izdržati do 17% alkohola u rastvoru. Kvasac gornjeg vrenja (Saccharomyces cerevisiae) nalazi se u gornjim slojevima sladovine, gdje se uzdiže stvarajući ugljični dioksid i pjenu. Fermentacija se odvija uz blagi porast temperature sa 20 °C na 28 °C. Neposredno prije kraja fermentacije, kvasac stvara ljuspice i taloži se na dno rezervoara za fermentaciju. Nakon 5-7 dana gornja fermentacija se završava.

Kvasac donjeg vrenja (Saccharomyces vini) razvija se u anaerobnim uslovima i na nižoj temperaturi od 6 °C do 12 °C, tako da proces teče sporo od 8 do 10 dana. Kvasac se ubrzo slegne na dno i formira flokulantni sediment.

1.3 Zygomycetes

Zygomycetes. Ranije su zigomicete nazivane gljivama plijesni. Oni igraju važnu ulogu kao proizvođači enzima. Pečurke iz roda Aspergillus proizvode amilolitičke, proteolitičke, pektolitičke i druge enzime, koji se koriste u industriji alkohola umjesto slada za saharizaciju škroba, u pivarstvu - uz djelomičnu zamjenu slada neslađenim zrnom i sl.

U proizvodnji limunske kiseline, A. niger je uzročnik fermentacije limunske kiseline.

U mljekarskoj industriji koristim kalupe roda Penicillium u proizvodnji sira u proizvodnji sireva Camembert i Roquefort.

2. Fermentacija

Fermentacija je proces anaerobne razgradnje organskih tvari, uglavnom ugljikohidrata, koji se odvija pod utjecajem mikroorganizama ili enzima izolovanih iz njih. U toku fermentacije, kao rezultat spregnutih redoks reakcija, oslobađa se energija neophodna za život mikroorganizama i formiraju se hemijska jedinjenja koja mikroorganizmi koriste za biosintezu aminokiselina, proteina, organskih kiselina, masti i drugih telesnih komponenti. Istovremeno se akumuliraju krajnji proizvodi fermentacije. U zavisnosti od njihove prirode, razlikuju se alkoholna, mlečna, buterna, propionska i druge vrste fermentacije.

2.1 Alkoholna fermentacija

Godine 1836. francuski naučnik Canard de la Tour ustanovio je da je alkoholna fermentacija povezana s rastom i reprodukcijom kvasca. Hemijsku jednačinu za alkoholnu fermentaciju dali su francuski hemičari A. Lavoisier (1789) i J. Gay-Lussac (1815). L. Pasteur je došao do zaključka (1857) da samo živi kvasac u anaerobnim uslovima može izazvati alkoholno vrenje. Nasuprot tome, njemački naučnik J. Liebig tvrdoglavo je insistirao da se fermentacija odvija izvan žive ćelije. Na mogućnost bezćelijske alkoholne fermentacije prvi je ukazao (1871) ruski biohemičar M. M. Manaseina. Godine 1897., njemački hemičar E. Buchner, istisnuvši pod visokim pritiskom mljeveni kvasac s kvarcnim pijeskom, dobio je sok bez ćelija koji fermentira šećer sa stvaranjem alkohola i CO2. Kada se zagrije na 50 ° C i više, sok je izgubio svojstva fermentacije. Sve ovo ukazuje na enzimsku prirodu aktivnog principa sadržanog u soku kvasca. Ruski hemičar L. A. Ivanov otkrio je (1905) da fosfati dodani u sok kvasca povećavaju brzinu fermentacije za nekoliko puta. Ova vrsta fermentacije je od najveće ekonomske važnosti.

Alkoholna fermentacija je proces razgradnje šećera na alkohol i ugljični dioksid. Nastaje pod djelovanjem mikroorganizama u obliku sljedeće reakcije:

C6H12O6 \u003d 2C2H5OH + 2CO2 + 27 kcal

Osim etilnog alkohola i ugljičnog dioksida, nastaju i nusproizvodi: acetaldehid, glicerin, fuzelna ulja, octena i jantarna kiselina i drugi.

Alkoholnu fermentaciju ugljikohidrata uzrokuju kvasac, određeni predstavnici mucor gljivica i neke bakterije. Međutim, gljive i bakterije proizvode mnogo manje alkohola od kvasca.

Kvasac, ovisno o uvjetima fermentacije, proizvodi različite količine proizvoda fermentacije, među kojima mogu prevladavati etil alkohol i ugljični dioksid ili glicerol i octena kiselina.

Fermentacija ne zavisi samo od uslova u kojima se odvija, već i od vrste i rase kvasca koji se koristi. Ovi uslovi uključuju koncentraciju šećera, kiselost okoline, temperaturu i količinu akumuliranog alkohola.

Najpovoljnija koncentracija šećera u fermentabilnom supstratu za većinu kvasaca je oko 15%, pri većim koncentracijama fermentacija se usporava, a zatim potpuno zaustavlja. Međutim, neki kvasci mogu uzrokovati fermentaciju i kada je sadržaj šećera u mediju veći od 60%. Sa koncentracijom šećera u supstratu manjom od 10%, fermentacija teče vrlo sporo.

Normalno za alkoholnu fermentaciju je kisela sredina sa pH 4 ili 4,5.

U alkalnom okruženju, fermentacija se nastavlja stvaranjem glicerola i octene kiseline.

Najbolja temperatura fermentacije je između 28°C i 32°C. Na višim temperaturama fermentacija se usporava, a na 50°C prestaje. Snižavanje temperature smanjuje energiju fermentacije, iako ona ne prestaje u potpunosti ni na 0°C.

Vrhunska fermentacija teče vrlo snažno, sa stvaranjem velike količine pjene na površini supstrata i brzim oslobađanjem ugljičnog dioksida, čiji tokovi prenose kvasac u gornje slojeve supstrata. Kvasac koji uzrokuje ovu fermentaciju naziva se gornji kvasac. Nakon završetka fermentacije talože se na dno posuda za fermentaciju.

Donja fermentacija uzrokovana donjim kvascem je mnogo mirnija, uz stvaranje male količine pjene. Ugljični dioksid se postepeno oslobađa i kvasac ostaje u donjem sloju fermentiranog supstrata.

Vrhunski kvasac se koristi za proizvodnju alkohola i pekarskog kvasca, a osnovni - za proizvodnju vina i piva. Vrhunski kvasac se ponekad koristi za proizvodnju vina i piva.

Alkohol koji nastaje tokom procesa fermentacije je štetan za kvasac. Sa akumulacijom alkohola u supstratu više od 16% zapremine samog supstrata, fermentacija prestaje, a inhibitorno dejstvo nastalog alkohola počinje da se manifestuje već u koncentraciji od 2 do 5%. Neke rase posebno naviknutog kvasca mogu izdržati vrlo visoke koncentracije alkohola - do 25%.

Alkoholna fermentacija se normalno odvija u anaerobnim uslovima koji nastaju u procesu same fermentacije. Ali budući da su kvasci fakultativni anaerobi, oni također mogu razgraditi šećer u aerobnim uvjetima kako bi formirali ugljični dioksid i vodu. Uočeno je da se u uslovima dobre aeracije kvasac intenzivno razmnožava. Stoga se u proizvodnji pekarskog kvasca fermentirajuća podloga upuhuje zrakom.

Za industrijsku proizvodnju alkohola kao sirovine koriste se proizvodi koji sadrže škrob - krompir, žitarice, kao i otpad od proizvodnje šećera. Zbog činjenice da kvasac nije u stanju fermentirati škrob, prvo se saharizira sladom koji sadrži enzim amilazu. Slad se dobija od proklijalog zrna ječma. Trenutno se za saharifikaciju koristi i slad od gljiva (gljive roda Aspergillus), koji je po mnogo čemu povoljniji od ječmenog slada. Kao rezultat saharifikacije škroba nastaje disaharid maltoza - sladni šećer.

U okolinu kulturnog kvasca, koji se koristi u proizvodnji, mogu ući strani mikroorganizmi koji uzrokuju kvarenje proizvoda. Dakle, divlji kvasci su često štetnici u proizvodnji vina i piva. Oni mijenjaju okus i miris ovih proizvoda, zbog čega postaju zamućeni. Posebno je opasna membranozna mikoderma kvasca. Razvijajući se u vinu i pivu, oksidiraju alkohol u ugljični dioksid i vodu i daju napitcima neprijatan okus.

Mycoderma je također štetna u proizvodnji pekarskog kvasca. Proces dobivanja pekarskog kvasca provodi se upuhvanjem podloge zrakom, jer to doprinosi njihovoj brzoj reprodukciji. Mikoderma se u takvim uslovima razvija brže od pravog kvasca. Budući da mikoderma nema sposobnost dizanja tijesta, njeno prisustvo u kulturnom kvascu drastično smanjuje njihova pekarska svojstva.

2.2 Fermentacija mliječne kiseline

Bakterije mliječne kiseline dijele se u 2 grupe - homofermentativne i heterofermentativne. Homofermentativne bakterije (na primjer, Lactobacillus delbrückii) razgrađuju monosaharide u dvije molekule mliječne kiseline prema ukupnoj jednadžbi:

C6H12O6 = 2CH3CHOH-COOH

Heterofermentativne bakterije (na primjer, Bacterium lactis aerogenes) fermentiraju kako bi formirale mliječnu kiselinu, octenu kiselinu, etilni alkohol i CO2, a također formiraju malu količinu aromatičnih tvari - diacetil, estere i tako dalje.

Fermentacija mliječne kiseline je razgradnja šećera od strane bakterija mliječne kiseline u mliječnu kiselinu. U opštem obliku sažetka, može se predstaviti sljedećom jednadžbom:

S6N12O6 = 2S3N6O3 + 18 kcal.

Ova fermentacija se često uočava u mlijeku i uzrokuje da ono postane kiselo. Otuda i naziv vrste fermentacije, bakterija koje je uzrokuju, kao i glavnog produkta fermentacije - kiseline. Bakterije mliječne kiseline su sferne i šipkastog oblika. Oni su nepokretni, ne stvaraju spore i fakultativni su anaerobi.

Različite vrste bakterija mliječne kiseline proizvode različite količine kiseline pod jednakim uvjetima, što se objašnjava njihovom nejednakom otpornošću na kiseline. Bakterije u obliku štapa proizvode više kiseline nego globularne (koke).

Bakterije mliječne kiseline mogu fermentirati samo mono- i disaharide i uopće ne fermentiraju škrob i druge polisaharide, jer ne luče odgovarajuće enzime.

Neke od ovih bakterija proizvode antibiotske tvari koje djeluju protiv crijevnih patogena.

Sljedeće bakterije mliječne kiseline su od najveće važnosti: streptokok mliječne kiseline, bugarski, acidofil, sir, Delbryukovskaya, krastavac, štapići kupusa i druge.

Streptococcus mliječne kiseline - sferične bakterije povezane u parove ili u kratke lance. Najbolje se razvijaju na temperaturama od 30 °C do 35 °C, njihov temperaturni minimum je oko 10 °C. Tokom fermentacije nakupljaju i do 1% kiseline. Široko se koriste za pripremu proizvoda od mliječne kiseline (sireno mlijeko, kefir, pavlaka, svježi sir).

Bugarski štap često formira dugačke lančiće, izolovane od bugarskog podsirenog mleka. To je nepomičan štap bez spora. Najbolja temperatura za njegov razvoj je od 40 °C do 45 °C, minimalna temperatura je 20 °C. U mlijeku stvara do 3,5% mliječne kiseline.

Acidophilus bacillus dobijen iz crijevnog sekreta baby. Ima temperaturni optimum od oko 40 °C, minimalna temperatura razvoja je 20 °C. U mlijeku se akumulira do 2,2% mliječne kiseline. Koristi se za pripremu proizvoda mliječne kiseline - acidofilnog i acidofilnog mlijeka.

Po prijemu proizvoda mliječne kiseline (jogurt, kefir, acidofil) u proizvodnim uvjetima, mlijeko se prvo podvrgava pasterizaciji, a zatim fermentira posebnim starter kulturama koje sadrže kulture bakterija mliječne kiseline. Time je moguće dobiti proizvode mliječne kiseline određene i visoke kvalitete.

Mliječno-kiselinska fermentacija u pečenju kruha pomaže u sprječavanju razvoja štetnih bakterija u tijestu koje uzrokuju bolest krumpira (gustinu) kruha, a također pomaže u poboljšanju svojstava okusa kruha.

At industrijska proizvodnja Kao sirovine koriste se mliječna kiselina, škrob, melasa i drugi šećerni materijali. Mliječna kiselina se koristi u konditorskoj industriji i proizvodnji lagana pića.

2.3 Maslačna fermentacija

Prilikom maslačne fermentacije dolazi do procesa razgradnje šećera pod djelovanjem bakterija u anaerobnim uvjetima uz stvaranje maslačne kiseline, ugljičnog dioksida i vodonika. Nastavlja se prema jednačini:

S6N12O6 = S3N7SOON + 2SO2 + 2N2 + 20 kcal

Kao nusproizvodi dobijaju se etil i butil alkoholi, sirćetna kiselina i drugi. Takva fermentacija se može odvijati u mlijeku i mliječnim proizvodima, dajući ih neprijatnog ukusa i miris karakterističan za butirnu kiselinu. Bakterije maslačne kiseline koje uzrokuju ovu fermentaciju su pokretne šipke koje stvaraju spore u peritrihalnim snopovima, a optimalna temperatura za njihov razvoj je u rasponu od 30 °C do 40 °C. Oni su strogi anaerobi i mogu se razmnožavati samo u potpunom odsustvu atmosferskog kisika ili s vrlo malim sadržajem. Spore koje stvaraju bakterije butirne kiseline su vrlo otporne na štetne efekte, podnose ključanje nekoliko minuta i umiru samo uz produženu sterilizaciju. Bakterije maslačne kiseline mogu fermentirati i jednostavne šećere i složenije ugljikohidrate - škrob, pektin i druge, kao i glicerin. Ove bakterije su široko rasprostranjene u prirodi, nalaze se u tlu, u mulju jezera, bara i močvara, u nakupinama raznih ostataka i smeća, stajnjaka, zagađene vode, mlijeka, sira i tako dalje. Fermentacija koju izazivaju ove bakterije je od velike važnosti u transformaciji tvari u prirodi.

AT nacionalne ekonomije maslačna fermentacija može donijeti velika šteta, jer bakterije maslačne kiseline mogu uzrokovati masovnu smrt krompira i povrća, užeglo mlijeko i bubrenje sireva, kvarenje konzervirane hrane i sl.

2.4 Fermentacija propionskom kiselinom

Fermentacija propionske kiseline je proces pretvaranja šećera ili mliječne kiseline u propionsku i octenu kiselinu da nastane ugljična kiselina i voda:

3C6H12O6 \u003d 4C2H5COOH + 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O

Fermentaciju izazivaju bakterije propionske kiseline. To su kratki, nepokretni anaerobni štapovi bez spora, čija je optimalna temperatura razvoja oko 30 °C. Bakterije propionske kiseline su bliske bakterijama mliječne kiseline i često se razvijaju zajedno s njima.

Treba napomenuti da ne samo mliječna kiselina, već i njene soli mogu biti podvrgnute fermentaciji propionske kiseline. Ova fermentacija je neophodna za sazrevanje sireva. Mliječna kiselina (ili bolje rečeno, njezina kalcijeva sol), koja nastaje kao rezultat vitalne aktivnosti bakterija mliječne kiseline, pod utjecajem bakterija propionske kiseline pretvara se u propionsku kiselinu, octenu kiselinu i ugljični dioksid. Oslobađanje ugljičnog dioksida dovodi do stvaranja očiju u siru, dajući mu karakterističan spužvasti uzorak. Propionska i sirćetna kiselina doprinose stvaranju specifičnog ukusa i mirisa sira.

Bakterije propionske kiseline se također koriste za proizvodnju vitamina B12.

2.5 Fermentacija limunskom kiselinom

U fermentaciji limunske kiseline, šećer se pod utjecajem gljivica oksidira u limunsku kiselinu. Ova kiselina se ranije dobijala iz soka citrusnog voća - limuna i narandže. Trenutno se proizvodi uglavnom fermentacijom. Kao uzročnik citratne fermentacije koristi se gljiva Aspergillus niger.

Sirovina za proizvodnju limunske kiseline je proizvod koji sadrži šećer - melasa. Otopina melase, koja uključuje oko 15% šećera i hranjive tvari potrebne za gljivice, sipa se u ravne otvorene posude i inokulira sporama gljivica. Posude se stavljaju u komore za fermentaciju, koje su dobro provetrene. Proces fermentacije traje od 6 do 8 dana na temperaturi od oko 30°C.

Nedavno je uvedena nova metoda za proizvodnju limunske kiseline. U ovom slučaju, gljiva se ne nalazi na površini fermentiranog supstrata, već se svojim micelijem unosi u debljinu supstrata, koji je snažno zasićen zrakom. Ova metoda ubrzava nakupljanje limunske kiseline u fermentiranoj podlozi.

Limunska kiselina nalazi široku praktičnu primjenu, koristi se, na primjer, u proizvodnji konditorskih i kulinarskih proizvoda, bezalkoholnih pića.

fermentacijske bakterije kvasac plijesan

Zaključak

Od davnina, ljudi su upoznati sa mnogim procesima koji su u osnovi mnogih industrija. Najstariji način proizvodnje je fermentacija uz pomoć mikroorganizama.

Mikrobiološki procesi se široko koriste u različitim sektorima nacionalne privrede. Mnogi procesi se zasnivaju na metaboličkim reakcijama koje se javljaju tokom rasta i razmnožavanja određenih mikroorganizama. Više ne možemo zamisliti svoj život bez ovih procesa.

Međutim, mikroorganizmi igraju dvostruku ulogu u prehrambenoj industriji. S jedne strane, to su kulturni mikroorganizmi, s druge strane infekcija, odnosno strani (divlji) mikroorganizmi, dospijeva u proizvodnju hrane. Divlji mikroorganizmi su česti u prirodi (na bobicama, voću, u vazduhu, vodi, zemljištu) i iz okoline ulaze u proizvodnju.

Da se pridržavaju ispravnog sanitarno-higijenskog režima u prehrambenim preduzećima efikasan način uništavanje i suzbijanje razvoja stranih mikroorganizama je dezinfekcija.

Spisak korištenih izvora i literature

Zharikova G.G. Mikrobiologija prehrambenih proizvoda. Sanitacija i higijena - M.: ACADEMA, 2005 - 296 str.

Nikitina, Elena V. Mikrobiologija: udžbenik za studente. univerziteti / E.V. Nikitina, S.N. Kiyamova, O.A. Reshetnik. - Sankt Peterburg: GIORD, 2008. - 368 str.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

opće informacije o bakterijama propionske kiseline. Glavni proizvodi fermentacije propionske kiseline, hemija, karakteristike. Ovisnost omjera proizvoda fermentacije o stupnju oksidacije izvora ugljika. Upotreba bakterija propionske kiseline u industriji.

sažetak, dodan 06.01.2010

Funkcije mikroorganizama: razgradnja biljnih i životinjskih ostataka, upotreba u tehnologijama proizvodnje hrane i biološki aktivnih jedinjenja. Vrste anaerobnih procesa: alkoholna, mliječna kiselina, propionska i uljna fermentacija.

sažetak, dodan 20.01.2011

Fermentacija kao proces anaerobne razgradnje organskih materija, njeni glavni uzroci. Proučavanje hemijskih procesa tokom alkoholne fermentacije. Upotreba alkoholnog vrenja je osnova za proizvodnju etilnog alkohola, piva, vina i pekarskog kvasca.

test, dodano 17.09.2016

Glavne vrste procesa fermentacije. Karakteristike proizvoda dobijenih aceton-butil fermentacijom - aceton, butanol, maslačna kiselina. Metode za biološki uzgoj proizvođača aktivne supstance. Načini intenziviranja procesa biosinteze.

teze, dodato 09.05.2014

Tipični procesi fermentacije. Kratak opis mikroorganizama-uzročnika. Mikroflora voća i povrća, proizvodi od brašna od žitarica, sterilizacija konzervirane hrane. Glavne vrste mikrobiološkog kvarenja. Pojam i metode dezinfekcije. Sanitarni nadzor.

test, dodano 26.10.2010

Suština i energetske karakteristike procesa fermentacije, njegove glavne faze i značaj. Glavne reakcije sinteze supstrata ATP. Osobine prihvatanja elektrona. Homofermentativna mliječno kiselinska fermentacija, njeni principi, smjerovi i proizvodi.

prezentacija, dodano 12.02.2012

Klasifikacija bakterija, njihov rast i načini razmnožavanja, morfološke i kulturne karakteristike. Struktura bakterijske ćelije. Ćelijski zid prokariota. Hemija alkoholne fermentacije. Tehnologija proizvodnje etilnog alkohola, piva, vina i pekarskog kvasca.

sažetak, dodan 04.07.2015

Opći pojmovi bakterija mliječne kiseline, njihova klasifikacija i sorte, morfologija. Osobine genoma bakterija mliječne kiseline, njihova istorijska perspektiva, reprodukcija i rast. Vrste streptokoka. Mehanizam homofermentativne mliječnokiselinske fermentacije.

sažetak, dodan 04.04.2015

Pregled klasifikacije, svojstava i biološke uloge vitamina, analiza njihovih glavnih prirodni izvori i antagonisti. Proučavanje lipida, procesa fermentacije i njegovih vrsta. Karakteristično fizička i hemijska svojstva proteini i nivoi organizacije proteinskih molekula.

cheat sheet, dodano 16.05.2010

Proučavanje uloge mikroorganizama u procesima amonifikacije, nitrifikacije, denitrifikacije. Vrste imuniteta - reakcija tijela, usmjerena na njegovu zaštitu od unošenja stranog materijala. Razgradnja pektina. Anaerobna fermentacija vlakana.

I drugi.Male količine ovih mikroorganizama su sposobne da fermentiraju desetine hiljada puta veće (po težini) količine materijala. njemački hemičar Buchner je pokazao da je fermentativni princip (tzv. enzimi, enzimi) u tijelu mikroorganizama i da se odatle može izolirati. Svaka vrsta fermentacije (pivska, sirćetna, mliječna itd.) uzrokovana je posebnim enzimom. Fermentacija igra veliku ulogu u prirodi i proizvodnji. Alkoholna fermentacija - oksidacija glukoze - vrši se uz pomoć kvasca (izrada vina, piva, alkohola).

Rice. 2. Bakterije sirćetne kiseline.

Rice. 3. Bakterije mliječne kiseline.

Kao nusproizvod alkoholne fermentacije, stvaraju se male količine glicerina. Pod određenim uslovima, ceo proces fermentacije se može usmeriti u tom pravcu, što je tehničko važno. dobijanje glicerina. Sirćetna kisela fermentacija se koristi u pripremi sirćeta od svijetlog vina, kao i u "zrenju" zrna kafe ili kakao zrna, gdje nastaje nakon alkoholnog vrenja. Mliječnokiselinska fermentacija - pretvaranje šećera u mliječnu kiselinu - ovisno o vrsti bakterije proizvodi jogurt i druge proizvode; igra ulogu u zrenju sira, kiselog kupusa, krastavaca, jabuka; uz alkoholnu fermentaciju proizvodi kefir, kumis i kvas. Prilikom pripreme kruha (fermentacija tijesta) stvaraju se male količine alkohola, mliječne kiseline i drugih proizvoda. Cm. truljenje.

Književnost:

popularno -
- Zavadovski B. M., O fermentaciji, Vologda, 1925;
- Kostychev S., O fermentaciji, M., 1919;
poseban -
- Prostoserdov N., Alkoholno vrenje, Moskva, 1915;
- Omelyansky V. L., Osnove mikrobiologije, Moskva, 1926.

Članak je reproducirao tekst iz Male sovjetske enciklopedije.

fermentacija, proces anaerobne razgradnje organskih tvari, uglavnom ugljikohidrata, koji se odvija pod utjecajem mikroorganizama ili enzima izolovanih iz njih. U toku B., kao rezultat konjugiranih redoks reakcija, oslobađa se energija neophodna za vitalnu aktivnost mikroorganizama i formiraju se hemijska jedinjenja koja mikroorganizmi koriste za biosintezu aminokiselina, proteina, organskih kiselina, masti i ostale komponente tijela. Istovremeno se akumuliraju konačni proizvodi B. U zavisnosti od njihove prirode, fermentaciju razlikuju alkoholna, mliječna kiselina, maslačna, propionska, aceton-butilna, aceton-etilna i druge vrste. Karakter B., njegov intenzitet, kvantitativni odnosi finalnih proizvoda, kao i pravac B. zavise od osobina njegovog aktivatora i uslova u kojima B. napreduje (pH, aeracija, supstrat, itd.).

Alkoholna fermentacija

Shema alkoholne fermentacije.

Francuski naučnik Canard de la Tour ustanovio je da je alkoholna fermentacija povezana s rastom i reprodukcijom kvasca. Hemijsku jednačinu za alkoholnu fermentaciju: C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 dali su francuski hemičari A. Lavoisier () i J. Gay-Lussac (). L. Pasteur je došao do zaključka () da samo živi kvasac u anaerobnim uvjetima može izazvati alkoholnu fermentaciju („fermentacija je život bez zraka“). Nasuprot tome, njemački naučnik J. Liebig tvrdoglavo je insistirao da se B. javlja izvan žive ćelije. Na mogućnost bezćelijskog alkohola B. prvi je ukazao (1871) ruski biohemičar M. M. Manaseina. Godine 1897., njemački hemičar E. Buchner, istisnuvši mljeveni kvasac s kvarcnim pijeskom pod visokim pritiskom, dobio je sok bez ćelija koji fermentira šećer u alkohol i CO 2 . Kada se zagrije na 50°C i više, sok je izgubio svojstva fermentacije. Sve ovo ukazuje na enzimsku prirodu aktivnog principa sadržanog u soku kvasca. Ruski hemičar L. A. Ivanov je otkrio () da fosfati dodani soku kvasca povećavaju brzinu B. za nekoliko puta. , G. Embden, O. Meyerhof i drugi su potvrdili da je fosforna kiselina uključena u najvažnije faze alkoholne fermentacije.

Nakon toga, mnogi istraživači su detaljno proučavali enzimsku prirodu i mehanizam alkoholne fermentacije (vidi dijagram). Prva reakcija konverzije glukoze u alkoholnom B. je dodavanje ostatka fosforne kiseline iz adenozin trifosforne kiseline (ATP, vidi Adenozin fosforne kiseline) u glukozu pod uticajem enzima glukokinaze. U tom slučaju nastaju adenozin difosforna kiselina (ADP) i glukoza-6-fosforna kiselina. Potonji se pod djelovanjem enzima glukoza fosfatis-izomeraze pretvara u fruktozo-6-fosfornu kiselinu, koja se, primajući drugi ostatak fosforne kiseline iz nove molekule ATP (uz sudjelovanje enzima fosfofruktokinaze), pretvara u fruktokinazu-1. ,6-difosforna kiselina. (Ova i sljedeće reakcije, označene strelicama na suprotnoj strani, su reverzibilne, odnosno njihov smjer ovisi o uvjetima - koncentraciji enzima, pH, itd.) dihidroksiaceton fosforne kiseline, koje se mogu pretvoriti jedna u drugu pomoću enzima trioza fosfat izomeraze. Glicerinaldehid fosforna kiselina, vezanjem molekula anorganske fosforne kiseline i oksidacijom pod djelovanjem enzima fosfoglicerinaldehid dehidrogenaze, čija je aktivna grupa u kvascu nikotinamid adenin dinukleotid (NAD), pretvara se u 3-cefosfatnu kiselinu (NAD1). Molekul dihidroksiacetonfosforne kiseline pod djelovanjem triosefosfat izomeraze daje drugi molekul glicerinaldehidfosforne kiseline, koji se također oksidira u 1,3-difosfoglicerinsku kiselinu; ovaj drugi, dajući ADP-u (pod dejstvom enzima fosfoglicerat kinaze) jedan ostatak fosforne kiseline, prelazi u 3-fosfoglicerinsku kiselinu, koja se pod dejstvom enzima fosfogliceromutaze pretvara u 2-fosfogliceratnu kiselinu, a enzim fosfopiruvat hidrataza, u fosfoenol-pirogrožđanu kiselinu. Potonji, uz sudjelovanje enzima piruvat kinaze, prenosi ostatak fosforne kiseline na molekulu ADP, uslijed čega nastaju molekula ATP i molekula enolpirogrožđane kiseline, koja je vrlo nestabilna i prelazi u pirogrožđanu kiselinu. Ova kiselina, uz učešće enzima piruvat dekarboksilaze prisutne u kvascu, razgrađuje se na acetaldehid i ugljični dioksid. Sirćetni aldehid, reagujući sa redukovanim oblikom nikotinamid adenin dinukleotida (NAD-H) koji nastaje tokom oksidacije glicerinaldehid fosforne kiseline, uz učešće enzima alkohol dehidrogenaze, prelazi u etil alkohol. Ukupno, jednačina alkohola B. može se predstaviti u sljedećem obliku:

C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP ® 2CH 3 CH 2 OH + 2CO 2 + 2ATP.

Dakle, kod fermentacije 1 moli se formira se glukoza 2 moli se etil alkohol, 2 moli se CO 2, kao i kao rezultat fosforilacije 2 madeži ADP se formira 2 moli se ATP. Termodinamički proračuni pokazuju da je u slučaju alkohola B. transformacija 1 moli se glukoze može biti praćeno smanjenjem slobodne energije za oko 210 kj (50 000 feces), tj. energija akumulirana u 1 krtica etil alkohol, za 210 kj(50 000 feces) manje energije 1 moli se glukoze. Na edukaciji 1 moli se Koristi se ATP (makroergijska - energetski bogata fosfatna jedinjenja) 42 kj (10 000 feces). Posljedično, značajan dio energije koja se oslobađa tokom alkohola B. pohranjuje se u obliku ATP-a, koji obezbjeđuje različite energetske potrebe ćelija kvasca. Isto biološki značaj ima B. proces i kod dr. mikroorganizama. Potpuno sagorevanje 1 moli se glukoze (sa stvaranjem CO 2 i H 2 O) promjena slobodne energije dostiže 2,87 mj(686 000 feces). Drugim riječima, ćelija kvasca koristi samo 7% energije glukoze. Ovo pokazuje nisku efikasnost anaerobnih procesa u poređenju sa procesima koji se odvijaju u prisustvu kiseonika. U prisustvu kiseonika alkohol B. se inhibira ili zaustavlja, a kvasac dobija energiju za vitalnu aktivnost u procesu disanja. Postoji bliska veza između B. i disanja mikroorganizama, biljaka i životinja. Enzimi uključeni u alkohol B. također se nalaze u tkivima životinja i biljaka. U mnogim slučajevima, prve faze razgradnje šećera, sve do stvaranja pirogrožđane kiseline, uobičajene su za B. i disanje. Proces anaerobne razgradnje glukoze je također od većeg značaja za vrijeme mišićne kontrakcije (vidi Glikoliza), prve faze ovog procesa su također slične početnim reakcijama alkohola B.

Fermentacija ugljikohidrata (glukoza, enzimski škrobni hidrolizati, kiseli hidrolizati drveta) koristi se u mnogim industrijama: za proizvodnju etilnog alkohola, glicerina i drugih tehničkih i prehrambenih proizvoda. Priprema tijesta u pekarskoj industriji, vinarstvu i pivarstvu bazira se na alkoholu B..

fermentacija mliječne kiseline

Bakterije mliječne kiseline dijele se u 2 grupe - homofermentativne i heterofermentativne. Homofermentativne bakterije (npr. Lactobacillus delbruckii) razgrađuje monosaharide formiranjem dva molekula mliječne kiseline u skladu s ukupnom jednačinom:

C 6 H 12 O 6 \u003d 2CH 3 CHOH COOH.

Heterofermentativne bakterije (npr. Bacterium lactis aerogenes) fermentiraju da formiraju mliječnu kiselinu, octenu kiselinu, etil alkohol i CO 2 te također formiraju male količine aromata. supstance - diacetil, eteri, itd.

U mliječnoj kiselini B., konverzija ugljikohidrata, posebno u ranim fazama, bliska je reakcijama alkohola B., s izuzetkom dekarboksilacije pirogrožđane kiseline, koja se reducira u mliječnu kiselinu pomoću vodika dobivenog iz NAD-H. . Homofermentativna mliječna kiselina B. koristi se za dobivanje mliječne kiseline, u proizvodnji raznih kiselo mliječnih proizvoda, kruha i u siliranju hrane za životinje. poljoprivreda. Heterofermentativna mliječna fermentacija nastaje kada se razno voće i povrće konzervira kiseljenjem.

Maslačna fermentacija

Fermentaciju ugljikohidrata s dominantnim stvaranjem maslačne kiseline proizvode mnoge anaerobne bakterije koje pripadaju rodu Clostridium. Prve faze razgradnje ugljikohidrata u maslačnom B. slične su odgovarajućim fazama u alkoholu B., sve do stvaranja pirogrožđane kiseline, iz koje nastaje acetil-koenzim A (CH 3 CO-KoA) u maslačnom B. . Acetil-KoA može poslužiti kao prekursor butirne kiseline prolazeći kroz sljedeće transformacije:

Maslačna kiselina se koristila za dobijanje butirne kiseline iz škroba.

Aceton-butil B. bakterije Clostridium acetobutylicum fermentiraju ugljikohidrate s preim. stvaranje butil alkohola (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH) i acetona (CH 3 COCH 3). Istovremeno, u relativno malim količinama nastaju i vodonik, CO 2 , sirćetna, buterna kiselina i etil alkohol. Prve faze razgradnje ugljikohidrata su iste kao kod alkohola B. Butil alkohol nastaje redukcijom maslačne kiseline:

CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 4H \u003d CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH + H 2 O.

Fermentacija proteina.

Neke bakterije iz roda Clostridium- truo anaerobi - može fermentirati ne samo ugljikohidrate, već i aminokiseline. Ove bakterije su prilagođenije korištenju proteina koje uz pomoć proteolitičkih enzima razgrađuju do aminokiselina, koje se zatim podvrgavaju B. Proces fermentacije proteina važan je u kruženju tvari u prirodi (vidi Propadanje) .

fermentacija propionske kiseline

Glavni proizvodi propionske B., uzrokovani nekoliko vrsta bakterija iz roda Propionibacterium, - propionske (CH 3 CH 2 OH) i sirćetne kiseline i CO 2. Hemija propionske kiseline B. uvelike varira u zavisnosti od uslova. To se, očito, objašnjava sposobnošću propionskih bakterija da reorganiziraju metabolizam, na primjer, ovisno o aeraciji. Pristupom kiseonika vode oksidativni proces, a u njegovom nedostatku razgrađuju heksoze pomoću B. Propionske bakterije su u stanju da fiksiraju CO 2, dok oksalooctena kiselina nastaje iz pirogrožđane kiseline i CO 2 koja prelazi u jantarnu kiselinu, iz koje dekarboksilacijom nastaje propionska kiselina:

Postoje B., koji su praćeni procesima oporavka. Primjer takvog "oksidativnog" B.-a je citrat B. Mnogi kalupi fermentiraju šećere kako bi se formirala limunska kiselina. Najaktivniji sojevi Aspergillus niger pretvaraju do 90% unesenog šećera u limunsku kiselinu. Značajan dio limunske kiseline koja se koristi u prehrambenoj industriji proizvodi se mikrobiološki – dubinskim i površinskim uzgojem plijesni.

Ponekad se, prema tradiciji, čisto oksidativni procesi koje provode mikroorganizmi nazivaju B. Primjeri takvih procesa su octena kiselina i glukonska kiselina B.

Sirćetna fermentacija

Bakterije koje pripadaju rodu Acetobacter, oksidirati etil alkohol u octenu kiselinu u skladu s ukupnom reakcijom:

Intermedijer u oksidaciji alkohola u sirćetnu kiselinu je acetaldehid. Mnoge bakterije octene kiseline, osim što oksidiraju alkohol u octenu kiselinu, oksidiraju glukozu u glukonsku i ketoglukonsku kiselinu.

Glukonatna fermentacija

izvode se i neki kalupi, sposobni da oksidiraju aldehidnu grupu glukoze, pretvarajući potonju u glukonsku kiselinu:

Kalcijumova so glukonske kiseline je dobar izvor kalcijuma za ljude i životinje.

književnost:

Šapošnjikov V. N., Tehnička mikrobiologija, M., 1948;
Prescott S., Dan S., Technical microbiology, trans. sa engleskog, M., 1952;
Pasteur L., fav. djela, trans. sa francuskog, tom 1-2, Moskva, 1960;
Kretovich V. L., Osnove biohemije biljaka, 4. izdanje, M., 1964;
Frobisher M., Osnove mikrobiologije, trans. sa engleskog, M., 1965;
Ferdman D. L., biohemija, M., 1966;
Rabotnova I. L., Opća mikrobiologija, M., 1966.

V. I. Lyubimov.

Ovaj članak ili odjeljak koristi tekst Velike sovjetske enciklopedije.

Fermentacija- proces razgradnje prirodnih organskih sirovina (bobica, voća, mlijeka, škroba i dr.) pod djelovanjem bakterija ili gljivica.

Još u praistoriji ljudi su primijetili da svaki sok koji se iscijedi iz voća i ostavi u posudi, čak i ako je dobro zatvorena, ubrzo počinje da ključa, postaje mutna, pjeni se, a ako se posuda dobro zatvori, čak je i razbije, i kao rezultat se pretvara u opojno piće - vino. Ova promjena soka u vino je ono što ljudi nazivaju fermentacijom. Dugo vrijeme nije znao zašto se to dogodilo. Tek 60-ih godina 19. vijek Francuski naučnik Louis Pasteur proučavao je ovo pitanje i otkrio da do fermentacije bilo koje slatke, odnosno tekućine koja sadrži zašećerene tvari, dolazi zato što se u njoj nastanjuju, razmnožavaju se i žive posebni niži organizmi, koji su se zvali kvasci ili kvasne gljive.

Gljive kvasca su okrugla ili izdužena tijela i toliko su male da se mogu vidjeti samo mikroskopom. Ogromne nakupine gljiva predstavljaju onu sivkasto-žutu masu koja se taloži na dnu posude u kojoj se odvija fermentacija. S obzirom na to da su ove gljive izuzetno male i ne gube vitalnost kada se osuše, ali postaju veoma lagane, svuda se raznose sa vazduhom, ne može postojati takav slučaj da bar jedna takva gljiva. Ove gljive se mogu ubiti samo kuhanjem soka.

Gljivama kvasca potrebna je toplina za svoju vitalnu aktivnost, a tu toplinu dobivaju sagorijevanjem (oksidacijom) ugljikohidrata (šećera i sl. tvari), pri čemu se toplina oslobađa. Ali za razliku od savršenijih organizama - ljudi i životinja - kvasci ne sagorevaju ove ugljikohidrate do kraja, već prekidaju sagorijevanje, takoreći, u sredini, zadovoljavajući se svojim životom samo ovim nepotpunim sagorijevanjem. Istovremeno, gljivice kvasca pretvaraju ovaj šećer u alkohol i ugljični dioksid.

U prirodi postoji mnogo kvasaca, bakterija i drugih organizama. različite vrste a među njima ima i onih koji, pokupivši nedovršeni posao kvasca alkoholnog vrenja, nastavljaju ga dalje. Takve su, na primjer, bakterije i gljivice octene fermentacije, koje sagorevaju (opet djelomično) nastali alkohol i pretvaraju ga u octenu kiselinu, a pritom oslobađaju toplinu i time nastavljaju dalje sagorijevanje šećera. Postoje organizmi koji dalje razlažu octenu kiselinu, i tako dalje, dok se na kraju sve ne pretvori u ugljični dioksid i vodu, odnosno dok se ne završi proces oksidacije šećera.

Svako tijelo kvasca sadrži tekućinu koja se zove sok kvasca. Ovaj sok sadrži enzime (enzime), koji zapravo proizvode fermentaciju, razgrađujući šećer i druge tvari. Svaka vrsta gljivica, bakterija i drugih organizama ima svoj enzim. Dakle, u gljivama kvasca koje izazivaju alkoholno vrenje, sok sadrži enzim alkoholazu, koji ga, djelujući na šećer, pretvara u alkohol i ugljični dioksid. Ovo pretvaranje šećera u alkohol naziva se alkoholna fermentacija. Mliječnokiselinska fermentacija, u kojoj nastaje mliječna kiselina, neophodna je kod fermentacije stočne hrane, kupusa, za pripremu kvasa itd. Sirćetna kisela fermentacija se koristi za proizvodnju prehrambenog octa. Maslačna fermentacija, koja proizvodi maslačnu kiselinu, uzrokuje užeglost kravljeg putera.

Pyatkin K.D. Mikrobiologija (Dokument)

Rubcov S.E. fizika (Dokument)

Karyukhina T.A., Churbanova I.N. Hemija vode i mikrobiologija (Dokument)

Obrazovna sestrinska istorija bolesti u predmetu Terapija (Dokument)

Predavanja Kurs fizike MISiS (NITU) (predavanja, seminari, ulaznice) (Dokument)

n1.doc

Alkoholna fermentacija

Godine 1836. francuski naučnik Canard de la Tour ustanovio je da je alkoholna fermentacija povezana s rastom i reprodukcijom kvasca. Hemijsku jednačinu za alkoholnu fermentaciju: C 6 H 12 O 6  2C 2 H 5 OH + 2CO 2 dali su francuski hemičari A. Lavoisier (1789) i J. Gay-Lussac (1815). L. Pasteur je došao do zaključka (1857) da samo živi kvasac u anaerobnim uslovima može izazvati alkoholnu fermentaciju („fermentacija je život bez vazduha“). Nasuprot tome, njemački naučnik J. Liebig tvrdoglavo je insistirao da se fermentacija odvija izvan žive ćelije. Na mogućnost bezćelijske alkoholne fermentacije prvi je ukazao (1871) ruski biohemičar M. M. Manaseina. Godine 1897., njemački hemičar E. Buchner, istisnuvši mljeveni kvasac s kvarcnim pijeskom pod visokim pritiskom, dobio je sok bez ćelija koji fermentira šećer u alkohol i CO 2 . Kada se zagrije na 50°C i više, sok je izgubio svojstva fermentacije. Sve ovo ukazuje na enzimsku prirodu aktivnog principa sadržanog u soku kvasca. Ruski hemičar L. A. Ivanov otkrio je (1905) da fosfati dodani u sok kvasca povećavaju brzinu fermentacije za nekoliko puta. Studije domaćih biohemičara A. I. Lebedeva, S. P. Kostycheva, Ya. O. Parnasa i njemačkih biohemičara K. Neuberga, G. Embdena, O. Meyerhofa i drugih potvrdile su da je fosforna kiselina uključena u najvažnije faze alkoholne fermentacije. Ova vrsta fermentacije je od najveće ekonomske važnosti.

Alkoholna fermentacija je proces razgradnje šećera na alkohol i ugljični dioksid. Nastaje pod djelovanjem mikroorganizama u obliku sljedeće reakcije:

C 6 H 12 O 6 \u003d 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 27 kcal

Šećer etil karbonat

alkoholni gas

Osim etilnog alkohola i ugljičnog dioksida, proizvodi se i nusproizvodi: acetaldehid, glicerin, fuzelna ulja (butil, izobutil, amil i izoamil alkoholi), octena i jantarna kiselina itd.

Alkoholnu fermentaciju ugljikohidrata uzrokuju kvasac, određeni predstavnici mucor gljivica i neke bakterije. Međutim, gljive i bakterije proizvode mnogo manje alkohola od kvasca.

Alkoholno vrenje koristi se od davnina u proizvodnji vina, piva, kaše itd. Razlog fermentacije postao je poznat tek sredinom 19. stoljeća, nakon što je Pasteur ustanovio da se šećer razlaže na alkohol i ugljični dioksid. povezan je sa disanjem kvasca u anaerobnim uslovima.

Fermentacija šećera je složen biohemijski proces, tako da ga gornja jednačina izražava samo u opštem sažetom obliku.

Kvasac, ovisno o uvjetima fermentacije, proizvodi različite količine proizvoda fermentacije, među kojima mogu prevladavati etil alkohol i ugljični dioksid ili glicerol i octena kiselina. Štoviše, ne fermentiraju sve šećere, već samo monosaharide (na primjer, glukozu) i disaharide (na primjer, maltozu). Kvasac nije u stanju da fermentira polisaharide (škrob), jer nemaju enzim (amilazu) neophodan za razgradnju polisaharida.

Najpovoljnija koncentracija šećera u fermentabilnom supstratu za većinu kvasaca je oko 15%, pri većim koncentracijama fermentacija se usporava, a zatim potpuno zaustavlja. Međutim, neki kvasac također može uzrokovati fermentaciju kada je sadržaj šećera u mediju veći od 60%. Kada je koncentracija šećera u supstratu manja od 10%, fermentacija teče vrlo sporo.

Normalno za alkoholnu fermentaciju je kisela sredina sa pH 4 ili 4,5.

U alkalnom okruženju, fermentacija se nastavlja stvaranjem glicerola i octene kiseline.

Najbolja temperatura fermentacije je u rasponu od 28-32°C. Na višim temperaturama fermentacija se usporava, a na 50°C prestaje. Snižavanjem temperature smanjuje se energija fermentacije, iako ona ne prestaje u potpunosti ni na 0°C.

U praksi se procesi fermentacije odvijaju na temperaturi u rasponu od 20-28°C za gornju fermentaciju i unutar 5-10°C za donju fermentaciju.

Donja fermentacija uzrokovana donjim kvascem je mnogo mirnija, uz stvaranje male količine pjene. Ugljični dioksid se postepeno oslobađa i kvasac ostaje u donjem sloju fermentiranog supstrata.

Vrhunski kvasac se koristi za proizvodnju alkohola i pekarskog kvasca, a osnovni - za proizvodnju vina i piva. Vrhunski kvasac se ponekad koristi za proizvodnju vina i piva.

Alkohol koji nastaje tokom procesa fermentacije je štetan za kvasac. Sa akumulacijom alkohola u supstratu više od 16% zapremine samog supstrata, fermentacija prestaje, a inhibitorno dejstvo nastalog alkohola počinje da se manifestuje već u koncentraciji od 2-5%. Neke rase posebno naviknutog kvasca mogu izdržati vrlo visoke koncentracije alkohola - do 20-25%.

Pripremljen za fermentaciju, tečni šećerni supstrat, nazvan kaša, zakiseli se, a zatim se u njega unosi kvasac. Enzim maltaza koji proizvodi kvasac pretvara sladni šećer u monosaharid - glukozu, a ova se uz pomoć enzima zimaze, koju također luči kvasac, razlaže na alkohol i ugljični dioksid. Nakon toga, mnogi istraživači su detaljno proučavali enzimsku prirodu i mehanizam alkoholne fermentacije. Prva reakcija konverzije glukoze tokom alkoholne fermentacije je dodavanje ostatka fosforne kiseline iz adenozin trifosforne kiseline u glukozu pod uticajem enzima glukokinaze. U tom slučaju nastaju adenozin difosforna kiselina (ADP) i glukoza-6-fosforna kiselina. Potonji se pod djelovanjem enzima glukoza fosfatis-izomeraze pretvara u fruktozo-6-fosfornu kiselinu, koja se, primajući još jedan ostatak fosforne kiseline iz nove molekule ATP (uz sudjelovanje fosfofruktokinaze enzim), pretvara u fruktozu. -1,6-difosforna kiselina. Pod utjecajem enzima ketoza-1-fosfat aldolaze, fruktoza-1,6-difosforna kiselina se cijepa na glicerol aldehid fosfornu i dihidroksiaceton fosfornu kiselinu, koje se mogu pretvoriti jedna u drugu pomoću enzima triomerafosfata. Glicerinaldehid fosforna kiselina, vezanjem molekula anorganske fosforne kiseline i oksidacijom pod djelovanjem enzima fosfoglicerinaldehid dehidrogenaze, čija je aktivna grupa u kvascu nikotinamid adenin dinukleotid (NAD), pretvara se u 3-cefosfatnu kiselinu (NAD1). Molekul dihidroksiacetonfosforne kiseline pod djelovanjem triosefosfat izomeraze daje drugi molekul glicerinaldehidfosforne kiseline, koji se također oksidira u 1,3-difosfoglicerinsku kiselinu; ovaj drugi, dajući ADP-u (pod dejstvom enzima fosfoglicerat kinaze) jedan ostatak fosforne kiseline, prelazi u 3-fosfoglicerinsku kiselinu, koja se pod dejstvom enzima fosfogliceromutaze pretvara u 2-fosfogliceratnu kiselinu, a enzim fosfopiruvat hidrataza, u fosfoenol-pirogrožđanu kiselinu. Potonji, uz učešće enzima piruvat kinaze, prenosi ostatak fosforne kiseline na molekul ADP, što rezultira stvaranjem molekula ATP i molekula fenolpirogrožđane kiseline, koja je vrlo nestabilna i prelazi u pirogrožđanu kiselinu. Ova kiselina, uz učešće enzima piruvat dekarboksilaze prisutne u kvascu, razlaže se na acetaldehid i ugljični dioksid. Sirćetni aldehid, reagujući sa redukovanim oblikom ikotinamid adenin dinukleotida (NAD-H) koji nastaje tokom oksidacije glicerinaldehid fosforne kiseline, uz učešće enzima alkohol dehidrogenaze, prelazi u etil alkohol. Ukupna jednačina za alkoholnu fermentaciju može se predstaviti na sljedeći način:

C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP  2CH 3 CH 2 OH + 2CO 2 + 2ATP

Tako se pri fermentaciji 1 mola glukoze formiraju 2 mola etil alkohola, 2 mola CO 2, a kao rezultat fosforilacije 2 mola ADP-a nastaju 2 mola ATP-a. Termodinamički proračuni pokazuju da tokom alkoholne fermentacije konverzija 1 mola glukoze može biti praćena smanjenjem slobodne energije za oko 210 kJ (50.000 cal), tj. energija akumulirana u 1 molu etanola je 210 kJ (50.000 cal) manje energije 1 mol glukoze. U formiranju 1 mola ATP-a (makroergijski - energetski bogati fosfatni spojevi) koristi se 42 kJ (10.000 cal). Posljedično, značajan dio energije koja se oslobađa tijekom alkoholne fermentacije pohranjuje se u obliku ATP-a, koji osigurava različite energetske potrebe stanica kvasca. Proces fermentacije ima isti biološki značaj i kod drugih mikroorganizama. Sa potpunim sagorevanjem 1 mola glukoze (sa stvaranjem CO 2 i H 2 O), promena slobodne energije dostiže 2,87 MJ (686 000 cal). Drugim riječima, ćelija kvasca koristi samo 7% energije glukoze. Ovo pokazuje nisku efikasnost anaerobnih procesa u poređenju sa procesima koji se odvijaju u prisustvu kiseonika. U prisustvu kiseonika, alkoholna fermentacija se inhibira ili zaustavlja, a kvasac dobija energiju za vitalnu aktivnost u procesu disanja. Postoji bliska veza između fermentacije i disanja mikroorganizama, biljaka i životinja. Enzimi uključeni u alkoholnu fermentaciju također se nalaze u tkivima životinja i biljaka. U mnogim slučajevima, prvi koraci u razgradnji šećera, sve do stvaranja pirogrožđane kiseline, uobičajeni su za fermentaciju i disanje. Proces anaerobne razgradnje glukoze je takođe od velike važnosti tokom mišićne kontrakcije, prve faze ovog procesa su takođe slične početnim reakcijama alkoholne fermentacije. Fermentacija ugljikohidrata (glukoza, enzimski škrobni hidrolizati, kiseli hidrolizati drveta) koristi se u mnogim industrijama: za proizvodnju etilnog alkohola, glicerina i drugih tehničkih i prehrambenih proizvoda. Priprema tijesta u pekarskoj industriji, vinarstvu i pivarstvu bazira se na alkoholnom vrenju. U proizvodnji alkohola koriste se takve rase kvasca koje mogu brzo i potpuno fermentirati šećer i otporne su na alkohol. Za proizvodnju piva najčešće se koristi ječam od kojeg se dobija slad, a od slada se priprema mošta šećerna tečnost koja se podvrgava fermentaciji.

Okusne karakteristike piva zavise od kvaliteta sirovina, tehnologije i kvasca koji se koristi. Osnovni kvasac koji se koristi u pivarstvu dovodi do spore fermentacije, ne uzrokuje značajnu zamućenost sladovine, a na kraju fermentacije stvara gust talog na dnu. Među nižim kvascima postoje visoko fermentirajući i nisko fermentirajući kvasci.

U vinarstvu donedavno kvasac nije imao primarnu ulogu koja pripada njihovom udjelu u proizvodnji piva. Najveći dio vina dobiven je samo-fermentacijom mošta uz pomoć nasumičnih kvasaca koji se nalaze na grožđu. Upotreba čistih kultura u vinarstvu omogućava bržu i potpuniju fermentaciju grožđanog mošta i dobijanje vina sa dobrim bukeom. Odvojene rase vinskog kvasca tokom fermentacije mošta od grožđa mogu akumulirati do 10-14% alkohola. Svako vinorodno područje ima rase kvasca koje su specifične za to područje, pa se sorta vina koja se proizvodi ne određuje samo sortom i tehnologijom grožđa, već i biološkim karakteristikama kvasca koji se koristi.

Čiste kulture kvasca nužno se koriste u proizvodnji pjenušavih vina.

U proizvodnji voćnih i bobičastih vina, za svaku vrstu voća ili bobica biraju se odgovarajuće rase vinskog kvasca, što omogućava dobijanje visokokvalitetnih vinskih sorti.

Za dobivanje tijesta za kruh koristi se pekarski kvasac koji ima dobru snagu dizanja i sposobnost brzog razmnožavanja. Alkohol i ugljični dioksid koji nastaju tokom procesa fermentacije opuštaju i dižu tijesto, a nusproizvodi fermentacije daju kruhu poseban okus i aromu.

U proizvodnji hleba koristi se prešani i tečni kvasac, kao i kiselo testo. Presovani kvasac je kvarljiv proizvod i stoga se mora čuvati na niskim temperaturama. Primiješanost divljeg kvasca i bakterija u prešanom kvascu ukazuje na njihov loš kvalitet.

Tečni kvasac se pravi direktno u pekarama. Za razliku od prešanog kvasca, oni sadrže i bakterije mliječne kiseline. Proizvodnjom mliječne kiseline, bakterije mliječne kiseline sprječavaju razvoj štapića krumpira u tijestu, što uzrokuje viskoznu bolest kruha.

Divljak je testo preostalo od prethodnog pečenja. Koriste se za rahljenje raženog tijesta. Starter kulture sadrže kvasac i bakterije mliječne kiseline.

Štetočine fermentacijske industrije su i neke vrste bakterija mliječne kiseline koje uzrokuju zamućenje vina i piva. Pojedini predstavnici sfernih bakterija (pediococci) mogu pivu dati poseban okus i zamućenost, a ponekad i sluz. Bakterije sirćetne kiseline mogu uzrokovati kvarenje vina oksidacijom alkohola u octenu kiselinu.

fermentacija mliječne kiseline

C 6 H 12 O 6 \u003d 2CH 3 CHOH-COOH

Heterofermentativne bakterije (na primjer, Bacterium lactis aerogenes) fermentiraju sa stvaranjem mliječne kiseline, octene kiseline, etil alkohola i CO 2, a također stvaraju malu količinu aromatičnih tvari - diacetil, estere itd.

Tokom mliječne fermentacije, konverzija ugljikohidrata, posebno u ranim fazama, bliska je reakcijama alkoholne fermentacije, s izuzetkom dekarboksilacije pirogrožđane kiseline, koja se reducira u mliječnu kiselinu zbog vodika dobivenog iz NAD-H. Homofermentativna mliječna fermentacija koristi se za proizvodnju mliječne kiseline, u proizvodnji raznih kiselih mliječnih proizvoda, kruha i u siliranju stočne hrane u poljoprivredi. Heterofermentativna mliječnokiselinska fermentacija nastaje prilikom konzerviranja raznog voća i povrća fermentacijom.

Fermentacija mliječne kiseline je razgradnja šećera od strane bakterija mliječne kiseline u mliječnu kiselinu. U opštem obliku sažetka, može se predstaviti sljedećom jednadžbom:

C 6 H 12 O 6 \u003d 2C 3 H 6 O 3 + 18 kcal.

Bakterije mliječne kiseline mogu fermentirati samo mono- i disaharide i uopće ne fermentiraju škrob i druge polisaharide, jer ne luče odgovarajuće enzime.

Neke od ovih bakterija proizvode antibiotske tvari koje djeluju protiv crijevnih patogena.

Bakterije mliječne kiseline su široko rasprostranjene u prirodi, stalno se nalaze u tlu, na raznim biljkama, na voću i povrću, u mlijeku itd.

Sljedeće bakterije mliječne kiseline su od najveće važnosti: streptokok mliječne kiseline, bugarski, acidofil, sir, Delbryukovskaya, krastavac, štapići kupusa itd.

Streptococcus mliječne kiseline - sferične bakterije povezane u parove ili u kratke lance. Najbolje se razvijaju na temperaturi od 30-35°C, njihov temperaturni minimum je oko 10°C. Tokom fermentacije nakupljaju i do 1% kiseline. Široko se koriste za pripremu proizvoda od mliječne kiseline (sireno mlijeko, kefir, pavlaka, svježi sir, itd.).

Bugarski štap često formira dugačke lančiće, izolovane od bugarskog podsirenog mleka. To je nepomičan štap bez spora. Najbolja temperatura za njegov razvoj je 40-45°C, minimalna temperatura je 20°C. U mlijeku stvara do 3,5% mliječne kiseline.

Acidophilus bacillus se dobija iz sekreta creva odojčeta. Ima temperaturni optimum od oko 40°C, minimalna temperatura razvoja je 20°C. U mlijeku se akumulira do 2,2% mliječne kiseline. Koristi se za pripremu proizvoda mliječne kiseline - acidofilnog i acidofilnog mlijeka.

Sirni štapić ima temperaturni optimum od oko 40°C i koristi se u proizvodnji sira.

Delbrückov bacil je pojedinačni ili sakupljen u kratkim lancima ćelija koje ne stvaraju spore. Optimalna temperatura je 45°S. Formira do 2,5% kiseline u mediju. Koristi se za industrijsku proizvodnju mliječne kiseline, kao i za proizvodnju hljebnih kultura.

Štapići krastavca i kupusa razvijaju se prilikom kiseljenja povrća. Fermentacija mliječne kiseline je od velikog industrijskog značaja. Koristi se u proizvodnji proizvoda od mliječne kiseline, u pekarstvu, u procesima kiseljenja povrća i siliranja stočne hrane, u proizvodnji kvasa, u proizvodnji mliječne kiseline itd.

Bakterije mliječne kiseline su među stalnim stanovnicima mlijeka i uzrokuju niz biohemijskih procesa u njemu. Osim ovih bakterija, u mlijeku se mogu naći i razne truležne bakterije. Broj mikroorganizama i njihov sastav u mlijeku mogu značajno varirati. Svježe pomuzeno mlijeko sadrži mikroorganizme koji u njega ulaze iz kanala mliječnih žlijezda vimena, u kojima stalno žive.

Često se u svježe pomuženom mlijeku nalazi nekoliko puta više truležnih bakterija nego bakterija mliječne kiseline. Međutim, bakterije mliječne kiseline u razvoju stvaraju mliječnu kiselinu, koja inhibira vitalnu aktivnost truležnih bakterija.

Nakon nekog vremena u mlijeku ostaju uglavnom bakterije mliječne kiseline koje se nastavljaju intenzivno razmnožavati i akumulirati mliječnu kiselinu, pod čijim se djelovanjem mlijeko ubrzo zgrušava. Ovako dobijeno sirenje (samokvas) obično ima neprijatan ukus i miris, jer sadrži otpadne proizvode drugih mikroorganizama. Konzumiranje mlijeka od samokvase opasno je po zdravlje, jer može sadržavati patogene mikroorganizme koji su preživjeli uprkos stvaranju mliječne kiseline.

Po prijemu proizvoda mliječne kiseline (jogurt, kefir, acidofil i dr.), u proizvodnim uvjetima, mlijeko se prvo podvrgava pasterizaciji, a zatim fermentira posebnim starter kulturama koje sadrže kulture bakterija mliječne kiseline. Time je moguće dobiti proizvode mliječne kiseline određene i visoke kvalitete.

Mliječna kiselina nastala kao rezultat ove fermentacije daje poseban okus kiselom povrću i sprječava razvoj truležnih bakterija.

U industrijskoj proizvodnji mliječne kiseline, škrob, melasa i drugi šećerni materijali koriste se kao sirovine. Mliječna kiselina se koristi u konditorskoj industriji i proizvodnji bezalkoholnih pića.

fermentacija propionske kiseline

Fermentacija propionske kiseline je proces pretvaranja šećera ili mliječne kiseline u propionsku i octenu kiselinu da nastane ugljična kiselina i voda:

3C 6 H 12 O 6 \u003d 4C 2 H 5 COOH + 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 2H 2 O

3C 3 H 6 O 3 \u003d 2C 2 H 5 COOH + CH 3 COOH + CO 2 + H 2 O

Fermentaciju izazivaju bakterije propionske kiseline. To su kratki, nepokretni anaerobni štapovi bez spora, čija je optimalna temperatura razvoja oko 30°C. Bakterije propionske kiseline su bliske bakterijama mliječne kiseline i često se razvijaju zajedno s njima.

Bakterije propionske kiseline se također koriste za proizvodnju vitamina B12.

Maslačna fermentacija

C 6 H 12 O 6 \u003d C 3 H 7 COOH + 2CO 2 + 2H 2 + 20 kcal

U ovom slučaju se kao nusproizvodi dobijaju etil i butil alkoholi, sirćetna kiselina i dr. Takva fermentacija se može desiti u mleku i mlečnim proizvodima, dajući im neprijatan ukus i miris karakterističan za maslačnu kiselinu. Bakterije maslačne kiseline koje uzrokuju ovu fermentaciju su peritrihalno u snopovima, pokretni štapići koji stvaraju spore, a optimalna temperatura za njihov razvoj je u rasponu od 30-40°C. Oni su strogi anaerobi i mogu se razmnožavati samo u potpunom odsustvu atmosferskog kisika ili s vrlo malim sadržajem. Spore koje stvaraju bakterije butirne kiseline su vrlo otporne na štetne efekte, podnose ključanje nekoliko minuta i umiru samo uz produženu sterilizaciju. Nalaze se ili u sredini ili bliže jednom od krajeva kaveza, dajući mu oblik vretena ili teniskog reketa.

Bakterije maslačne kiseline mogu fermentirati i jednostavne šećere i složenije ugljikohidrate - škrob, pektin i druge, kao i glicerin. Ove bakterije su široko rasprostranjene u prirodi, nalaze se u zemljištu, u mulju jezera, bara i močvara, u akumulacijama raznih ostataka i smeća, stajnjaka, zagađene vode, mlijeka, sira itd. Važna je fermentacija koju izazivaju ove bakterije. u transformaciji supstanci u prirodu.

U nacionalnoj ekonomiji, maslačna fermentacija može donijeti veliku štetu, jer bakterije maslačne kiseline mogu uzrokovati masovno uništavanje krumpira i povrća, užeglo mlijeko i oticanje sireva, kvarenje konzervirane hrane itd.

Bakterije maslačne kiseline suzbijaju se kiselom reakcijom okoline, stoga, gdje se razvijaju bakterije mliječne kiseline, oslobađajući mliječnu kiselinu, vitalna aktivnost butirnih bakterija je suspendirana. Ako se mliječna kiselina polako nakuplja u fermentiranom povrću, onda se ono može pokvariti kao rezultat rasta bakterija maslačne kiseline u njemu. Ove bakterije uzrokuju kvarenje pasteriziranog mlijeka u kojem je isključena mliječno kiselinska fermentacija, kao i sirovog mlijeka pri dugotrajnom skladištenju na hladnom, kada je aktivnost mliječno kiselih bakterija oslabljena.

Razvijajući se u mokrom brašnu, bakterije maslačne kiseline daju mu užegao ukus. Maslačna fermentacija nalazi praktičnu primjenu u proizvodnji maslačne kiseline, koja se široko koristi u inženjerstvu.

Fermentacija pektina

Pektini se nalaze u biljkama i igraju važnu ulogu u strukturi biljnih tkiva. Ove tvari formiraju međustanične ploče i spajaju biljne stanice, ujedinjujući ih u jednu cjelinu u tkivo. Pektini su bogati pulpom voća, bobičastog voća, korijenskih usjeva, listova biljaka itd. Posebno ih ima u jabukama i drugom voću, koji se koriste za dobijanje želeaste mase koja se široko koristi u konditorskoj industriji (u proizvodnji marmelada, marshmallow, itd.). Ove tvari se sastoje od pektinskih kiselina i ugljikohidrata. Ne rastvaraju se u vodi. Međutim, prilikom ključanja, pektinske tvari iz netopivog oblika (protopektin) prelaze u topljivi oblik (pektin), uslijed čega je veza između stanica oslabljena ili potpuno uništena. Ovo objašnjava omekšavanje biljnih proizvoda nakon dužeg ključanja.

Pod djelovanjem bakterija, pektinske tvari prolaze fermentaciju blizu maslačne, uslijed čega se razlažu u više jednostavne supstance sa stvaranjem maslačne i octene kiseline, etil alkohola, ugljičnog dioksida, vodika itd.

Fermentacija dovodi do razaranja veze između stanica i raspadanja biljnih tkiva. Uzročnici fermentacije su pokretne bakterije koje stvaraju spore koje pripadaju fakultativnim anaerobima.

Fermentacija pektina ima veliki značaj u prirodi, jer dovodi do uništavanja raznih biljnih materijala. Stalno teče u tlu i vodi koja sadrži biljne ostatke.

Pektinska fermentacija se koristi u vodenom režnju lana i drugih vlaknastih biljaka.

Razgradnja vlakana

Vlakna (celuloza) su glavna sastavni dio biljnih tkiva. To je složen polisaharid sa velikom hemijskom otpornošću. Međutim, neke bakterije i gljive luče enzime koji razgrađuju vlakna. Razgradnja celuloze se stalno dešava u prirodi i može se odvijati u anaerobnim i aerobnim uslovima. Fermentacija celuloze se sastoji u uništavanju celuloze u anaerobnim uslovima sa stvaranjem maslačne i octene kiseline, ugljen-dioksida, vodika ili metana. Suštinu fermentacije celuloze otkrio je 1902. godine Omelyansky, koji je identificirao dvije vrste bakterija koje uništavaju celulozu: jedna od njih uzrokuje fermentaciju celuloze s stvaranjem pretežno vodika (fermentacija vodika), a druga - metan (fermentacija metana). .

Omelyansky bakterije su anaerobni štapići koji stvaraju spore s optimalnom temperaturom razvoja od oko 30°C; široko su rasprostranjeni u prirodi.

Neke termofilne bakterije također uzrokuju fermentaciju vlakana. Formiraju spore i fakultativni su anaerobi koji se dobro razvijaju na temperaturi od 60-65°C.

Fermentacija celuloze nalazi primjenu u tehnologiji u proizvodnji zapaljivih plinova, kao i octene i mravlje kiseline iz piljevine, slame i drugih biljnih materijala bogatih celulozom.

Aerobno uništavanje vlakana nastaje pod djelovanjem različitih mikroorganizama - gljivica i aerobnih bakterija. To uključuje mnoge gljive iz rodova penicillium, aspergillus, botrytis, cladosporium i druge, kao i aktinomicete i miksobakterije. Aerobna degradacija celuloze je od velikog značaja u procesima razgradnje raznih biljnih ostataka i njihove mineralizacije u prirodi. Kao rezultat raspadanja vlakana, kao i drugih organskih spojeva, u tlu pod utjecajem gljivica i bakterija nastaje humus - tamno obojena tvar koja karakterizira tlo černozema.

Oksidativni procesi

Od oksidativnih procesa najveći praktični značaj imaju octena kiselina i citratna fermentacija.

Obje ove fermentacije spadaju u oksidativne procese povezane s vitalnom aktivnošću mikroorganizama u aerobnim uvjetima korištenjem atmosferskog kisika i samo se uvjetno nazivaju fermentacijama.

Sirćetna kiselinafermentacija

Sirćetna kiselinska fermentacija je oksidacija etilnog alkohola u octenu kiselinu pod utjecajem bakterija octene kiseline.

Može se izraziti sljedećom ukupnom jednačinom:

C 2 H 5 OH + O 2 \u003d CH 3 COOH + H 2 O

Ova fermentacija, kao i alkoholna, poznata je od davnina. Čovjek je dugo primijetio da se na površini vina ili piva ostavljenog u otvorenoj posudi stvara sivkasti film, a sadržaj se pretvara u ocat. Mikrobiološku prirodu ovog procesa prvi je ustanovio Pasteur 1862. godine.

Uzročnici fermentacije octene kiseline su bakterije octene kiseline, koje čine veliku grupu štapićastih, aerobnih bakterija koje ne stvaraju spore. Među njima postoje mobilni i fiksni oblici. Također se razlikuju po veličini ćelija, različitoj otpornosti na alkohol i sposobnosti akumulacije više ili manje octene kiseline.

Bakterije sirćetne kiseline podnose koncentraciju alkohola od 10-12% i formiraju u mediju od 6 do 11,5% sirćeta.

Optimalna temperatura za njihov razvoj kreće se od 20-35°C. Bakterije octene kiseline mogu se spojiti u duge niti ili formirati filmove na površini supstrata. U prirodi su rasprostranjeni i nalaze se na zrelim bobicama, voću, vinu, pivu, kvasu, kiselom povrću itd.

U praksi se sirćetna fermentacija koristi za proizvodnju octa.

Početni supstrat za proizvodnju sirćeta je vino od grožđa ili voća, a najčešće rastvor koji sadrži alkohol i zakiseljen sirćetom kako bi se stvorili povoljni uslovi za bakterije sirćetne kiseline. U takvu otopinu se dodaju i mineralne soli i druge hranjive tvari neophodne za bakterije.

Nakon fermentacije sadržaj octene kiseline u supstratu može doseći i do 9%. Takav sirće se razrijedi do sadržaja od 4,5-6% octene kiseline, a zatim šalje u prodaju.

Fermentacija limunske kiseline

Na kraju fermentacije, otopina melase se odvodi ispod filma gljive, zatim se iz njega izoluje limunska kiselina, koja se podvrgava naknadnom pročišćavanju i kristalizaciji. Izlaz limunske kiseline je 50-60% količine konzumiranog šećera.

Limunska kiselina nalazi široku praktičnu primjenu, koristi se, na primjer, u proizvodnji konditorskih i kulinarskih proizvoda, bezalkoholnih pića itd.

Proteinska fermentacija

Neke bakterije iz roda Clostridium - truleži anaerobi - mogu fermentirati ne samo ugljikohidrate, već i aminokiseline. Ove bakterije su prilagođenije korištenju proteina koje uz pomoć proteolitičkih enzima razgrađuju u aminokiseline koje potom fermentiraju. Proces fermentacije proteina važan je u ciklusu supstanci u prirodi.

Razgradnja masti

Različiti fizičko-hemijski faktori, kao i mikroorganizmi, mogu uzrokovati razgradnju i kvarenje masti.

Početna faza razaranja masti je njihova hidroliza (saponifikacija) u glicerol i masne kiseline. Ovaj proces se lako odvija na visokoj temperaturi pod djelovanjem lužina ili kiselina. Pod uticajem enzima (lipaza), hidroliza se odvija na normalnoj temperaturi. Saponifikacija masti pod uticajem enzima nastaje, na primer, tokom varenja masti u probavni traktživotinje. Enzime koji razgrađuju masti proizvode mnogi mikroorganizmi.

Glicerol i masne kiseline nastale kao rezultat hidrolitičkog cijepanja se zatim podvrgavaju daljem uništavanju. Najlakše se uništava glicerin, koji služi kao izvor ugljika za mnoge mikroorganizme. Razgradnja glicerola može se dogoditi i u aerobnim i u anaerobnim uvjetima.

Masne kiseline su manje podložne uništavanju, međutim, postepeno se oksidiraju, uglavnom u aerobnim uvjetima. Završna faza uništavanja glicerola i masnih kiselina je njihova mineralizacija, praćena stvaranjem ugljičnog dioksida i vode.

Masti se najaktivnije razgrađuju pomoću nekih pigmentnih i fluorescentnih bakterija, mikrokoka i aktinomiceta, kao i plijesni, posebno oidium lactis i mnogih vrsta iz rodova Aspergillus i Penicillium.

Razgradnja masti mikroorganizmima u tlu i vodi odvija se stalno, sastavni je dio općeg kruženja tvari u prirodi.

Propadanje prehrambenih masti od strane mikroba često uzrokuje veliku štetu. Prisustvo vode i organskih nečistoća u mastima doprinosi razvoju mikroorganizama u mastima. Dakle, što je manje vlage sadržano u masti i što je potpunije pročišćena od nečistoća, to je bolje očuvana.

procesi truljenja

Truljenje je razgradnja proteina od strane mikroorganizama. Proteini su najvažnija komponenta živog i mrtvog organskog svijeta, sadržani su u mnogim namirnicama. Proteini se odlikuju velikom raznolikošću i složenošću strukture.

Sposobnost uništavanja proteinskih tvari svojstvena je mnogim mikroorganizmima. Neki mikroorganizmi uzrokuju plitko cijepanje proteina, drugi ga mogu dublje uništiti. Procesi truljenja se stalno javljaju u prirodnim uslovima i često se javljaju u proizvodima i proizvodima koji sadrže proteinske supstance. Razgradnja proteina počinje njegovom hidrolizom pod uticajem proteolitičkih enzima koje luče mikrobi u okruženje. Hidroliza proteina se odvija u nekoliko faza. Primarni produkti hidrolize su peptoni i polipeptidi, koji se malo razlikuju od izvornog proteina, ali imaju nižu molekularnu težinu. Peptoni i polipeptidi se zatim dublje cijepaju kako bi se formirale aminokiseline, koje su krajnji produkti hidrolize.

Proces hidrolize proteina može se predstaviti sljedećom shemom: proteinski peptoni polipeptidi aminokiseline.

Aminokiseline se dalje cijepaju, što rezultira stvaranjem različitih produkata raspadanja, od kojih su mnogi karakteristični po neugodnom mirisu (amonijak, sumporovodik, indol, skatol, merkaptani, itd.).

Organska jedinjenja koja nastaju razgradnjom aminokiselina podvrgavaju se naknadnoj oksidaciji u aerobnim uslovima do potpune mineralizacije. Kao krajnji produkti raspadanja nastaju soli amonijaka, ugljičnog dioksida, vode, sumporovodika i fosforne kiseline, odnosno minerali.

U anaerobnim uslovima ne dolazi do potpune oksidacije organskih jedinjenja koja su produkti razgradnje aminokiselina.

Stoga se među konačnim tvarima raspadanja, pored amonijaka i ugljičnog dioksida, akumuliraju razne organske kiseline, alkoholi, amini i druga organska jedinjenja koja raspadajućem materijalu daju odvratan mučni miris. Putrefaktivni mikroorganizmi su široko rasprostranjeni u prirodi.

Među truležnim mikroorganizmima najveći značaj imaju bakterije. Putrefaktivne bakterije su sporoformirajuće i nesporene, aerobne i anaerobne.

Sljedeće aerobne bakterije najčešće uzrokuju truljenje: Bacillus subtilis (štapić sijena) i Bacillus mesentericus (štapić krompira). Obje ove bakterije su pokretljive i formiraju spore otporne na visoke temperature.

Štap sijena stalno živi na sijenu, po čemu je i dobio ime. Razvija se na infuziji sijena u obliku filma. Štapić sijena može proizvoditi antibiotske tvari koje potiskuju vitalnu aktivnost mnogih patogenih i nepatogenih bakterija. Optimalna temperatura za njegov razvoj je 37-50°C. Kada razgrađuje proteine, oslobađa se mnogo amonijaka.

Štap krompira ima veću aktivnost u uništavanju proteina od sijena. Optimalna temperatura za njegov rast je 36-45°C.

Štap krompira (u manjoj meri štap sena) može izazvati prethodno pomenutu krompirovu bolest pečenog hleba, usled čega on postaje viskozan i lepljiv. Takav hleb nije prikladan za ishranu. Obje bakterije mogu uzrokovati kvarenje mnogih drugih proizvoda - mliječnih i konditorskih proizvoda, krumpira, voća itd.

Među truležnim bakterijama koje uništavaju proteinske supstance u aerobnim uslovima je i bacil. mycoides. Ova bakterija je široko rasprostranjena u tlu. To je pokretni štap koji stvara spore.

Najčešći i aktivni uzročnici propadanja u anaerobnim uslovima su Bacillus puthrificus i Bacillus sporogenes.

Putrifikus je pokretni štapić koji stvara spore koji snažno razgrađuje proteine uz oslobađanje velike količine plina.

Sporogenes je pokretna šipka koja stvara spore i koja tokom razgradnje proteina stvara mnogo vodonik sulfida. Njegove spore su otporne na toplotu. Optimalna temperatura razvoja je 37°C.

Među fakultativnim anaerobima, razgradnju proteina uzrokuje proteus vulgaris (Proteus). Bakterije su male, nesporne, vrlo pokretne šipke. Ova bakterija ima sposobnost mijenjanja oblika i veličine na različitim hranjivim supstratima, zbog čega je dobila ime mitskog boga Proteusa, čije su izvanredne transformacije opisane u poznatoj Homerovoj Odiseji. Prilikom razgradnje proteina Proteus stvara sumporovodik i indol, a na podlozi bogatim ugljikohidratima oslobađa veliku količinu ugljičnog dioksida i vodonika. Dobro se razvija na temperaturi u rasponu od 25-37 ° C.

Bakterija coli (E. coli) često je uključena u procese truljenja. Ova bakterija je kratak pokretni štapić bez spora koji pripada fakultativnim anaerobima. Stalno živi u crijevima ljudi i životinja i ulazi u tlo zajedno sa stajnjakom. Proteus i Escherichia coli, kada se nađu na prehrambenim proizvodima, sposobni su, pod određenim uvjetima, da akumuliraju toksične tvari koje uzrokuju trovanje kada se ti proizvodi konzumiraju.

Putrefaktivni mikroorganizmi uključuju mnoge pigmentne bakterije bez spora, fluorescentne bakterije, aktinomicete i razne gljivice plijesni.

Dakle, procese truljenja izazivaju različiti mikroorganizmi, čiji sastav zavisi od prirode razgrađene proteinske supstance i okolnih uslova.

Optimalna temperatura razvoja za većinu truležnih mikroorganizama je u rasponu od 25-35°C. Niske temperature ne uzrokuju njihovu smrt, već samo zaustavljaju razvoj. Na temperaturi od 4-6°C, vitalna aktivnost truležnih mikroorganizama je potisnuta. Bakterije koje ne izazivaju spore umiru na temperaturama iznad 60°C, a bakterije koje stvaraju spore podnose zagrijavanje do 100°C.

U prirodi propadanje igra veliku pozitivnu ulogu. Sastavni je dio cirkulacije tvari. Procesi truljenja osiguravaju obogaćivanje tla takvim oblicima dušika koji su neophodni za biljke.

Međutim, truležni mikroorganizmi mogu uzrokovati kvarenje mnogih namirnica i materijala koji sadrže proteine. Kako bi se spriječilo kvarenje proizvoda truležnim mikroorganizmima, potrebno je osigurati takav režim skladištenja koji bi isključio razvoj ovih mikroorganizama.
PREDAVANJE #8

Mikrobiološka kontrola

kvalitet robe
patogenih mikroorganizama

i bolesti koje se prenose hranom koje izazivaju
Među brojnim mikroorganizmima ima i onih koji uzrokuju bolesti kod ljudi, životinja i biljaka. Zovu se patogeni ili patogeni mikroorganizmi.

Najvažnija karakteristika Patogeni mikrobi leži u njihovoj sposobnosti da u zahvaćenom tijelu proizvode toksične tvari, koje se nazivaju toksini. Mnogi toksini su izuzetno toksični, daleko premašujući snagu anorganskih otrova. Upravo su toksini najčešće uzrok bolesnog stanja zaraženog organizma.

Toksini koje proizvode patogeni mikrobi dijele se na dvije vrste: egzotoksine i endotoksine.

Egzotoksine oslobađaju mikrobne ćelije u okolinu. Oni su proteinske supstance i uništavaju se kada se zagreju iznad 70°C.

Endotoksine ne izlučuju mikroorganizmi. Tokom života mikrobne ćelije, oni ostaju unutar ćelije i oslobađaju se tek nakon njene smrti i uništenja ćelijske membrane.

Endotoksini uključuju kompleksne proteinske spojeve i polisaharide. Otporniji su na visoke temperature od egzotoksina i mogu izdržati temperature do 80-100°C.

Rikecije se nalaze u obliku kokoidnih, štapićastih, bacilarnih i filamentoznih oblika.

Patogene bakterije uzrokuju, na primjer, bolesti kao što su tuberkuloza, sifilis, povratna groznica, tetanus, gangrena, antraks, bruceloza, trbušni tifus, dizenterija, paratifusna groznica, botulizam itd.

Uzročnici gripa, bjesnila, malih boginja, malih boginja, kuge goveda, slinavke i šapa i drugih bolesti su virusi. Neke gljive su uzročnici ergotizma, septičkog tonzilitisa itd.

Uzrok rikecije kod ljudi tifus, pjegava groznica Rocky Mountaina, Q groznica, tsutsugamushi groznica i druge bolesti. Od njih, najmalignije su pegava groznica Rocky Mountain (Amerika) i tsutsugamushi groznica (Japan). Liječenje bolesti uzrokovanih rikecijom, kao i mnoge druge bolesti, uspješno se provodi uz pomoć antibiotika (sintomicin, biomicin, kloromicetin itd.).

Većina ovih bolesti povezana je s prodiranjem njihovih patogena - živih patogenih mikroba - u ljudsko ili životinjsko tijelo. Neke od ovih bolesti (na primjer, botulizam, ergotizam, itd.) mogu se javiti kada samo mikrobni toksini dođu u tijelo u odsustvu živih mikroba koji stvaraju toksine.

Prodiranje patogena u tijelo osobe ili životinje naziva se infekcija. Ovaj termin se obično odnosi i na zarazne bolesti, odnosno bolesti koje su zarazne prirode.

Izvori infekcije su prvenstveno bolesni ljudi i životinje koje ispuštaju patogene mikrobe u okoliš. Širitelji infekcije mogu biti i bolesni ljudi i životinje, u čijem tijelu se patogeni mikrobi zadržavaju još neko vrijeme (ponekad i više mjeseci) nakon oporavka. Ljudi i životinje koje se oslobađaju patogenih mikroba nakon bolesti nazivaju se prenosiocima. Ponekad su i zdravi ljudi koji nisu oboljeli od ove bolesti nosioci bakterija.

Patogeni mikrobi izolirani bolesnim organizmom ulaze u zrak, vodu, tlo, okolne predmete i hranu, gdje mogu ostati održivi neko vrijeme.

u telo zdravi ljudi patogeni mikroorganizmi mogu prodrijeti kao rezultat direktnog kontakta s bolesnom osobom ili posredno: kroz zrak, vodu, tlo, hranu, kućne predmete koje koristi bolesnik itd.

Zrakom se infektivni agensi šire zajedno sa najmanjim kapljicama pljuvačke koje pacijenti puštaju u zrak tokom razgovora, kašljanja i kihanja (infekcija kapljicama) ili sa prašinom (infekcija prašine). Mikrobe koji uzrokuju neke bolesti bolesnici izlučuju izmetom i urinom (crijevne infekcije). Takvi mikrobi mogu ući u tijelo zdrave osobe kroz prljave ruke koje se ne operu nakon korištenja toaleta. Iz kontaminiranih ruku, patogeni ulaze i u prehrambene proizvode, koji tada mogu postati prenosioci infekcije. patogeni crijevne infekcije prodiru u zdravo tijelo i kada se pije kontaminirana voda, u kojoj neki mikrobi ne samo da mogu preživjeti, već se i razmnožavati.

Neki insekti i glodari često su prenosioci zaraznih bolesti. Muhe mogu prenositi uzročnike trbušnog tifusa i dizenterije, vaške - tifus, neke vrste komaraca - malariju, buve - bubonsku kugu. Miševi i pacovi su prenosioci kuge, tularemije, antraksa i trovanja hranom.

Virus bjesnila prenose zaražene životinje, najčešće psi, putem ugriza.

Uzročnici gasne gangrene, tetanusa itd. mogu se prenijeti kroz tlo.

Međutim, prodiranje patogenih mikroba u ljudsko tijelo ne dovodi uvijek do njegove bolesti. Dakle, za nastanak i razvoj zarazne bolesti nije dovoljno samo da patogen uđe u zdrav organizam. U nastanku i toku bolesti važnu ulogu imaju svojstva patogenih mikroba koji su ušli u organizam, njihov broj i aktivnost, kao i mjesto unošenja u organizam. Uzročnik dizenterije, na primjer, može izazvati bolest samo ako u organizam uđe kroz usta, a njegov prodor kroz kožu ne dovodi do bolesti; bacil tetanusa uzrokuje bolest u tijelu ako u tijelo uđe kroz ranu na koži, ali ne može uzrokovati bolest ako u tijelo uđe kroz usta.

Za razmnožavanje patogenih mikroba potrebni su povoljni uslovi, a javljaju se kada je ljudski organizam oslabljen i njegova zaštitna sposobnost je smanjena (na primjer, tokom gladovanja, hipotermije, nakon druge bolesti itd.). Ozbiljnost bolesti zavisi i od stanja ljudskog organizma. Često ista bolest kod različitih ljudi teče nejednako, neke su izražene, sa svim karakterističnim simptomima, druge su manje izražene, a treće su toliko neprimjetne da se ne osjećaju loše, a bolest se utvrđuje samo na osnovu laboratorijskih pretraga.

Osjetljivost na infekciju ovisi i o dobi, kod djece je veća nego kod odraslih.

Od trenutka prodiranja patogenih mikroba u ljudski organizam obično prođe određeni vremenski period do pojave znakova bolesti. Ovaj period se naziva latentnim periodom bolesti ili periodom inkubacije. Za to vrijeme dolazi do reprodukcije patogenih mikroorganizama i nakupljanja štetnih proizvoda njihove vitalne aktivnosti. Trajanje period inkubacije različite bolesti nisu iste. Kreće se od nekoliko dana (antraks, tetanus) do nekoliko sedmica (tifus, trbušni tifus). Neke bolesti imaju period inkubacije od nekoliko mjeseci (bjesnilo) pa čak i godina (guba). Nakon perioda inkubacije počinju se pojavljivati bolni znaci karakteristični za svaku zaraznu bolest.
Imunitet i prevencija zaraznih bolesti

Ljudsko tijelo ima određena zaštitna svojstva i odoleva infekciji koja je u njega prodrla.

Uočeno je da se kod različitih ljudi ova rezistencija manifestuje u različitom obimu, a osobe koje su imale određene bolesti (male boginje, kolera i dr.) po pravilu ne obolevaju od ovih bolesti drugi put. Imunitet organizma na štetno djelovanje patogenih mikroba naziva se imunitet.

Otpornost i imunitet organizma na zarazne bolesti povezani su sa zaštitnom aktivnošću određenih tkiva, ćelija i tjelesnih tekućina. Zaštitnu funkciju obavljaju koža i sluzokože usta, nosa, respiratornog trakta, crijeva i drugih organa, koji ne samo da sprječavaju prodiranje mikroba u tkiva i organe, već i oslobađaju baktericidne tvari koje štetno djeluju na mikroorganizme.

Baktericidna svojstva imaju i suze, pljuvačka, krvni serum, želudačni i crijevni sokovi.

Kada ove prirodne odbrane nisu dovoljne, tijelo koristi posebne, učinkovitije snage za borbu protiv patogenih mikroba koji su prodrli u njega, uključujući bijele krvne ćelije- leukociti. Osnivač doktrine o ulozi ovih tijela ili ćelija u borbi protiv infekcije je II Mečnikov. U svom izvanrednom radu pokazao je da su ove ćelije sposobne uhvatiti mikrobe i probaviti ih. Takve ćelije on je nazvao fagocitima, odnosno jedačima, a sam fenomen uništavanja mikroba tim ćelijama nazvan je fagocitoza.

Kasnije su studije drugih naučnika otkrile da mnoge druge ćelije u telu takođe imaju fagocitnu sposobnost, na primer ćelije vezivnog tkiva, slezine, koštane srži, ćelije koje oblažu unutrašnjost krvi i limfnih sudova, itd.

Krvna plazma također igra važnu ulogu u zaštiti tijela od patogenih mikroba. Kada patogeni mikrobi ili toksini uđu u tijelo, u njemu se pojavljuju posebne proteinske tvari koje potiskuju aktivnost mikroba i neutraliziraju njihove toksine. Ove supstance se nazivaju antitijela i proizvodi ih slezena. koštana srž, limfne žlezde itd.

Utjecaj antitijela na mikrobne stanice manifestira se na različite načine. Neka antitijela uzrokuju otapanje (lizu) mikroorganizama, druga spajaju mikrobne stanice, svojstvo trećih antitijela je neutralizacija toksina.

Do stvaranja antitijela i njihovog nagomilavanja u krvnoj plazmi dolazi i kada neki strani protein ili enzim uđe u tijelo.

Sve tvari koje uzrokuju stvaranje antitijela nazivaju se antigeni. Interakcija između antitijela i antigena je vrlo osjetljiva i selektivna. Ako se, na primjer, kultura vibrio kolere unese u zeca, tada će se u njegovoj krvnoj plazmi pojaviti antitijela koja paraliziraju aktivnost samo uzročnika kolere.

Aktivnost centralnog nervnog sistema igra izuzetnu ulogu u sposobnosti organizma da se odupre infekciji.

U skladu sa učenjem akademika I. P. Pavlova, on je regulator fizioloških funkcija tijela, koje uključuju stvaranje fagocita i antitijela.

Sveukupnost svih zaštitnih svojstava tijela, koje ono mobilizira kada patogeni mikrobi prodiru u tijelo, leži u osnovi njegovog imuniteta.

Imunitet može biti prirodan i veštački.

Prirodni imunitet se prirodno javlja u tijelu. Ako tijelo od rođenja ima prirodni imunitet protiv određene bolesti, takav imunitet se naziva urođenim imunitetom. Imunitet može nastati i kao rezultat prenošenja zarazne bolesti od strane tijela; u ovom slučaju prirodni imunitet zove stečeno. Na primjer, velike boginje, boginje, veliki kašalj i druge bolesti ostavljaju za sobom stabilan imunitet, dok gripa, upala pluća, difterija ne stvaraju imunitet kod ljudi koji su se oporavili i mogu se ponoviti više puta.

Umjetni imunitet se stvara u tijelu kao rezultat unošenja u njega posebnih preparata - vakcina i seruma.

Doktori su pokušavali da stvore imunitet na zarazne bolesti veštačkim putem u prošlim vekovima. Među mnogim bolestima, posebna opasnost do sredine 19. stoljeća. predstavljale velike boginje čije su bolesti često imale karakter epidemija.

Kao rezultat posmatranja pacijenata sa malim boginjama, pokazalo se da su ljudi koji su bili bolesni od malih boginja u blagom obliku postali imuni na ovu bolest. U nizu zemalja počelo se koristiti trljanje kora od velikih boginja uzetih od pacijenata u kožu zdravih ljudi, iako u to vrijeme, naravno, niko nije znao uzroke pojave zaraznih bolesti. Međutim, nakon takvih vakcinacija, bolest se često odvijala ne u blagom, već u vrlo teškom obliku i dovodila do smrti.

Kasnije, na samom kraju 18. veka, kada je još uvek bilo nepoznato mikrobno poreklo velikih boginja, engleski doktor Džener je uspešno vakcinisao ljude vakcinijom u borbi protiv ove bolesti, na osnovu činjenice da ljudi koji se oporave od vakcinije ne dobijaju ljudske boginje.

Početak razvoja metode zaštite osobe od zaraznih bolesti i njegova široka upotreba položen je u drugoj polovini 19. stoljeća. Louis Pasteur. Ustanovio je mogućnost vještačkog slabljenja patogenih svojstava patogenih mikroba i pokazao da je uvođenje zdravo telo oslabljeni mikrobi ne izazivaju bolest u opasnom obliku i u isto vrijeme razvijaju imunitet na ovu bolest.

Unošenje živih oslabljenih mikroba u zdrav organizam radi njegove imunizacije naziva se zaštitna vakcinacija. Pasteur je uspio dobiti zaštitne vakcine protiv bjesnila, antraksa i nekih drugih bolesti. Kasnije su ruski istraživači L. S. Tsenkovsky, N. F. Gamaleya, Z. K. Zabolotny i dr. dali veliki doprinos razvoju teorije umjetnog imuniteta. Zaštitne vakcinacije postale su moćno oružje medicine u borbi protiv zarazne bolesti.

U početku su se za zaštitne vakcinacije koristili živi oslabljeni mikrobi, ali se potom pokazalo da se za vakcinaciju mogu koristiti ubijeni patogeni mikroorganizmi, kao i njihovi neutralizirani toksini. Svi ovi preparati vakcine koji se koriste za dobijanje veštačkog imuniteta nazivaju se vakcine.

Na osnovu Michurinove teorije usmerene varijabilnosti organizama, razvijene su veoma efikasne žive vakcine protiv mnogih zaraznih bolesti. Ove vakcine se dobijaju uzgojem različitih patogenih mikroorganizama pod određenim uslovima, usled čega se uzgajaju rase koje su izgubile svoja patogena svojstva, ali zadržavaju sposobnost izazivanja imuniteta. Tako su dobijene žive vakcine protiv kuge, antraksa, tularemije i drugih bolesti.

Veštačka imunizacija igra veliku ulogu u prevenciji, odnosno prevenciji zaraznih bolesti. Primjena vakcina izaziva aktivnu reakciju organizma, što dovodi do stvaranja odgovarajućih antitijela koja štetno djeluju na mikrobe i njihove otrove, iako su oslabljeni. Stoga se umjetni imunitet uzrokovan uvođenjem cjepiva naziva aktivnim. Vakcine omogućavaju stvaranje umjetnog aktivnog imuniteta protiv malih boginja, tifusne groznice, difterije i drugih bolesti.

Osim vakcina, serumi se koriste i u borbi protiv zaraznih bolesti. Serumi se dobijaju iz krvi životinja, kao što su konji ili zečevi. Za to se životinjama daju posebne inokulacije mikroorganizama ili njihovim toksinima koji uzrokuju bolest protiv koje će se koristiti ovaj serum. Kao rezultat vakcinacije, u krvnom serumu životinja stvaraju se odgovarajuća antitijela. Unošenje takvog seruma u oboljeli organizam uzrokuje smrt patogena i doprinosi njegovom oporavku. Veštački imunitet koji organizam stekne upotrebom seruma je pasivan, jer se u tom slučaju zaštitne supstance - antitela - unose u organizam već u gotovom obliku. Imuni serumi su od velike praktične važnosti. Široko se koriste u slučajevima kada je bolest već počela i potrebna je efikasna pomoć u borbi protiv bolesti, na primjer, difterije, bruceloze, botulizma itd. U nekim slučajevima serumi se koriste i kao profilaktički.

Podijeli: