BAKTERIE I WIRUSY

Jednokomórkowe rozmnażają się przez podział prosty.

-morfologia - kształt komórki zależy od temperatury, obecności tlenu, podłoża, składu środowiska. Przy kształcie trzeba podawać warunki, w których występuje.

-Są 4 podstawowe kształty:

ziarniaki

pałeczka (cylindryczny)

skrętniak

przecinkowce

Bakterie nie maja wykształconego jądra, materiał genetyczny w postaci kwasu nukleinowego zawieszonego w komórce (Procaryota).

Komórka = protoplast + ściana komórkowa.

Na zewnątrz ściany komórkowej bakterii znajdują się otoczki, rzęski i pile - fimbrie.

OTOCZKI - galaretowata masa białkowo- węglowodanowa, czasem jej grubość większa niż sama komórka. Wytwarzanie otoczki uwarunkowane genetycznie, warunki środowiska wpływają czy ta zdolność się ujawnia czy nie. Otoczki mają charakter antygenowy. Chronią komórkę przed wysychaniem. Chronią przed wirusami bakteryjnymi - bakteriofagi. Chronią przed fagocytozą organizmu wyższego. Rola w odżywianiu.

RZĘSKI - występują na zewnątrz komórki, narząd ruchu zbudowany z białka, często dłuższe niż komórka, cieniutkie, zakotwiczone są w błonie cytoplazmatycznej, powstają z uwzględnieniem genetyki. Szybkość poruszania to 50μm / s, antygenowe.

FIMBRIE - występują niezależnie od rzęsek, grubsze i krótsze od rzęsek. Charakter antygenowy (komórka łączy się z podłożem).

ŚCIANA KOMÓRKOWA - jej budowa jest wskaźnikiem przynależności do bakterii. 25% komórki to ściana komórkowa. Zbudowana jest z:

PEPTYDOGLIKANU = GLIKOPEPTYD = MUKOPEPTYD = MUROPEPTYD= MUREINA = N - ACETYLOGLUKOZAMINA + KWAS N -ACETYLOMURAMINOWY + D - AMINOKWASY + KWAS MEZO - DWUAMINOPIMELINOWY.

G(+) KWASY TEJCHOJOWE (POLIMERY)

-Fosforan glicerolu (kw. glicerolotejchojowy)

-Fosforan rybitolu (kw. rybitolotejchojowy)

Cechy ściany komórkowej G+:

Grubsze od G- (G+ - 20nm, G- - 10nm), Wrażliwe na lizozym, Wrażliwe na penicylinę, Wrażliwe na detergenty, Mniej wrażliwe na telluryn potasowy, azydek sodowy, octan talu,Antygenowy charakter

Ściana komórkowa to sito molekularne przy odżywianiu.

Pod ścianą znajduje się błona cytoplazmatyczna (membrana), odpowiedzialna za pobieranie składników pokarmowych i wydzielanie metabolitów.

BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA - skład: 70%białka, lipidy (transport do komórki), transport na zasadzie biernej dyfuzji lub przy udziale permeaz (enzymy). Błona inicjuje podział komórki. W niej osadzone są rzęski. Nie ma jądra wyodrębnionego tylko nici DNA zawieszone w cytoplazmie. Zawieszone w cytoplazmie są plazmidy. Gromadzą się substancje zapasowe.

Aparat jądrowy:

Spirala kwasu nukleinowego, długa i cienka.

Rybosomy - miejsce syntezy białka. Różnią się od rybosomów grzybów stałą sedymentacji.

Substancje zapasowe: polimer kwasu β - hydroksymasłowego u bakterii tlenowych; wolutyna; wielocukry - granuloza barwi się na fioletowo, odpowiednik glikogenu, tłuszcze

Formy przetrwalne bakterii:

promieniowce (Actinomycetales) - konidia

bakterie śluzowe (MYXOBACTERIALES) - mikrocysty

Azotobacter - cysty

Bacillaceae - endospory (w żywności)

Sporosarcina (SARCINA UREAE) - endospory

Spirillum (niektóre gatunki) - endospory

Oscillospira guilliermondi - endospory

PRZETRWALNIKI GDY:

• brak pożywienia

• zbyt duże nagromadzenie metabolitów, zatruwających środowisko.

Przejście z komórki wegetatywnej do przetrwalnika - kilka godzin. Sucha masa komórki koncentruje się w jednym miejscu (w ok. 1/10 objętości). Zbita masa otoczona podwójną warstwą błony cytoplazmatycznej.

przetrwalnik - to cecha genetyczna niektórych bakterii.

KWAS DWUPIKOLINOWY

Żeby przetrwalnik wrócił do formy wegetatywnej potrzebny jest impuls (bodziec cieplny, aminokwas...). przetrwalnik nabiera wody, wydzielają się białka, zniknie kwas dwupikolinowy, normalny metabolizm, komórka traci odporność - ok. 1h proces kierunkowania przetrwalników.

Cechy przetrwalników:

duża odporność na wysuszanie (do kilkuset lat w formie wysuszonej);

odporność na temperaturę;

odporne na UV (trzeba stosować duże dawki i przez długi czas);

większa odporność na środki dezynfekujące (nawet 70% alkohol nie niszczy przetrwalnika. Dopiero alkohol + jod niszczy przetrwalniki);

mała aktywność oddechowa;

wysoki stosunek DNA do RNA;

wysoki stosunek kwasów nukleinowych do białka;

duża zawartość kw. dwupikolinowego; mniejsza zawartość wody ok. 70% (gdy w komórce powyżej 90%). Dlatego odporniejszy na działanie temperatury, a także z powodu zawartości soli wapniowej kwasu dwupikolinowego, związki wapnia działają ochronnie na białka, w tym enzymy.

PROMIENIOWCE - ACTINOMYCETALES

Rodzaje:

MYCOBACTERIUM - prątek, występuje w glebie, wytwarzają konidia

STREPTOMYCES - streptomycyna antybiotyk produkowany przez te bakterie. Rozmnażają się przez fragmentacje plechy na konidia, zapach świeżej gleby, rozkładają celulozy, chemicelulozy i inne trudno rozkładalne.

NOCARDIA - zmiany chorobowe u ludzi i zwierząt.

ACTINOMYCES - u zwierząt i ludzi promienica (chorobowe zmiany skóry), występują w oborniku powodując przemiany obornika, wśród nich termofilne powodujące zagrzewanie się obornika.

Rosną w postaci strzępek (strzępki cienkie i zawierające w ścianie komórkowej mureinę), niektóre maja rzęski, niektóre chemoaututrofy, G(+), niektóre mają zapach świeżej, uprawnej gleby.

WIRUSY:

wywołują choroby roślin, zwierząt i zmniejsza się podaż surowca dla przemysłu spożywczego lub jego pogorszeniu;

niszczenie kultur produkcyjnych np. kultury mleczarskie, np. w winiarstwie;

żywność przenosi wirusa ze środowiska na człowieka.

Bezwzględne pasożyty - nie da się ich wyhodować na sztucznym ani naturalnym podłożu lecz martwym;

Zwierzęce, roślinne, bakteryjne, pleśni, drożdży, promieniowców;

Nie maja możliwości samodzielnego rozmnażania i odżywiania;

Nie mają enzymów;

Śladowe ilości enzymów do atakowania żywych organizmów;

Informacja genetyczna zawarta w postaci kwasów nukleinowych.

Bakteriofagi - „czynnik pożerający bakterie”.

Stanley - wirus w postaci czystej mozaiki tytoniowej, nagroda Nobla.

BUDOWA:

helikoidalna - budowa skręconej nici kwasu nukleinowego w postaci pałeczki;

ikozaedralna - wielościan, zbliżony do kuli;

mieszana - połączenie pałeczki z kulą (większość wirusów bakteryjnych - fagów).

Wielkość:

Niewidoczne w mikroskopie świetlnym, tysięczne, setne części μm.

STRUKTURA:

genom - jednostka kwasu nukleinowego;

kapsyd - otoczka białkowa;

kapsomer

nukleokapsyd - kwas nukleinowy z otoczką nukleinową;

peplos - kwas nukleinowy + osłonka (płaszcz);

peplomery - jednostki składające się na budowę płaszcza. W płaszczu mogą być komórki gospodarza.

Powielanie - wirus wprowadza kwas nukleinowy do komórki gospodarza. Gospodarz produkuje aminokwasy, białka i kwasy nukleinowe według informacji genetycznej wprowadzonej przez wirusa. Podsunięta inna matryca do replikacji.

Namnażanie fagów:

adsorpcja - wirus umiejscawia się na powierzchni, wirusy są nieruchliwe. Im większa ruchliwość bakterii tym większe prawdopodobieństwo. Adsorpcja zależy do: pH, temperatury.

Replikacja - wirus ma enzymy pozwalające rozluźnić ścianę komórkową, wstrzykuje kwas nukleinowy, reszta zostaje na zewnątrz w postaci . kwas nukleinowy - lizogenizujący. Wraz z rozmnażająca się komórką przechodzi do następnych, gdy pojawią się okoliczności wirus się ujawnia. Powstają nowe fagi wewnątrz komórki i następuje jej śmierć.

Rozwój faga wewnątrz komórki:

faza eklipsy (okres rozwoju utajonego) - nie ma objawów, wirus nie jest widoczny, po około 20-22 min cząstki niezdolne do zakażenia. Cytoplazma się zmienia, powstają ziarnistości, komórka traci zdolności rozmnażania.

liza - rozpad komórki, wydostaje się około100 nowych fagów. Od zakażenia do lizy około1h, czasem nawet 15min.

Fagi wykazują specyficzność:

Każda bakteria ma swojego wirusa, wirusy są specyficzne nawet do szczepów bakterii.

BAKTERIOFAGI - wirusy bakterii, niszczą komórki przez lizę. Mogą powodować zahamowanie produkcji np. mleczarskiej. Komórka bakteryjna musi się spotkać z bakteriofagiem i zależy to od:

ruchliwości bakterii

ilości komórek bakteryjnych

od temperatury

od pH

od obecności kationów, które przyśpieszają absorpcje kom.

Wewnątrz komórki po wniknięciu nici:

okres utajony

wbudowywanie DNA do DNA bakteryjnego

tworzenie fagów

liza produktów ⇒ od środka rozkładanie ścian komórkowych

powstałe fagi atakują (po wydobyciu się z komórki bakteryjnej) nowe komórki

okres zakażenia do lizy trwa około 30 minut.

Wirusy roślinne:

mogą się replikować tylko w komórce roślinnej;

nie adsorbują się lecz są wprowadzane przez uszkodzenia komórki bądź owady;

wirus krąży wraz z sokami i zakaża całą roślinę

mogą powodować zmianę kształtu lub barwy, utratę zdolności wytwarzania chlorofilu.

Wirusy zwierzęce:

Tropizm - działanie na różne układy;

Nerwotropowe - działają na układ nerwowy komórki (wirus wścieklizny);

Dermotropowe - na skórze;

Pantropowe - działają na cały organizm (żółta febra)

Interferencja - komórka zakażona jednym wirusem odporna na zakażenie innym wirusem.

Interferon - substancja wytwarzana przez organizmy cieplostałe, substancja białkowa, zapobiega rozwijaniu się wirusów.

Grupa VI - bakterie spiralne, skręcone, wygięte

Rodzina - SPIRILLACEAE

Rodzaj - SPIRILLUM

ruchliwe o dość dużej długości, tlenowce bądź aerofile. Występują w wodzie, ściekach, gnojówce świń, dorszach.

Spirillum minor - wywołuje gorączkę szczurzą, przenoszoną przez szczury i dzikie zwierzęta, koty, psy (ukąszenie).

Kantylobakterioza - toksyny o charakterze lipidowo - sacharydowym działając jako enterotoksyny (toksyny przewodu pokarmowego) wywołują schorzenia, zapalenie jelita cienkiego. Bakterie te przeżywają w niskich temperaturach 4⁰C dwa tygodnie. Występują w odchodach zwierząt (także ptaków), ściekach.

Dawka infekcyjna - minimalna liczba komórek, która powoduje chorobę.

Rodzaj o niepewnej przynależności: BDELLOVIBRIO

- w kształcie przecinka „bdello” - kijanka. Bardzo ruchliwa, zaliczana do bakterii ze względu na budowę ściany komórkowej (mureina), mniejsze od 1μm, bezwzględne pasożyty bakterii, wnikają do komórki gospodarza, zużywają cytoplazmę i wewnątrz komórki normalnie się rozmnażają, po 5-6 godzinach wytwarzają ok. 6 nowych komórek (wirusów kilkadziesiąt), np. Bdellovibrio, Bacteriororus - działają specyficznie.

Grupa VII

G(-) pałeczki tlenowe i ziarniaki

Rodzaje o niepewnej przynależności:

Rodzaj ALCALIGENES

Rodzaj ACETOBACTER

Rodzina PSEUDOMONADACEAE

Rodzaj PSEUDOMONAS

Gatunki - P. fluorescens - zatrucie pokarmowe

P.aeruginosa - zatrucie pokarmowe

Urzęsione w różny sposób, tworzą katalazę, bezwzględne tlenowce, nie mają zdolności fermentacji, nieprzetrwalnikujące, opt. 20-37⁰C (mezofile), nie rosną >44⁰C, <6-7⁰C. Wśród nich psychrotrofy (bez względu na optymalną temperaturę wzrostu dają powolny wzrost w temperaturze bliskiej 0⁰C, około 4⁰C), są heterotrofami w stosunku do węgla (wykorzystują tylko C organiczny), nie wydzielają gazu, utleniając glukozę rozkładają białka, tłuszcze (silnie gnilne), wytwarzają śluz, przyczyna psucie składanych jaj, drobiu, ryb, śluz + nieprzyjemny zapach, śluz może być barwny, właściwości lipolityczne - zdolność rozkładu tłuszczy, niektóre chorobotwórcze - pałeczka ropy błękitnej, niebezpieczne szczególnie dla oka.

Azotobacter - bakterie utleniające amoniak, hemoautotrofy bo energia z utlenienia związków nieorganicznych.

Rhisiobiaceae - wiążą azot atmosferyczny, w symbiozie z roślinami motylkowymi.

Halobacteriaceae - sololubne, w wodach morskich, przy stężeniach ok. 12% soli kuchennej, urzęsione, ruchliwe, barwniki pomarańczowe w solankach, rybach solonych, nie są szkodliwe.

Rodzaj ALCALIGENES - pałeczki zbliżone , wybitne tlenowce, alkalizują podłoże, na powierzchni drobiu zmrożonego, mleku, jajach, niektóre wywołują nieprzyjemny zapach.

GATUNKI:

A. VISCOLACTIS - powoduje lepkość mleka.,A. METALCALIGENES,A. BOOKERI,A. FAECALIS

Alkalizują środowisko. Pochodzą z przewodu pokarmowego zwierząt. W serze twarogowym powodują psucie.

Rodzaj ACETOBACTER - bakterie, pałeczki, w zależności od podłoża zmiana kształtu, mogą być ruchliwe. Pod wpływem inwolucyjne, są to zmienione kształty komórek (bardzo wydłużone bądź rozgałęzione, kuliste), bezwzględne tlenowce. Zużywają różne cukry, wspólnie mogą wykorzystywać alkohol etylowy jako źródło węgla, utleniając do kwasu octowego, opt. temp. wzrostu 25-33⁰C, niektóre w postaci kożuszka wpełzającego na ścianki, heterotrofy bezwzględne. Wyizolowano wiele gatunków:

GATUNKI:A. SCHŰTZENBACHII - stosowany do produkcji octu.;A. CURVUM - stosowany do produkcji octu.;A. ACETIGENUM - stosowany do produkcji octu. Gdy zabraknie alkoholu utlenia wytworzony kwas octowy do CO₂ i H₂O (nadoksydacja).

Mają właściwość szybkiego utleniania alkoholu etylowego. Wytwarzają do 11% octu.

A. XYLINUM - razem z drożdżami tworzy grzybek japoński (kiedyś stosowany do wytwarzania napoju dla dzieci).,A. XYLINOIDES - zakażenia w browarach fermentacji górnej, obecnie rzadko stosowane.,A. PASTEURIANUM,A. KŰTZINGLANUM,A. VISCOSUM,A. CAPSULATUM

Nieszkodliwe dla zdrowia ale psują piwo powodując zmętnienie, ciągliwość.

A. ASCENDENT - kwaśnienie wina.

Grupa VIII pałeczki G(-) względnie beztlenowe

Rodzina I ENTROBACTERIACEAE (pałeczki przewodu pokarmowego) -

-małe, proste, ruchliwe bąź nieruchliwe, fermentują glukozę i inne cukry z wydzieleniem gazów oraz kwasów. Większość oprócz rodzaju Shigella, Salmonella, Proteusz fermentuje laktozę, wrażliwe na ogrzewanie - 60⁰C po 15min giną. Nie są ciepłooporne. Niewrażliwe na niskie temperatury, min pH ok. 4, opt temp ok. 37⁰C. rozkładają heptozy do aminokwasów, szkodliwe w przemyśle mleczarskim, drożdżowym, spożywczym.

Rodzaj:

ESCHERICHia II EDWARDSIELLA ,III CITROBACTER,IV SALMONELLA,V SHIGELLA,VI KLEBSIELLA,VII ENTEROBACTER,VIII HAFNIA,IX SERRATIA,X PROTEUS,XI YERSINIA,XII ERVINIA

E. coli - wykryto 1885, powoduje rozkład białek i aminokwasów z wydzieleniem indolu (bardzo brzydki zapach), jest rytownikiem jelita okrężnicy, wywołuje psucie, obecność w jelicie grubym 2-3 miliardy na 1cm³ u normalnego człowieka. Zużywa resztki pożywienia lub wytwarza witaminy, wypełniając przewód pokarmowy chroni przed obecnością innych mikroorganizmów, antybiotyki mogą spowodować zakażenie gronkowcami, bo wyjałowiony przewód pokarmowy, w przypadku osłabienia organizmu specjalny typ E. coli - -typ krwotoczny - biegunki, infekcje przewodu moczowego, szczególnie u dzieci.

RODZAJ SALMONELLA - BAKTERIE CHOROBOTWÓRCZE, WYWOŁUJĄ DUR BRZUSZNY (TYFUS) ,S. TYPHI - schorzenie całego organizmu lub zatrucia pokarmowe salmonellozy.,S. PARATYPHI - dur rzekomy,S. GALLINORUM,S. PULLORUM

PROTEUS - bardzo powszechny, negatywne znaczenie, tworzy pełzające kolonie ze śluzowatym nalotem, silnie gnilne właściwości (ryby, jaja, mięso), niektóre gatunki chorobotwórcze - zatrucie pokarmowe nieswoiste (toksyny- liposacharydy)

P. VULGARIS,P. MIRABILIS',P. MORGANII

ERVINIA - podwójnie szkodliwa, rozwija się na rosnących roślinach, wytwarza enzymy pektynolityczne (niszczenie roślin), rozkład lepiszcza - mokra lub sucha zgnilizna roślin, powszechnie występuje na zbożach (gorączka zbożowa u ludzi), bakterie niszczy się podgrzewając. Jest to fitopatogen.

E. AMYLOVORA,E. CAROTOVORA,E. HERBICOLA

Rodzina Methanobacteriaceae

Grupa XIV ziarniaki G(+)

Tlenowe lub względnie beztlenowce

Rodzina I MICROCOCCACEAE

Rodzaj I MICROCOCCUS - tlenowce, rozkładają glukozę, nie tworzą indolu więc nie powodują rozkładu białka, środowisko lekko zasadowe. Wśród nich występują cieplooporne (90% przeżywa ogrzewanie 60°/30 min). Wytwarzają barwniki, występują w glebie, na skórze zwierząt i ludzi.

GATUNKI:M. FREUDENREICHII ;M. CASEOLYTICUS - rozkłada kazeinę, powoduje psucie mleka.;M. LIPOLYTICUS - rozkłada tłuszcze, nalot na bekonach.,M. AURANTIACUS - tworzy żółty nalot na osłonkach kiełbas.

Rodzaj II STAPHYLOCOCCUS -względnie beztlenowe., fermentuje glukozę w warunkach beztlenowych z wydzieleniem kwasów, gazów. Nieruchliwe, nie zawsze w postaci gronek. pH wzrostu 4 - 9 opt. 7. Solooporne to ich cecha charakterystyczna (wytrzymują ponad 15% stężenia soli). Nie są ciepłooporne. Opt. Ok. 30⁰C, źródłem N - aminokwasy, C - cukry i mannitol, indolo (-), katalizo(+), występują na skórze zwierząt, ludzi, na błonach śluzowych, mogą powodować stany zapalne (czyraki, stany ropne) i zatrucia pokarmowe.

GATUNKI:

S. AUREUS (gronkowiec złocisty) - tworzy złociste lub białe kolonie, znanych jest 6 toksyn które wytwarza, które powodują zatrucia pokarmowe oraz szereg enzymów powodujących ścinanie białka osocza krwi ludzkiej i króliczej.

S. EPIDERMIDIS - (gronkowiec biały) - występuje na skórze, nieszkodliwy, koagulazoujemny.

Rodzaj III - Planococcus

Rodzina II STREPTOCOCCACEAE - ziarniaki nieruchliwe, względne beztlenowe, z cukrów wytwarzają kwasy i etanol, w niewielkiej ilości CO_2.

Rodzaj I STREPTOCOCCUS - nieruchliwe ziarniaki, różne układy, względne beztlenowce, z cukrów wytwarzają różne kwasy (mlekowy, octowy, mrówkowy), etanol, CO₂.

ROPOTWÓRCZE: S. PYOGENES - stany ropne.; S. MASTITIDIS;S. EQUI

ZIELENIEJACE: stany zapalne zatok.

S. BOVIS - chorobotwórcze, wywołują stany zapalne; S. EQUINUS;S. THERMOPHILUS

MLEKOWE:S. LACTIS - zakwasza mleko, wytwarza antybiotyk nizinę, który hamuje wzrost innych bakterii np. masłowych.; S. CREMOSIS; S. DIACETILACTIS;

KAŁOWE (ENTEROKOKI):S. FAECALIS - są cieplooporne zazwyczaj 37⁰C, występują w przewodzie pokarmowym, solooporne, wywołują zmiany smakowo-zapachowe w produktach spożywczych. W większych ilościach zatrucia pokarmowe.. Niektóre psychotrofy. S. ZYMOGENES; S. LIQUEFACIENS - zielenienie mięsa, rozrzedzanie żelatyny, ciepłooporne, występują w pasteryzowanej szynce, np. w puszce.; S. FAECIUM, S. DURANS

Rodzaj II LUCONOSTOC - ziarniaki G(+), względne beztlenowce, potrzebują cukrów i aminokwasów, są heteromlekowe, wytwarzają na roztworach cukrów otoczki, które zawierają cukier dekstranowy.

Znaczenie: bierze udział w powstawaniu kiszonek spożywczych i paszowych. Ponieważ jest heteromlekowa to wpływa na aromat kiszonek, dają estry o szczególnych właściwościach smakowych i zapachowych.

GATUNKI:L. MESENTEROIDES,L. DEXTRANICUS

Rodzaj III PEDIOCOCCUS - nieruchliwe, mikroaerofilne (na granicy tlenowości), homomlekowe, optycznie nieczynny, nie mają właściwości proteolitycznych, rosną przy około 5,5% soli, są przyczyną mętnienia piwa i brzeczki piwnej, powodują przyspieszanie dojrzewania surowych wędlin, biorą udział w dojrzewaniu kiszonek (ogórków kapusty).

GATUNKI: P. CEREVISIAE,P. ACIDILACTICI

Rodzaj SARCINA - bezwzględne beztlenowce, tworzą pakiety, potrzebują do wzrostu aminokwasów i cukrów do fermentacji, wytwarzają CO₂ i H₂, kwas octowy, mlekowy. Wytwarzają przetrwalniki. Niektóre cieplooporne, halofilne - wytrzymują wysokie stężenie soli.

GATUNKI:

S. UREAE,S. LITORALIS - halofilne, niektóre ciepłooporne, występują w glebie, na ziarnach zbóż, przechodzą do piwa, choroba sarcinowa piwa → zmętnianie.

S. VENTRICULI,S. MAXIMA

Grupa XV pałeczki i ziarniaki przetrwalnikujące

RODZINA I - BACILLACEAE: - wytwarzają ciepłooporne przetrwalniki odporne na pasteryzację, zdolność do wytwarzania enzymów proteolitycznych, czasem w wyniku tego rozkładu wydzielają się toksyczne substancje, niektóre posiadają zdolność do rozwoju w warunkach beztlenowych. Dzielimy na grupy:

Rodzaj BACILLUS - laseczki, kat(+), przetrwalnikujące; bezwzględne tlenowce, niektóre gatunki względne tlenowce, nie gazujące, rozkładają cukry do kwasów, białka do aminokwasów lub do amoniaku. Występują powszechnie w glebie, wytwarzają liczne enzymy: hydrolityczne celutolityczne, pektynolityczne, amylolityczne.

GATUNKI:

B. SUBTILIS - wytwarza związki białkowe o charakterze śluzu, gdy się rozmnaża to powoduje ciągliwość chleba, nieprzyjemny zapach, ziemniaczaną chorobę chleba, dotyczy białego pieczywa o wyższym pH, nie rozmnaża się w środowisku kwaśnym.

B. CEREUS - rozkłada białko do aminokwasów z wydzieleniem NH₃ z aminokwasów, bywa przyczyną zatruć, rozmnaża się w produktach skrobiowych np. budyniach.

B. STEAROTHERMOPHILUIS - 50-60⁰C, przetrwalniki bardzo wysoko ciepłooporne, rozkładają skrobię tlenowo i beztlenowo, wywołuje zepsucia płasko - kwaśne, wytwarzają kwasy ale nie wytwarzają gazów.

B. THERMOACIDURANS (COAGULANS) - rozwija się w pH 3 - 4, powoduje zepsucia przecierów pomidorowych, pasteryzacja niszczy wszystkie przetrwalnikujące, które nie rozmnażają się w środowisku kwaśnym.

B. LICHENIFORMIS - wady serów, czerwony barwnik, odporna na 6% stężenie soli, z laktozy wytwarza kwas, syntetyzuje antybiotyk.

B. POLYMYXA - wzdęcia serów, gazowanie podczas rozkładu cukrów, rozkłada hemicelulozę i pektynę, wytwarza antybiotyk - polimycyna.

B. MEGATERIUM - właściwości silnie gnilne (właściwości proteolityczne), amonifikator.

B. ANTHRACIS - laseczka wąglika, wykryto w 1850r, powoduje czarną, węglistą barwę krwi u zwierząt, Robert Koch zakaził bakterią wyhodowaną świnkę morską - potwierdzenie właściwości chorobotwórczych, łatwo rośnie na pożywkach, w stanie wysuszonym kilkadziesiąt lat.

CLOSTRIDIUM: - laseczki, przetrwalnikują ze zamianą kształtu, katalo (-), wzdęcie komórki. Kształt wrzeciona, urzęsione, ruchliwe, fermentują cukry z wytworzeniem kwasu octowego, masłowego, butanolu i acetonu, z jednoczesnym wytworzeniem CO₂, H₂, rozkładają białka w warunkach beztlenowych, aminokwasy, niemiły zapach przy rozkładzie białka (indol).

C. pasterianum - wiąże azot z powietrza niesymbiotycznie. Występuje w warunkach beztlenowych, beztlenowych mułach dennych, w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt, w konserwach niewłaściwie wysterylizowanych. Podział na grupy:

MASŁOWE:CL. BUTYRICUM, CL. SACCHAROBUTYRICUM, CL.MULTFERMENTANS,

SŁABE PROTEOLITY: (wytwarzają toksyny np. gangrena)

CL. PERFRINGENES - wytwarza toksyny, typ A wytwarza zgorzelę gazową (gangrena), rozmnaża się w głębi rany kłutej, wytwarza CO₂ i H₂, tkanka nabrzmiewa, rozkłada się.

CL. DEDEMATICUS - psucie konserw owocowo-warzywnych, wzdęcie serów.

CL. BOTULINUM - toksyna botulinowa, jeden z najsilniejszych jadów, nie wytwarza toksyny przy pH poniżej 4,5, bardzo wrażliwa na obecność innych bakterii zwłaszcza tych hamujących jej rozwój. Jad kiełbasiany - toksyna ciepłochwiejna - niszczona pod wpływem temperatury.

Grupa XVI pałeczki G(-) nieprzetrwalnikujące

Rodzina I LACTOBACILLACEAE

Rodzaj I - LACTOBACILLUS (podział wg. Orla - Jensena)

Względne beztlenowce, choć tlen im nie szkodzi, lepiej rozwijają się jednak w warunkach beztlenowych. Występują w mleku i na roślinach, w jamie ustnej, w przewodzie pokarmowym. Nie rozrzedza żelatyny, rozkłada cukry, nie tworzy H₂S i indolu, G(+), mikroaerofile.

THERMOBACTERIUM - HOMOFERMENTATYWNE - rosną w temperaturze 15°C, wytwarzają wyłącznie kwas mlekowy bez produktów ubocznych, mezofile, niektóre ciepłolubne.

STREPTOBACTERIUM - HOMOFERMENTATYWNE - rosną poniżej 15°C

L. CASEI - dojrzewanie serów.

L. PLANTARUM - zwiększa jakość kiszonek.

BETABACTERIUM - HETEROFERMENTATYWNE:

L. BREHUS - dojrzewanie wina

L.BUCHNERI - dojrzewanie wina

L. FERMENTI - dojrzewanie wina

L. VIRIDESCENS - zielenienie mięsa peklowanego.

Rodzaj o niepewnej przynależności LISTERIA:

GATUNEK: L. MONOCYTOGENES - pH obojętne lub lekko zasadowe, temperatura 27 -30°C, mezofile, rośnie również w 4⁰C, znana od 1926r, pałeczka 1-2μm, polimorfizm, G(+), ruchliwa, względne beztlenowce, nie wytwarza indolu, katal(+), nie rozkłada białek, fermentuje cukry, rośnie na prostych podłożach. Powoduje chorobę listeriozę. Jest to choroba odzwierzęca - zakażenie przez żywność pochodzenia zwierzęcego. Ponadto powoduje zapalenie opon mózgowych i mózgu, anginę, listeriozę kobiet ciężarnych - nieodwracalne uszkodzenie płodu i noworodków.

Rodzina I PROPIONIBACTERIACEAE

Rodzaj I PROPIONIBACTERIUM - G(+), regularne pałeczki czasem rozgałęzione, względne beztlenowce lub beztlenowce, kat(+), fermentują cukry z wytworzeniem kwasu propionowego, małej ilości octowego, mrówkowego, mlekowego oraz CO₂, niektóre wytwarzają witaminę B₁₂. występują na skórze, roślinach, w jelitach, w produktach mleczarskich, głównie serach twardych, wytwarzają z cukrów kwas propionowy i octowy, które dają smak pikantny, wytwarzając CO₂ tworzą dziury w serze, wytwarzają enzymy lipolityczne rozkładające tłuszcze w serach z wydzieleniem gazów, wpływają na właściwości smakowe, zapachowe. Mają właściwości konserwujące, bo kwas propionowy hamuje wzrost niektórych organizmów, szczególnie pleśni, kwas propionowy jest stosowany w produkcji pieczywa, zakwasza środowisko i hamuje rozwój kiszonek.

GATUNKI:

P. FREUDENREICHI katalaza (+)

P .PETERSONI potrafią fermentować laktozę

P. ZEAE wytwarzają CO₂ - heterofermentatywne

P. TECHNICUM

P. JENSENI

FIZJOLOGIA DROBNOUSTROJÓW

ODŻYWIANIE

Dostarcza składników budulcowych do budowy tkanki np. białek.

Dostarcza energii potrzebnej do procesów życiowych, także budowy tkanki z dostarczonego budulca. Energię tę drobnoustroje zdobywają:

1) autotroficznie - (samożywne) budują substancje organiczne z nieorganicznych z wytworzeniem energii. W zależności od sposobu zdobywania energii dzielimy je na:

a) fotoautotrofy - energię czerpią z promieniowania, organizmy barwne zdolne do pochłaniania promieni, np. sinice, bakterie zielone, bakterie purpurowe.

b) hemoautotrofy - pozyskują energię potrzebną do budowy związków organicznych z utlenienia związków nieorganicznych, tylko bakterie.

2) heterotrofy - wymagające do wzrostu substancji organicznych. Korzystają z gotowych związków organicznych, tkanki roślinne i zwierzęce.

Prototrofy - wykorzystują bardzo proste związki organiczne np. metan, metanol, etanol i to im wystarczy, występują w glebie lub w wodzie.

Auxoheterotrofy - potrzebują do wzrostu związków organicznych i różnych substancji wzrostowych, witamin, jony soli nieorganicznych, podłoże z wielu składników, mogą nie rosnąć jeżeli brakuje jednego składnika, stosowane do oznaczania zawartości danego składnika w podłożu.

Heterotrofy:

Względne - są heterotrofami zależnie od warunków, gdy jest dostęp substancji organicznych ze środowiska,

heterotrofy gdy wystawione są światło stają się autotrofiami.

Bezwzględne - (obligatoryjne) rosną tylko na podłożu organicznym.

Pasożyty - potrzebna żywa tkanka roślinna lub zwierzęca.

Saprofity - muszą mieć organiczne podłoże, wykorzystują martwą tkankę, drożdże, bakterie mlekowe, na cukrach, białkach.

OLIGOTROFIA - zdolność gromadzenia w komórce substancji występujących w środowisku w ilościach śladowych, nie wykrywanych metodami chemicznymi.

Mechanizm pobierania pokarmu:

Bierne - zjawisko osmozy lub dyfuzja (różnica stężeń)

Czynnie - przy udziale enzymów permeaz i potrzebnej do tego energii. Proces energochłonny.

PINOCYTOZA - jest to sposób odżywiania się organizmów jednokomórkowych (protista) lub wielokomórkowych (np. gąbek). Polega on na pobieraniu niewielkich cząsteczek pokarmu. Dzieje się to przez wytworzenie się wklęśnięcia w błonie komórkowej a następnie oblaniu dookoła pokarmu. Tak tworzy się wodniczka pokarmowa, przybliżają się lizosomy i za pomocą enzymów rozkładają pokarm wraz z całą wodniczką. W tym procesie następuje niewielki ubytek błony komórkowej.

ODDYCHANIE

Spalanie, polega na oddawaniu elektronów i utlenianiu - przechodzenie jednej substancji na drugą, wielostopniowe utlenianie żeby energia nie zniszczyła organizmu.

Przenoszenie e na O₂ - enzymy oksydazy. Energia magazynowana w wiązaniach wysokoenergetycznych.

Oddychanie beztlenowe - częściowe utlenianie substratu, mniejsza ilość wytworzonej energii.

Komórki drożdży beztlenowych zużywają olbrzymie ilości cukrów tworząc niewielką biomasę.

Utlenianie:

a)Pełne - CO₂ + H₂O

b)Częściowe - fermentacja:

-Tlenowa

-Beztlenowa

Różnica jest w efekcie energetycznym: np. 1 cząsteczka glukozy do CO₂ i H₂O daje 38 cząsteczek ATP, w częściowej 2 cząsteczki

Drożdże tlenowe

Bakterie octowe i niektóre bakterie gnilne (B subtilis).

Grzyby owocnikowi

wszystkie pleśnie,

drożdże

glony

Względne beztlenowce - bakterie mlekowe, propionowe, drożdże - sacharomyces

Typowe beztlenowce - bakterie masłowe, niektóre gnilne CLOSTRIDIUM, celulolityczne

Różne jest wykorzystanie energii przez mikroorganizmy. Energia wyzwalana przy oddychaniu tylko częściowo wykorzystywana jest natychmiast lub jest magazynowana. Autotrofy - wykorzystują do 10%energii wyzwolonej.

Heterotrofy - wykorzystują kilkadziesiąt %.

Termogeneza - w układzie zamkniętym wydzielające się ciepło podnosi temperaturę środowiska. Jest to zjawisko samozagrzewania się środowiska. Termogeneza może być korzystna (gdy chcemy podnieść temperaturę np. w inspektach ogrodniczych gdy rozkład gleby, ściółki powoduje wzrost temperatury) lub niekorzystna.

Zagrzewanie niedosuszonych zbóż.

Podczas fermentacji alkoholowej wzrost temp. hamuje wzrost drobnoustrojów, chłodzenie niekorzystne.

ROZMNAŻANIE

Rozmnażają się w postępie geometrycznym.

I pok - 2

II pok - 4

III pok - 8

Rozmnażanie w tempie 2ⁿ n - liczba pokoleń.

KRZYWA WZROSTU DROBNOUSTROJÓW

Najpierw mikroorganizmy nieprzystosowane do nowego środowiska, mogą początkowo być warunki niesprzyjające rozwojowi.

I faza - lagfaza - może być zahamowanie rozwoju lub spadek liczby żywych. Te, które zostaną przystosowują się.

Ia - młodość fizjologiczna - nie dzielą się ale rosną i dojrzewają, wytwarzają enzymy pozwalające się przystosować.

W fazie Ia nabierają aktywności, stają się wrażliwe na bodźce środowiska. Potem następuje gwałtowny wzrost drobnoustrojów, podwojenie w każdym pokoleniu. Tempo wzrostu zależy od czasu generacji i warunków zewnętrznych. Są w stanie bardzo aktywnym, bardzo wrażliwe na niekorzystne warunki środowiska.

Zaczynają gromadzić się metabolity hamujące wzrost np.

Drożdże - alkohol

Bakterie mlekowe - kwas mlekowy (samozatruwanie się)

Wyczerpanie środków odżywczych, wyczerpanie jakiegoś składnika pożywienia.

Wyczerpanie O₂

Zmiana pH

III faza (zahamowanie wzrostu)

IV faza - stacjonarna (równowagi dynamicznej) - tyle powstaje nowych ile umiera i ich liczba pozostaje na tym samym poziomie.

IVa - faza zamierania - gwałtowny spadek liczby drobnoustrojów, podziały rzadkie, dużo zgonów.

V faza - powolna śmierć.

VI - opóźniona faza zamierania, rozciągnięta w czasie, na ogół nie dochodzi do O u termofilnych, może dojść do samosterylizacji.

Faza I ważna przy przechowywaniu żywności.

Lagfaza - starania aby wydłużyć fazę I np. obniżając temperaturę w chłodni nawet do kilku lat, w lodówkach lagfaza krótsza.

Np. zastosowanie konserwantów, które hamują wzrost mikroorganizmów.

Przy ukwaszaniu mleka, produkcji wina skraca się lagfazę żeby faza logarytmiczna przebiegła jak najszybciej. Dlatego stosuje się:

Dużo szczepionki

Hodowle ciągłe, dodawany jest substrat i odbierany produkt np. fermentowany zacier w alkoholu

Np. w homeostatach dodaje się pożywkę w zależności od tempa fermentacji, dotyczy to głównie hodowli na podłożach ciepłych.

HODOWLA ZSYNCHRONIZOWANA

Podczas prowadzenia badań obserwuje się całe populacje, gzdie komórki są na różnych etapach wzrostu. Żeby zbadać zmiany metabolizmu podczas wzrostu jednej komórki potrzeba wielu komórek na tym samym etapie wzrostu (np. zaczynają się dzielić, kończą w stanie spoczynku). Doprowadzenie do takiego stanu to hodowla zsynchronizowana.

Np. podwyższamy w pewnym momencie temperaturę aby wszystkie mogły przystąpić do podziału. W pewnym momencie krzywa i tak się prostuje.

Glukoza łatwiej przyswajalna, gdy się wyczerpie muszą przystosować swój układ enzymatyczny do przyswojenia sorbitolu (jeśli taka umiejętność jest zapisana w kodzie genetycznym) - zjawisko dianksji.

W okresie przejściowym może nawet nastąpić spadek liczby komórek.

Zjawisko zmienności:

1) niedziedziczna

a) rozwojowa - w czasie rozwoju jednego osobnika (od komórki młodej do śmierci i starości fizjologicznej).

i dziedziczna.

b) Pod wpływem środowiska - wpływa na wygląd i inne cechy.

Dziedziczna - pojawia się i może być przekazywana, wywołana zmianami w kodzie genetycznym. Np. wśród drobnoustrojów wrażliwych na antybiotyk raz na 10mln osobników pojawia się osobnik odporny na ten antybiotyk. Taki osobnik spowoduje, że jego potomstwo opanuje środowisko z tym antybiotykiem, np., gdy zbyt małe dawki.

FENOTYP - jest to zespół cech organizmu ujawniających się. O ujawnieniu często decydują warunki otoczenia, np. wytwarzanie rzęsek w środowisku płynnym.

GENOTYP = geny zapisane uwidaczniają się w fenotypie. To co zapisane w kodzie genetycznym.

MUTANT - organizm o zmienionym genotypie. Proces prowadzący do powstania mutanta to mutacja. Np. zdolność do przyswajania substratu, wytwarzanie metabolitu, odporność.

Mutacje wewnątrzkomórkowe komórka wytwarza sama substancje, które powodują mutacje np. jony azotynowe.

MUTACJE SPONTANICZNE ALBO INDUKOWANE

Mutacje spontaniczne pod wpływem czynników:

Wewnętrznych - organizm wytwarza substancje, które mają właściwości mutogenne np. H₂O₂

Zewnętrznych - promieniowanie (kiedyś kosmiczne)

- różnych minerałów, pierwiastków promieniotwórczych, mutacje sztuczne można zwiększyć 100 krotnie w stosunku do naturalnych

- promieniowanie ultrafioletowe.

Mutanty mogą wracać do pierwotnych cech, trzeba tworzyć ciągle nowe populacje mutantów.

Procesy płciowe występujące u bakterii - wymiana materiału genetycznego między organizmami na kilka sposobów:

Transformacja - przekazywanie cech genetycznych (DNA) z komórki martwej na żywą

Transdukcja - przekazywanie informacji genetycznej przy pomocy wirusów

Koniugacja - wymiana materiału genetycznego miedzy 2 żywymi komórkami za pomocą fibrii płciowych (pili płciowych).

Transfekcja - przenoszenie informacji przy pomocy epizonów m.in. czynników odpornościowych, np. przenoszenie odporności.

Zawartość węglowodanów, białek i tłuszczów w mikroorganizmach:

Węglowodany są w postaci pentoz, heksoz i ich pochodnych, występują w bakteriach.

Białka jako białka funkcyjne i strukturalne oraz białka złożone z enzymów i wolnych aminokwasów.

Tłuszcze występują jako polimery kwasów β - hydroksymaslowego; u promieniowców - woski (estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi).

MIKROBOLOGOA TECHNICZNA:

Zabezpieczenia przed zepsuciem wg Nikitińskiego:

-eubioza - przekazywanie żywności w stanie pełnego życia, np. żywe karpie, ślimaki, raki.

-Hemibioza - dotyczy pół - życia, w stanie uśpienia, np. zboże przechowywane w stanie wysuszonym, oddychają ale bardzo powoli, buraki, ziemniaki w kopcach.

-Anabioza - zahamowanie rozwoju drobnoustrojów w żywności, wydłużenie lagfazy.

Rodzaje anabiozy:

-psychroanabioza - przechowywanie w niskich temperaturach, zahamowanie działania enzymów, hamujące wzrost drobnoustrojów

-chemoanabioza - wydłużanie lagfazy przez działanie czynników chemicznych np. SO₂ (antyseptyk), do utrzymania pulp warzywno-owocowych, kwas benzoesowy, kwas sorbowy, antybiotyki (prawie zabronione).

-Acidoanabioza - czosnek, gorczyca, cebula. Anabioza wywołana zakwaszeniem środowiska (marynaty) przez dodanie kwasów z zewnątrz (octowy, mlekowy) lub wytworzenie kwasów wewnątrz przez drobnoustroje z kiszonki (ogórki, kapusta).

-Alkoholoanabioza - utrwalenie przy pomocy alkoholu, dodatek alkoholu wyprodukowanego wcześniej do soków owocowych lub przez fermentację alkoholową wina.

-Osmoanabioza - osmoaktywne utrwalanie przez wytworzenie ciśnienia osmotycznego przy sacharozy bądź soli, sól działa skuteczniej od cukru.

-Haloanabioza

-Narkoanabioza - utrwalanie żywności przy pomocy gazów hamujących wzrost mikroorganizmów np. CO₂, zmniejszy się cząstkowe ciśnienie tlenu i nie będą się rozwijały pleśnie.

-Anoxyanabioza - usuwanie tlenu z atmosfery.

-Fotoanabioza - utrwalanie przy użyciu odpowiedniego promieniowania, hamującego wzrost drobnoustrojów.

-Abioza - bezżycie, zabijanie, niszczenie drobnoustrojów.

.Termiczne (pasteryzacja, sterylizacja, tyndalizacja)

.Fotoabioza - promieniowanie w dużych dawkach, metoda kosztowna, możliwość modyfikacji wewnętrznej żywności.

.Chemoabioza - chemiczne niszczenie przez antyseptyki bądź antybiotyki, działają zależnie od stężenia, w pewnej dawce może być obojętny, stymulujący rozwój hamujący.

.Mechanoabioza - mechaniczne usuwanie drobnoustrojów ze środowiska poprzez np. filtrowanie (produkcja wina, piwa), wirowanie- oddzielenie drobnoustrojów od cieczy.

Przyczyny psucia żywności:

głownie mikroorganizmy

własne enzymy w żywności

czynniki fizykochemiczne: światło wpływa na jakość żywności szczególnie gdzie jest dużo tłuszczów; tlen - wpływ na jakość.

Organizmy wyższe niż mikroorganizmy (insekty i gryzonie np. szczury).

FERMENTACJA

Fermentacja - jest to sposób oddychania, sposób pozyskiwania energii. Mikroorganizmy mogą utleniać substrat i w obecności O₂ i beztlenowo. Oddawanie elektronów z substratu zazwyczaj na tlen atmosferyczny lub na innego biorcę. Bez dostępu tlenu jest to oddychanie beztlenowe (fermentacja beztlenowa).

Gdy częściowo e na O₂ - fermentacja tlenowa.

Przenoszenie e nie ma O₂, substrat utlenia się częściowo, wydajność energetyczna niewielka i organizm musi przetworzyć, spalić wiele substratu.

Fermentacja beztlenowa

alkoholowa - przemiana cukrów w alkohol etylowy w warunkach beztlenowych.

C₆H₁₂O₆ 2CH₂CH₂OH + 2CO₂ + 118.43kJ 180 2x46 = 92 2x44 = 88

W rzeczywistości jest to szereg reakcji enzymatycznych. Trochę więcej niż połowa cukru przetwarzana jest na alkohol, reszta na CO₂.

W szampanie CO₂ zatrzymywany w roztworze, korzystny także w piekarnictwie, zazwyczaj powstawanie CO₂ niekorzystne, obniża wydajność.

Stosowana w gorzelnictwie, piwowarstwie, piekarstwie, winiarstwie.

Praktyczna wydajność około 94%, gdyż część cukrów zużywanych jest na oddychanie tlenowe, część przetwarzana jest na glicerynę, cześć zużywana na tworzenie biomasy.

W warunkach przemysłowych i dobrej technologii wydajność mniejsza o 6%, technika chałupnicza jeszcze mniej.

W środowisku H⁺ (4,0-5,0) proces biegnie jak wyżej.

Jeśli środowisko zalkalizujemy np. siarczynem sodu i pH będzie 7-8 zachodzi proces FERMENTACJI GLICERYNOWEJ.

2C₆H₁₂O₆ + H₂O CH₂CH₂OH + CH₃COOH - 2CO₂ + 2C₃H₈O₃

2x180=360 18 46 60 2x44 2x92=184 alk. etylowy kw. octowy gliceryna

FUZLE - związki powstające w wyniku fermentacji, w wyniku dezaminacji aminokwasu od 0,1 do 0,7% w stosunku do alkoholu, alkohol izoamylowy (5C - rozgałęziony), izoamylowy I rzędu 40 - 60 %, butylowy (trujący), propylowy i szereg innych związków (kilkaset). Decydują o właściwościach zapachowych i smakowych np. koniaku, zastosowanie w przemyśle kosmetycznym i chemicznym.

-Amylowy I rząd 13-30%(optycznie czynny);

-Izobutylowy I rząd 15 - 23%

-Propylowy

-30 innych związków

Drobnoustroje wytwarzające alkohol etylowy:
Drożdże: SACHAROMYCES CEREVISIAE (górna ferm.),SACHAROMYCES CEREVISIAE (dawniej Carlsbergenis)(dolnej ferm.),KLUYVEROMYCES MAXIANUS,SACHAROMYCES DIASTATICUs,PICHIA STIPITIS,CANDIDA SHETIATEAE

Alkohol nie powinien hamować ich wzrostu, odporne na wzrost temperatury.

Pleśnie:MUCOR, RHIZOPUS, OIDIUM, MONILIA

Bakterie:ZYMOMONAS MOBILIS (w Afryce),SARCINA VENTRICULI,PSEUDOMONAS SACCHAROFILA,PSEUDOMONAS FLUORESCENS,KLEBSIELLA PENTOLITICA,LEUCONOSTOC.E. COLI,CL. BUTYRICUM

MIKROFLORA GORZELNICTWA ZIEMNIACZANEGO:

POŻYTECZNA:

Bakterie: ZYMOMONAS MOBILIS, LACTOBACILLUS DELBRUCKI (dawniej stosowany);

Drożdże: SACCHAROMYCES CEREVISIAE

Pleśnie: MUCOR, RHIZOPUS

SZKODLIWA:

Bakterie heteromlekowe (BACTERIUM MAERCKERII, B. BEIJERINCKII)

AMONONIFIKATORY (B. SUBTILIS) - 0,0005% wpływa na ten alkohol hamując rozwój drożdży.

BAKTERIE OCTOWE:Masłowe,dzikie

PLEŚNIE

Przy wystarczającym dostępie tlenu drożdże będą głównie produkować biomasę, mało alkoholu (hamowanie fermentacji przez dostęp O₂ - efekt Pasteura), wydzielanie dużej ilości energii.

W drożdżowniach hoduje się drożdże w warunkach tlenowych.

Drożdżownictwo:

Efekt Pasteura:

Produkt = surowiec + warunki + organizm

4C ( 2/3 ) - biomasa

Teoria FINKA : 6C

2C ( 1/3 ) - energia

C₆H₁₂O₆ - 180g

4C = 48 BIOMASA

ze 180g cukru - 48g C na biomasę

z 1000g cukru - 266g C na biomasę

w biomasie ok. 50% stanowi węgiel czyli:

z 1000g cukru 2x266gC = 532g s.m. drożdży (D₁₀₀)

czyli 4x532gC 2000g drożdży D₂₅

Drożdżownictwo paszowe:

Organizmy: - wykorzystują inne cukry niż heksozy, czyli pozostawione przez S. cerevisiae.

TORULA UTILIS,CANDIDA UTILIS,KLUYVEROMYCES FRAGILIS

FERMENTACJA MLEKOWA

• do produkcji napojów mlecznych fermentowanych;

• napojów fermentowanych z surowców roślinnych;

- wytwarzanie kwasu mlekowego spożywczego.

C₆H₁₂O₆ 2CH₃CHOHCOOH + 94,16kJ

• 2x90=180

W praktyce ok. 90% cukru przechodzi w kwas, z reszty biomasa i inne produkty uboczne. Przy produkcji kiszonek zawartość cukru musi być wystarczająca do uzyskania pH co najmniej 4,2 do zahamowania fermentacji masłowej, która jest szkodliwa dla kiszonek.

Produkcja kwasu mlekowego:

fazy:

I - mikrobiologiczna:

Z cukru przy udziale L. delbrucki (termofilna fermentacja w około 50⁰C) uzyskuje się kwas mlekowy, który przy stężeniu 3% hamuje rozwój L. delbruckii wiec dodaje się więcej cukru i kredą się zobojętnia.

Kwas mlekowy + CaCO₃ - wytrąca się mleczan wapnia.

pH jest cały czas bliższe obojętnemu.

cukier + bakterie (L. DELBRUCKII) kwas mlekowy

kwas mlekowy + CaCO₃ mleczan wapnia

Aby odzyskać kwas mlekowy następuje faza II zwana chemiczną.

Chemiczna

Na mleczan wapnia działamy kwasem siarkowym - gips (siarczan wapnia) + kwas mlekowy

Ca(C₃H₅O₃)₂ + H₂SO₄ 2C₃H₆O₃ + CaSO₄

powstały kwas mlekowy oczyszcza się np. węglem aktywowanym, cyjankiem żelaza.

Mikroflora szkodliwa:

bakterie masłowe - bo środowisko beztlenowe, mleczany asymilowane są przez te bakterie, ponieważ pH utrzymywane powyżej 4,2 około 6-7 korzystne warunki dla rozwoju. Aby odróżnić kwasowe od mlekowych - bakterie masłowe wytwarzają glukozę, która barwi się z jodem (płynem Lugola) na granatowo, a bakterie mlekowe nie.

BACILLUS SUBTILIS - może się rozwijać na powierzchni jako tlenowiec. Wytwarza kwas masłowy o brzydkim zapachu i hamuje rozwój bakterii mlekowych.

Fermentacja propionowa:

W serach i produktach mleczarskich - heterofermentacja

3C₆H₁₂O₆ 4CH₃CH₂COOH + 2CH₃COOH + 2CO₂ +2H₂O +x Kj

3x180 4x74 2x60 2x44 2x18 540 296 120 88 36

100% 55% 22% 16%

-Bakterie propionowe maja zdolność wykorzystywania cukrów i mleczanów kwasu mlekowego (PRODUKTY FERMENTACJI MLEKOWEJ).

-Wrażliwe na kwasowość opt. 6-7, pH~5, hamuje wzrost

-Wysokie wymagania co do środowiska

-Powolny wzrost

-Izoluje się głownie z serów twardych, gdzie odpowiednie składniki (laktoza, mleczany), warunki beztlenowe i odpowiednie pH.

Przykłady:

Propionibacterium shermanii,P. freudenreichii,P. pentozaceum,P. technikum,P. zeae,P. petersonii,P. jensenii

1. ponieważ wytwarzają mało i powoli CO₂, są wykorzystywane do tworzenia dziurek w serze;

2. nadają pikantność serom dzięki kwasom propionowemu i octowemu.

3CH₃CHOHCOOH 2CH₃CH₂COOH + CH₃COOH + CO₂ + H₂O +xkJ

3x90 2x74 66 44 18

270 148 60 44 18

100% 55% 22% 16%

Stosunek kwasu propionowego do octowego wynosi 2:1, ale może być również 3:1, 1,7:1.

Fermentacja masłowa:

Na ogół fermentacja szkodliwa.

Wywoływana przez bakterie Clostridium

Środowisko: obojętne np. w słabej kiszonce

Cl. Butyricum,Cl. pasteurianum

C₆H₁₂O₆ CH₃CH₂CH₂COOH +2CO₂ + 2H₂ + 73,8kJ

Ponad 50% cukru zamieniane jest w gazy. Rozkładają cukry i mleczany w serach, powodują zjawisko wzdymania i rozrywania serów + brzydki zapach. Szybko się rozmnażają.

Środowisko kwaśne:

Cl. butylicum

Cl. acetobutylicum

2C₆H₁₂O₆ CH₃CH₂OH + CH₃COOH + CH₃CH₂CH₂CH₂OH + CH₃COCH₃+CO₂ + H₂+xkJ
Znaczenie korzystne: wytwarzanie enzymów pektynolitycznych.

Fermentacja metanowa:

Otrzymywanie metanu przez wytworzenie substancji organicznej.

1) 2CH₃CH₂OH + CO₂ 2CH₃COOH + CH₄

2)2CH₃CH₂CH₂COOH + 2H₂O + CO₂ 4CH₃COOH + CH₄ (nad każdym CO₂ jest 14)

METHANOBACTERIUM

METHANOBACILLUS

METHANOSARCINA

METHANOCOCCUS

Występuje na dnie zbiorników wodnych, np. w bagnach- w mułach rzecznych, w błocie, wydzielany metan może się palić. W oczyszczalniach ścieków również występuje ta fermentacja. W żołądkach zwierząt przeżuwających pomagają trawić i wytwarzają witaminę B₁₂ niezbędną do prawidłowego funkcjonowania.

FERMENTACJA TLENOWA - substrat jest częściowo utleniany w obecności tlenu.

Fermentacja octowa

Powoduje ja aerobacter.

utlenianie alkoholu etylowego do kwasu octowego:

1) CH₃CH₂OH + O₂ CH₃COOH +H₂O 489,8 kJ

1. CH₃COOH + 2O₂ 2CO₂ + 2H₂O 862Kj

NADOKSYDACJA - CAŁKOWITA MINERALIZACJA (PROCES NIEPORZĄDANY).

Metody produkcji octu:

Orleańska (francuska) - A. ORLEANSE, A. ACETATE, A. XYLINUM proces trwa długo na powierzchni kożuszek.

generatorowa (niemiecka) - A. ACETIGENUM, A. SCHUTZENBACHII proces odbywa się w drewnianych zbiornikach, proces trwa krotko. Bakterie octowe utleniają alkohol etylowy, gorszej jakości. Imbiofilizowanie bakterie - unieruchomione bakterie, przez które przepływa surowiec.

acetatorowa (wgłębna) - jest to technologiczna produkcja octu proces szybki i dobrej jakości ocet, tanie.

beztlenowa (przyszłościowa) - C₆ 3C₂ - z cukru Cl. Thermoaceticum

szkodniki fermentacji octowej:

A. XYLINUM

Drożdże kożuchujące ( Mycoderma Vini)

ANQUILLULA ACETI - węgorzyk octowy - zjada bakterie octowe

DROSOPHILA FENESTRRUM - muszki octowe

DROSOPHILA FUNERBIS - muszki octowe

Fermentacja cytrynowa:

Otrzymujemy kwas cytrynowy

1784 - z cytryn

1843 - C. WEHMER, CITROMYCES PFEFFERIANUS

1917 - CURRIE, ASPERGILLUS NIGER - produkcja przemysłowa

C₆H₁₂O₆ +1,5 O₂ C₆H₈O₇ + 2H₂O + 804kJ

Metody produkcji:

powierzchniowa - podłoże wzbogacone, cukrowe rozlewa się na tace zaszczepione pleśniami. Pleśń się rozwija na powierzchni i pleśnie przekształcały cukier. Trwało to 11 dni przechodzi w kwas szczawiowy

wgłębna - mieszadła. Stosowane odpowiednie szczepy pleśni - nie lubią szubki ego mieszania, ale jest to potrzebne do dobrego utleniania

żakażenia:

bakterie mlekowe:STREPTOCOCCUS LACTIS, LEUKONOSTOC MESENTERO IDES

bakterie masłowe:CL. BUTYRICUM

bakterie gnilne:B. SUBTILIS

denitryfikacyjne:PS. FLUORESCENS

drożdże:MYCODERMA, TORULOPSIS

pleśnie:PENICILLUM

Fermentacja glukonowa (ASP NIGER)

glukoza + O₂ kwas glukonowy

Fermentacja triofilna - w browarze, fermentacja alkoholowa.

Fermentacja mezofilna - fermentacja alkoholowa, cytrynowa 20 - 30°C.

pH fermentacji:

Fermentacje kwaszące: cytrynowa, mlekowa, masłowa

Fermentacja obojętna: propionowa

Fermentacja alkaliczna: glicerynowa.

Fermentacje powierzchniowe (cytrynowa) i wgłębne(octowa).

Fermentacje stopniowe:

Jednostopniowa - przy produkcji octu, piwa, wina.

Fermentacja ciągła, półciągła, periodyczna (okresowa).

Produkcja biomasy

Białka jest mało na świecie 65g/osobę/dzień = 25kg/osobę/rok.

Mikrobiologiczne metody otrzymywania białka:

efektywność biosyntezy

1 :81 :100 000

zwierzęta soja drożdże

SCP - Single Celi Protein - białka pojedynczej komórki

2,8g białka:

-1 ha jęczmienia rocznie

-3t melasy, 1 kadź, 12 godzin

BIAŁKO, DROŻDŻY PASZOWYCH:

-zawiera aminokwasy egzogenne jak w białku zwierzęcym;

-witaminy z grupy B - tiamina, ryboflawina, kwas pantotenowy, pirydoksynobiotyna, kwas foliowy, witamina B₁₂;

-makro i mikroelementy - P, K, Ca, Mg, Fe, S, Cu, Mn, Co;

ZAKAŻENIA SZKODLIWE W PRODUKCJI DROŻDŻY:

-tlenowce przetrwalnikujace - (B. SUBTILIS, B. MEGATERIUM);

-E. Coli, P. Vulgaris;

-Kwaszące - LEUCONOSTOC MESENTEROIDES, AGGLUTINARIUS;

Dzikie drożdże kożuchujące;

BIAŁKO Z ALKOHOLU SYNTETYCZNEGO:

150kg etanolu (torula) 60kg białka

BIAŁKO Z ROPY NAFTOWEJ:

1kg parafin (C₁₀ - C₂₄) + 1kg O₂ + 0.2kg soli mineralnych (candida lipolytica) 1kg drożdży (∼0.5kg białka)

BAKTERIE JAKO ŹRÓDŁO BIAŁKA:

Cechy korzystne:

Szybkie rozmnażanie: 4x szybciej od drożdży, 30x szybciej od glonów

Wysoka zawartość białka (do 86% w s.m.).

Cechy niekorzystne:

Niska zawartość aminokwasów siarkowych;

Niska zawartość aminokwasów egzogennych;

Niska strawność (ściana komórkowa);

Duża zawartość kwasów nukleinowych: 12% w s.m. bakterii, 6% w s.m. drożdży, 1% w s.m. grzybów wyższych

4t metanu + 4t powietrza (pseudomonas methanica) 1t biomasy (73% białka).

Wydajność:

Ziemniaki 4t s.m. /ha

Glony 45t s.m. / ha

2

---