PODZIAŁ ORGANIZMÓW (HACKEL, 1866r.)

1.VIRIALES - (wirusy) niepełne cechy organizmów żywych, nie trawią, nie mogą się same odżywiać ani rozmnażać, nie wykazują życia, brak metabolizmu, element pośredni pomiędzy materią ożywioną a nieożywioną.

2.PROCARIOTA - (CARION - jądro) - organizmy jednokomórkowe nie posiadające jądra komórkowego, podwójna nić kwasu nukleinowego bezpośrednio w cytoplazmie. Należą tu: bakterie, sinice, rykestje.

3.EUCARYOTA - (EU - prawdziwy) organizmy zawierają wykształcone jądro komórkowe, zawieszone w cytoplazmie. Należą tu: rośliny, zwierzęta, człowiek, drożdże, pleśnie, grzyby.

stosunek powierzchni do objętości)

ROZMNAŻANIE:

Czas podziału (generacji): Bakterie 20 min, Drożdże 2 - 4 godz.,Pleśnie 72 godz.

1) Drobnoustroje rozmnażają się w tempie 2ⁿ (po podziale 2x więcej). Możliwość nagromadzenia biomasy (białka) w szybkim tempie.

2) Jednokomórkowość - łatwość adaptacji do warunków środowiska, łatwo adoptują się do różnych źródeł energii np. glukoza, mleko (laktoza), gdyż wytwarzają enzymy pozwalające się przystosować - musi to być zapisane w kodzie genetycznym.

3) możliwość przyswajania różnych form węgla

-zwierzęta - węgiel organiczny (białka, węglowodany)

-rośliny - węgiel nieorganiczny

Drobnoustroje - CO₂ - drobnoustroje barwne, węgiel organiczny

C - z węglowodorów (aromatyczne i alifatyczne)

Azot - w postaci N₂ nieprzyswajalny przez rośliny i zwierzęta, musi być sprowadzony do formy amonowej.

4)stosunek do temperatury - nie giną w temperaturze zera bezwzględnego (-273⁰C), niektóre rozmnażają się w temperaturze 100⁰C, niektóre przeżywają 120⁰C, żółtaczka odkażanie - 135⁰C.

Zdolność do wytwarzania przetrwalników, które pozwalają przetrwać w ekstremalnych warunkach.

-niektóre rozmnażają się przy pH =0,2

-niektóre żyją przy pH=10

5) zdolność do mineralizacji substancji organicznych w nieorganiczne, najważniejsza przyrodnicza cecha mikroorganizmów.

6) wszechobecność mikroorganizmów w różnych środowiskach. W zdrowych tkankach nie powinno być mikroorganizmów. Drobnoustroi nie ma u nowo narodzonych zwierząt i ludzi jeżeli matka była zdrowa.

7) łatwość przenoszenia się.

Mikroorganizmy mogą zużywać gaz, ropę naftową jako źródła węgla aromatycznego.

W środowisku występują bakterie brodawkowe, które syntetyzują związki azotowe.

Odporność na pH - bakterie siarkowe pH = 0.2 - nie giną i są w stanie się rozmnażać. Również pH = 10 inne bakterie tolerują. Ale bakterie zdecydowanie wolą pH kwasowe.

Wytwarzają formy przetrwalne - przetrwalniki - odporne na kwasowe pH, temp.

WPŁYW DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:

Stosunek powierzchni (μ²) do objętości (μ³) różnych komórek:

Bakteriofagi 66, Bakterie postaci L 19, Ziarniaki 6, Komórka wątroby 0,125

Czynniki wpływające na wzrost drobnoustrojów:

FIZYCZNE:Temperatura, Ciśnienie mechaniczne, Ciśnienie osmotyczne, Promieniowanie, Ultradźwięki

BIOLOGICZNE: Wpływ jednych drobnoustrojów na drugie, Obecność wirusów (fagów)

CHEMICZNE: Zawartość tlenu w podłożu, Kwasowość (pH) podłoża, Obecność metabolitów własnych i obcych, Antybiotyki, Antyseptyki, Fitoncydy

Temperatura

Podatność drobnoustrojów na temperaturę:

TDP - thermal death point - dla drożdży 10min 57,5°C

TDT - thermal death time

D - decimal reduction time

Np. TDT Neisseria gonorrhoeae - w różnych temperaturach (rzeżączka):50°C - kilka minut (ginie), 42°C - 5 godzin, 41°C- 11 godzin, 40°C- >30 godzin

PODŁOŻE:- Zawartość wody w podłożu (im więcej wody tym łatwiej o wyjałowienie).

Frost Mc Campbell: a + 50% H₂O 56°C, a + 25% H₂O 74°C - 80°C, a + 18% H₂O 60°C - 90°C, a + 6% H₂O 145°C, a + 0% H₂O160°C - 170°C, a - albumina

-inne składniki np. kurz (im więcej tłuszczu tym trudniej wyjałowić).

TDP E. coli (10 min) temp wyjałowienia: śmietanka 73°C, mleko pełne 68°C, mleko chude 65°C, serwatka 63°C, bulion 61°C

Im większa zawartość cukru tym działanie temperatury jest dłuższe. Zagęszczone substancje są bardziej odporne na drobnoustroje i trudniej wyjałowić.

Im więcej drobnoustrojów w organizmie tym odporniejsze są na temperaturę.

FITONCYDY - substancje zawarte w roślinach, czosnek, cebula, hamujące rozwój drobnoustrojów. Opóźniają działanie temperatury.

Drobnoustroje najszybciej giną gdy kultura jest młoda, szybko się mnoży.

Wiek organizmu nie jest bez znaczenia. Mikroorganizmy wytwarzają otoczki śluzowe, które maja działanie ochronne np. przed temperaturą.

Im bardziej kwaśne tym łatwiej się wyjaławia.

Im wyższa temperatura tym łatwiej się wyjaławia, łatwiej zniszczyć.

Im bardziej uwodniona komórka tym łatwiej zniszczyć.

być przegrzana. Temperatura spada, gdy para się skupia.

-.

Jałowość handlowa - nie zawsze konieczna aby produkt całkowicie wyjałowiony był trwały. Niektóre drobnoustroje w określonych warunkach tego produktu się nie rozwijają.

Ogórki czy kompot kwaśne więc bakterie gnilne tam się nie rozwijają.

Bakterie tlenowe w warunkach beztlenowych.0

np. 3 atm 20 atm.

PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE:

Promieniowanie stosujemy do wyjaławiania pomieszczeń, płynów (bonaqua).

Adsorpcja - zmiany w kwasie nukleinowym i niszczenie białka, promieniowanie na komórkach co może niszczyć komórki, część może przeżyć ale ze zmienioną formą kwasu nukleinowego (zmienione właściwości) - mutant.

Detergenty - substancje powierzchniowo czynne, zdolność do napięcia powierzchniowego wody i woda wnika we wszystkie szczeliny. Właściwości bakteriobójcze uszkodzenie błony cytoplazmatycznej, odpowiedzialne za wyminę substancji odżywczych i denaturację białek wewnątrz komórki.

Detergenty kwarcowe, zasadowe lub obojętne.

Wysuszanie - prądek gruźlicy odporny na wysuszanie. Azotobacter żyje w glebie.

Czynniki fizyczne: Metoda liofilizacji -wysuszanie ze stanu zamrożenia, gwałtownie do -80°C (aby nie narastały duże kryształy lodu, lecz małe nie niszczące struktury komórki), następnie wyparowanie (pod próżnią).

Produkt liofilny - lubiący rozpuszczalniki, chłonie tyle wody ile mu odebrano.

Wpływ czynników chemicznych na proces utrwalania żywności:

-kwasowość środowiska (pH) zmienia przepuszczalność błony cytoplazmatycznej

-zmiana dyspersji rozproszenia substancji w cytoplazmie

-właściwości buforujące - jak zakwaszamy środowisko to drobnoustroje mogą wydzielać substancje alkaliczne

-stosujemy minimalne pH wzrostu do utrwalania żywności.

MINIMALNE pH WZROSTU: Bakterie gnilne (wrażliwe) 6,0 - 6,5, Bakterie gnilne (mniej wrażliwe) 5,0, Bacillus Subtilis 5,5, Bakterie masłowe 4,2, Bakterie mlekowe 3,5, Drożdże 2,5, Pleśnie <2,5. pH może wpływać na zmiany metabolizmu komórki w organizmie.

POTENCJAL OKSYDOREDUKCYJNY - (

-0,2	+0,2	+0,4
Bezwzg. beztl, anaeroby obligatoryjne np. Clostridum butylicum	Wzgl beztl, anaeroby fakultatywne np. drożdże, bakterie mlekowe, gronkowce (Staphylococcus aureus)	Tlenowce aeroby np. Bacillus subtilis, pleśnie

Wpływ elektrolitów (rożnych soli) na drobnoustroje:

Szereg wzrastającej biologicznej aktywności jonów od najmniej szkodliwych:

-KATIONY: Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Ca²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺, Fe³⁺, Al³⁺., Pb²⁺, Cu²⁺, Au⁺, Ag⁺

-ANIONY: SO₄^2-, winiany, octany, Cl^-, NO₃^-, cytryniany, J^-, salicylany, JO₃^-

Oligodynamiczne działanie metali - niewielkie ilości metalu mogą ulec rozpuszczeniu i niszczyć mikroorganizmy.

BARWNIKI:

-niszczenie mikroorganizmów ale raczej do diagnostyki np. jako indykatory kwasów.

-Przypadkiem odkryto mikroorganizmy niewidzialne bez barwienia.

-Czynniki selektywne hamują rozwój jednych niehamując innych. Dominująca obecność bakterii G(-) przeszkadza w badaniu innych.

-Wpływ zależy od budowy barwnika, na kwasy nukleinowe, budowę ściany komórkowej

-Środki odkażające działaja na komórkę niszcząc lub hamując wzrost. Aktywność określa się wspólczynnikiem aktywności:

Na skuteczność środków odkażających ma wpływ:

-pH środowiska - najbardziej efektywny środek odkażający w pH, gdzie związek występuje w postaci niezdysocjowanej, gdyż przechodzą przez błonę łatwiej niż jony.

-skład chemiczny środowiska - surowica krwi osłabia działanie fenolu.

-antybiotyki - substancje wytwarzane przez jeden mikroorganizm działające w różny sposób: zahamowanie wzrostu, syntezy DNA, wzrostu ściany komórkowej. Antybiotyki do utrwalania żywności np. ryb, ślimaków, tuszek drobiu ale nie antybiotyki lecznicze, odchodzi się od antybiotyków.

-Bakteriocyny - działają hamująco na wzrost mikroorganizmów.

-fitoncyny - związki pochodzenia roślinnego hamujące wzrost mikroorganizmów (czosnek, cebula, chrzan, gorczyca). Właściwości bakteriobójcze lub bakteriostatyczne.

-witaminy - pobudzają wzrost organizmów, niezbędne do właściwego rozwoju organizmów zwierzęcych i mikroorganizmów, niektóre mikroorganizmy wytwarzają witaminy, a niektóre muszą otrzymać je z zewnątrz i są bardzo wrażliwe na jej niedobór.

Wpływ metabolitów:

-obce metabolity - np. mikroorganizm wydziela kwas mlekowy, który hamuje wzrost innego gatunku mikroorganizmów

-własne metabolity - przy pewnym stężeniu alkoholu następuje zahamowanie wzrostu drożdży, zatrucie własnymi metabolitami <18%. Kwas mlekowy < 3% bakterie kwasu mlekowego. Kwas mlekowy hamuje rozwój także bakterii gnilnych dlatego kiszenie (zakwaszanie) owoców (fermentacja do wina) i warzyw.

Czynniki biologiczne:

LIZOZYN - w śluzach, w ślinie, białku jajka, śluzówce, łzach, działanie bakteriostatyczne.

Autoliza - rozpad komórki pod wpływem własnych enzymów. Obumieranie komórki i wydostawanie się szkodliwych substancji na zewnątrz.

Roślina<-grzyby<-bakterie<-wirusy, Bdallovibro

ODZIAŁYWANIE DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:

Promieniowanie:

-LUMINESCENCJA - świecenie mikroorganizmów, utlenianie lucyferyny przez enzym lucyferaza, śluzowacenie produktu.

-Promieniowanie mitogenetyczne - długość UV związana z przemianami na poziomie komórkowym, trudne do wykrycia, wskazujące na aktywność organizmów.

-Wydzielanie ciepła, podgrzewanie otoczenia w wyniku reakcji oddychania (tylko część zużywana), transport przemiany.

Oddychanie tlenowe - 1/3 energii jest rozproszona. Gdy układ nieizolowany to ciepło jest rozproszone, gdy układ jest izolowany to temperatura się podnosi, np. zbiornik sterta obornika (powolne przenikanie ciepła), fermentująca brzeczka winiarska (gdy temperatura wzrośnie za bardzo to następuje zahamowanie reakcji, chłodzenie droższe niż ogrzewanie!!!).

-Termogeneza - samozagrzewanie się, zazwyczaj zjawisko niekorzystne.

-Obniżenie potencjału oksydoredukcyjnego - w warunkach tlenowych spadek niewielki. W zamkniętych układach (np. na dnie rzek, jezior) duży spadek potencjału w wyniku pobierania tlenu przez drobnoustroje.

-Zdolność do zmiany pH - podwyższenie pH gdy podczas rozmrażania ............ NH₃. obniżenie w wyniku rozkładu substancji ....... (cukrów), powstają kwasy głównie mlekowy i propionowy (kiszonki). Obniżenie pH przez wydzielenie CO₂. zakwaszanie przez utlenianie związków nieorganicznych i wytworzenie np. kwasu azotowego i siarkowego.

-Rozkład minerałów - bakterie siarkowe utleniając H₂S doprowadzają do wytworzenia H₂SO₄, który zakwasza glebę i rozpuszcza minerały, kruszenie skał, pomników.

POWSTAWANIE POKŁADÓW SIARK

CaSO₄ → H₂S

Redukcja + Desulfovibrio

H₂S →S⁰

Utlenianie + nad strzalką- Thiobacillus thiopaus, Beggiatoa

Dzięki bakteriom powstały złoża saletry sodowej w Chile w wyniku mineralizacji odchodów ptasich.

-Zdolność do tworzenia struktury gleby, rozkład substancji organicznych dostarczanych przez człowieka w postaci ...roślin, martwych zwierząt.

Powstanie humusu - wytwórcze działanie drobnoustrojów.

Wytwarzanie gruzełkowatości gleby porowatość między gruzełakami i gleba się napowietrza.

W glebie promieniowce wytwarzają śluz zapobiegający zbijaniu się gleby w jednolita masę. Im lepiej gleba jest napowietrzona tym lepiej dla roślin.

-Powstawanie pokładów węgla - 300 000 000 lat temu lasy tropikalne odkładane w postaci stert fosforowych, mikroorganizmy usuwały N, powstawał metan i różne substancje konserwujące, powstawał węgiel. Torf - właściwości konserwujące dzięki związkom fenolowym. Sprasowany wielokrotnie to węgiel.

Ropa naftowa - utworzona przez mikroorganizmy.

-Udział w cyklicznym obiegu C i N w przyrodzie

Główny pierwiastek organizmów żywych to węgiel C ∼ 50%

Krążenie C:

-W skorupie ziemskiej 10¹⁶ t C

-W atmosferze 0,03% tj. 6x10¹¹ t CO₂

-W wodach 1,6x10¹³ t CO₂

-Rośliny lądowe zużywają 2x10¹⁰ t CO₂ / rok

-Rośliny morskie 1,5x10¹¹ t CO₂ / rok

-Roślinom lądowym wystarczy CO₂ na

• Roślinom morskim wystarczy CO₂ na
  

Krążenie N:

-W atmosferze ∼ 78% N tj. 3,9x10¹⁵ t N₂

4,0x10⁹tNO₂

-W oceanach 2,2x10¹³ t N₂

9,2x10¹¹t związków N

-Szybkość przemiany 10⁸ t N / rok

-Azotu wystarczy 3,9x10¹⁵ / 10⁵ = 39mln lat

Azot w wolnej postaci nie może być wykorzystywany przez człowieka, zwierzęta, rośliny. Musi być przekształcony w stan związków chemicznych.

Cykl azotu w przyrodzie

BAKTERIE NIESYMBIOTYCZNE: (WIĄŻĄCE AZOT)

Beztlenowce: Cl pasteurianus, Cl saccharobutyricum, Cl felsineum, Cl pectinoucrum Chl robacterium

Tlenowce: Azotobacter chroococcum, A. agilis, A indicum, A vinelandii, A beijennckii

Azotobacter zużywa tlen dzieki czemu rozwija się beztlenowo Clostridium, który daje mu kwas masłowy i maślany. Przez rok żyjąc w symbiozie mogą związać 10kg N₂/1 hektar.

Diplpcoccus Pneumoniae, Aerobacter Aerogenes, Pseudomonas sp, Bacillus asterosponus

Clostrilium beztlenowo wiąże 2 -3mg N₂ / 1g glukozy

Azotobacter tlenowo wiąże 16 - 20 mg N₂ / 1g glukozy

(sinice na polach ryżowych 30 -50 kg N₂ / 1ha x rok)

BAKTERIE SYMBIOTYCZNE (WIĄŻĄCE N₂)

Rhizobium leguminosarium- groch, Rhizobium trifolii- koniczyna, Rhizobium phaseoli- fasola, Rhizobium meliloti- lucerna, Rhizobium japonicum- soja, Rhizobium lupini- łubin

Actinomycetes alni- olcha, Actinomycetes eleagni- oliwki, Klebsiella sp- liście roślin tropikalnych.!!!Bakterie Rhizobium wiążą 100 - 200

GNICIE (rozkład białek): Tlenowce przetrwalnikujace (Bacillus subtilis, Bacillus cereus)

Tlenowce nieprzetrwalnikujace (Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Proteus vulgaris, Bacterium linens)

Beztlenowce: Clostridium perfringens, Clostridium sporogens, Clostridium botulinum!!!

Pleśnie: Aspergillus niger, Mucor, Cladosporium, Botrytis, Trichoderna

Wszystkie m. wytwarzają enzymy proteolityczne do przemian wewnątrzkomórkowych ale tylko część wydziela je na zewnątrz i rozkłada białko poza komórką - proteolity.

Dalszy proces rozkładu białka to amonifikacja.

AMONIFIKACJA - rozkład aminokwasów do amoniaku z jego wydzieleniem, pogłębiony proces gnicia.

Rozkładające mocznik: Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Micrococcus ureae, Bacillus pasteuri, Sarcina ureae, Sarcina hansenii, Eubacterium ureolyticum, Eubacterium coli

Kw. β - indolooczowy - heteroauksyna (jeżeli bakterie w glebie przeprowadzają ten rozkład to rośliny lepiej rosną).

Chemoautotrofy - z utleniania związków chemicznych czerpią energię.

- 135NH₃

DENITRYFIKACJA - przebiega zależnie od warunków, w jakich znajduje się gleba.

NH₂OH → NH₃ amonifikacja azotowa

NO₃^- → NO₂^- → NO

N₂O → N₂ denitryfikacja (tu zachodzi strata azotu)

NO₃^- → NO₂^- : Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus mycoides, Aerobacter aerogenes Proteus vulgaris. Vibro cholerae

NO₃^- → NH₂ : Neurospora crossa

NO₃^- → N₂ : Bacterium denitrificans, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas stutzere, Thiobacillus denitrificans, Vibro denitrificans

TYP MYXOMYCOTA (śluzowce)

Nie maja chlorofilu, nie maja barwników do syntetyzowania związków organicznych i wiązania węgla w powietrzu, heterotrofy żyjące z rozkładu podłoża organicznego.

RÓŻNICE W BUDOWIE PROCARYOTA i EUCARYOTA

Jednokomórkowe grzyby to zawsze grzyby wodne lub drożdże.

GRZYBNIA (MYCELIUM) - splot nitek grzyba.

Istotną sprawą jest budowa ściany komórkowej, na podstawie której można odróżnić np. pleśnie od drożdży.

Budowa ściany komórkowej:

Drożdży: Warstwa zewnętrzna - mannan + białko, Warstwa środkowa - glukan, Warstwa wewnętrzna - białka,

Pleśni: chityna, celuloza, glukon lub celuloza, glukan.

Ściany komórki grzybów są czasami pokryte śluzem powstałym z cukrów.

Ściana komórkowa drożdży łatwo ulega zszuszeniu.

Pleśnie - ścian komórkowa trudna do strawienia i dlatego trudno stosować białko pleśniowe jako pożywienie.

PROTOPLAST - to zawartość pozostała po odjęciu ściany kom., to cytoplazma i jądro komórki

BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA (MEMBRANA) - reguluje dostęp środków odżywczych do wewnątrz i wydziela metabolity na zewnątrz.

Wodniczki - substancja zapasowa, produkt przemiany

Retikulum endoplazmatyczne - ścianki wewnątrzkomórkowe dzielące komórkę na przedziały gdzie zachodzą różne przemiany metaboliczne.

CYTOPLAZMA - roztwory koloidalne zawierające białka. Zależy od wieku komórki. Młode komórki maja przezroczyste cytoplazmy.

RYBOSOMY - miejsce syntezy białek, powstają enzymy.

MITOCHONDRIUM - tu następuje uwalnianie energii w wyniku reakcji spalania cukrów. Zbudowane z 80% białka i 20% tłuszczy. Centra energetyczne.

JĄDRO KOMÓRKOWE - nośnik informacji genetycznych. Może być ich różna ilość. Stanowi do 40% objętości komórki. Wewnątrz jest małe jąderko.

PORY - przez nie może przemieszczać się cytoplazma.

SEPTY - ściany poprzeczne.

GRZYBNIA - zbudowana ze strzępek. Rośnie atikalnie (wierzchołkowo), czasem podzielona błonami poprzecznymi (septami), pory (mikropory).

-Wgłębna - wrasta w podłoże. Czerpie z niego składniki odżywcze, rozkłada to podłoże. Niektóre wytwarzają lyzoidy.

-Powietrzna - grzybnia szybko rozprzestrzenia się w powietrzu. Rośnie pod wgłębną, rozmnażanie grzyba, tworzy służące do grzyba na powierzchni.

Twory plekterichyny - zbite komórki grzybni odporniejsze na trudne warunki.

Owocniki to plektenchyna.

Długość grzybni to kilkadziesiąt μm, kilkanaście m.

PLEKTENCHYDY - obfite sploty grzybni, odporne na warunki otoczenia (sklerocja), ciała owoconośne.

DIMORFIZM - podwójna forma np. Rhizopus w warunkach beztlenowych tworzy pojedyncze drożdże mucorowe, a w tlenowych tworzy sploty komórek; długie nitki, regularna grzybnia.

ROZMNŻANIE GRZYBÓW

Płciowe: Kopulacja gamet, Kopulacja gametangiów, Kopulacja somatyczna

Bezpłciowe: Rozszczepianie (schizosaccharomyces), Pączkowanie (pseudomycelium) - powstaje pseudogrzybnia gdy komórka się nie odrywa

Zarodnikowanie: Artrospory, Spory członowe, Oidia (oospora), Chlamydospory, gemmy, Twory specjalne: Egzospory (Penicillium, Aspergillus), Endospory (Mucor, Rhizopus)

U bakterii powstają 2 nowe komórki. U grzybów jest komórka macierzysta i potomna. (rozmnażanie przez podział).

Mycelium - między komórkami pleśni kontakt prze pory, septy.

Pseudomycelium - w niby grzybni (drożdże) nie ma połączenia między komórkami, są po prostu zszczepione.

Przy rozmnażaniu bezpłciowym powstaje bardzo wiele zarodników. Jeżeli jest mało zarodników to mikroorganizmy są bardziej odporne na wpływ otoczenia.

Drożdże dzikie - szybko zarodnikujące.

Różnice między zarodnikami grzybów i przetrwalnikami bakterii:

-Zarodniki: ≥ 1 forma rozmnażaniaginą w temperaturze < 100°C, z jedenj komórki wiele zarodników, z jednego zarodnika wiele komórek.

-Przetrwalniki: zwykle 1 forma przetrwania odporne na temperaturę > 100°C, z jednego przetrwalnika powstaje jedna komórka.

Grzyby - rozkładają wszystko, maja rozbudowany układ enzymatyczny i są saprofitami, ale także są pasożytami. W większości są tlenowcami a czasami względne beztlenowce (drożdże) (większość to saprofity)

Z cukrów prostych korzystają prawie wszystkie mikroorganizmy.

Cukry złożone - głównie pleśnie gdyż wytwarzają specjalne enzymy rozkładające polisacharydy.

Ze skrobi podczas fermentacji powstaje etanol.

Grzyby nie zawierają chlorofilu, wybitne heterotrofy, korzystają tylko z organicznych związków C, ale też z organicznych i nieorganicznych związków azotu.

Głównie tlenowce (prawie wszystkie pleśnie).

Mikoryza - symbioza z drzewami.

Pasożyty (pleśnie i drożdże).

Dla drożdży optymalna temperatura to 25°C - 28°C

Niektóre szczepy - 34°C

Maksymalnie około 40°C

W przemyśle stosowane są termofilne rosnące w optymalnej temperaturze około 36°C, ponieważ szybsze przemiany metaboliczne i mniej zakażeń drobnoustrojami.

Kwasowość środowiska- 2.8 - 8 pH, pH opt 5.5 - 6

Min pH = 2.5

Drożdże rosną > 2,5pH, giną poniżej około 2,2. wytrzymują do 8. w zależności od pH wytwarzają gliceryny (pH>7) lub wytwarzają etanol (pH kwaśne).

Drożdże są wzglednymi beztlenowcami.

Stosunek do tlenu - obecność tlenu w podłożu - w warunkach beztlenowych powstaje etanol.

Stosunek do źródeł węgla - wykorzystują mono- i disacharydy. Cecha diagnostyczna nie wykorzystują poli - związków np. skrobi, celulozy.

Stosunek do N₂ - by mógł budować białka. Mogą przyswajać azot nieorganiczny (azotyny, azotany) - zdolność przyswajania różnych form.

Substancje wzrostowe - witaminy z grupy B. Niektóre same syntetyzują np. witamina D.

Beztlenowa fermentacja:

Warunki tlenowe: wzrost biomasy i minimalne wytwarzanie alkoholu. Część drożdży to wybitne tlenowce (kożuchujące). Nie fermentują cukrów tylko spalają cukry do CO₂ i H₂O, wytwarzają dużą ilość biomasy.

Zdolność rozkładu cukrów jest cechą diagnostyczną, można określić ich umiejscowienie w systematyce.

Drożdże wykorzystują we wszystkich organizmach azot aminokwasowy. Nie rozkładają białek. Wykorzystują azot amonowy (nieorganiczny) wbudowany do ich białek. Przyswajanie różnych form N to także cecha diagnostyczna.

Drożdże są źródłem witamin gdyż gromadzą je w komórkach. Są podłożem mikrobiologicznym. Wytwarzają witaminy z grupy D.

Praktyczny podział drożdży:

*Pożyteczne: Fermentacja (Gorzelnictwo, Winiarstwo, Piwowarstwo, Piekarstwo)

Oddychanie tlenowe (Biomasa drożdży piekarskich, Biomasa drożdży paszowych)

Wzbogacanie żywności (Drożdże spożywcze, Witaminy D, β - karoten, laktaza laktoza, inwertaza, tłuszcz, białko)

*Szkodliwe: zmętnienie (piwo, wino), zmiana smaku (soki, kompot), zmiana zapachu

Drożdże nie mają właściwości trujących.!!!

Drożdże należą do grupy GRAS - ogólnie uznane za bezpieczne.

*szlachetne - hodowane przez człowieka, ich cechy są chronione.

Drożdże górnej (gorzelnictwo) i dolnej (piwowarstwo) fermentacji. Drożdże ten nie powinny rozkładać wytworzonego alkoholu, trudno zarodnikują.

- saccharomyces cerevisiae

-saccharomyces carsbergensis - fermentują rafinozę, szybko fermentują cukry, nie powinny rozkładać wytworzonego alkoholu.

*dzikie- słabo lub nie fermentują cukrów. Rozkładają alkohol do CO₂ i H₂O, rozkład kwasów organicznych (np. kwasu mlekowego - psucie kiszonek). Wykorzystują substancje nie wykorzystywane przez drożdże szlachetne. Łatwo szybko zarodnikują, dużo zarodników.

Pyliste - kom. otoczone warstewką śluzu (zawierają proteazy, które rozpuszczają ten śluz). Małe trudno sedymentuja, utrzymują się w zawiesinie.

Kłaczkujące - nie oddzielają się od kom. Powstaje Pseudomycelium (pseudogrzybnia) - nie występują septy, komórki są oddzielne sklejone przez otoczkę śluzowa. W grzybni występują septy, a w nich pory.

Drożdże wytwarzają śluz. Jeżeli rozkładają śluz każda komórka osobno, nie zlepiają się i nie opadają na dno.

Skład chemiczny drożdży: H₂O 75%, s.m. 25% ( białko 50%, glikogen 30% - skrobia zwierz, tłuszcz 2-3%,Hemiceluloza 8 - 9%, popiół 10% w tym : P₂O₅52%, K₂O 35%, MgO 0.4%, CaO1.5%)

Żeby drożdże stanowiły źródło witamin trzeba je wrzucając je do gorącego mleka lub podgotować, gdyż wychwytują witaminy z przewodu pokarmowego.

W przemyśle korzystne jest aby otrzymać z wysokiego stężenia cukru wysokie stężenie alkoholu w stosunkowo krótkim czasie.

Drożdże gorzelnicze - 2-3 dni, około 11% alkoholu.

Drożdże winiarskie - z wysokiego stężenia cukru wysokie stężenie alkoholu do 18-20% alkoholu. Drożdże winiarskie powinny być odporne na SO₂, który wpływa niekorzystnie na smak.

Garbniki - winogrona dają dobre wina ale garbniki hamują rozwój drożdży. Łatwo osiadają na dnie.

Drożdże:

Winiarskie (Sacchyromyces cerevisiae) - wyizolowane z winogron - charakteryzują się zawartością barwników, odporne na stosunkowo wysokie stężenie SO_2, odporne na wysokie stężenie cukru; osmofilność - miody pitne.

Piwowarskie (Sacchyromyces carlsbergensis) - dolnej fermentacji, łączą się i osiadają na dnie, piwo łatwo się klaruje, zawartość alkoholu w piwie około 4-5%, muszą być odporne na garbniki chmielu nadające piwu właściwy smak.

Piekarskie - musza szybko fermentować, żeby ciasto szybko rosło, duża trwałość. Duża siła podnoszenia ciasta, podobne do gorzelniczych.

Pastewne (paszowe)- TORULOPSIS UTILIS, MONILIA MURMANICA - wykorzystują cukry niewykorzystywane przez Sacchyromyces, zawierają dużo białka, nie zamieniają cukrów na alkohol - brak właściwości fermentacyjnych.

Wytwarzające tłuszcze - ENDOMYCES VERNALIS, RHODOTORULA GRACILIS, THORULOPSIS LIPOFERA - ok. 60% wyselekcjonowanego tłuszczu.

Wytwarzające witaminy - ASHBYA GOSSYPII, EREMOTHECIUM ASHBYII, CANDIDA GUILLIERMONDI, CANDIDA FLAVERI - B₂

SACHAROMYCES CEREVISIAE - D, RHODOTORULA - β - karoten

Niektóre drożdże wrażliwe na brak witamin.

Chorobotwórcze -

CANDIDA ALBICANS - powoduje grzybice, u niemowląt pleśniawki, CANDIDA TROPICALIS, CANDIDA PSEUDOTROPICALIS, CRYPTOCOCCUS NEOFORMANS - powoduje zapalenie opon mózgowych i grzybicze zapalenie płuc

*Na grzyby nie działają antybiotyki

Szczególne cechy pleśni:

Szczególna budowa ściany komórkowej z chityny; Bardzo bogaty kompleks enzymatyczny, rozkładają wiele substancji nierozkładalnych dla innych; Tlenowość (wyjątki np. Mucor);

Odporność na szeroki zakres pH (2 - 1,1); Mezofile - ale w niskich temperaturach tez powoli rosną; Osmofilne - lubią wysokie stężenie cukrów.

Znaczenie pleśni pożyteczne:

Zdolność do wytwarzania antybiotyków, Zdolność do wytwarzania enzymów potrzebnych w wielu technologiach (amylazy, proteazy, celulazy) i kwasów organicznych, Dojrzewanie serów, Produkcja tłuszczu, Oznaczanie zawartości witamin gdyż niektóre są wrażliwe na ich niedobór, Stosowane do produkcji tłuszczów

Znaczenie szkodliwe pleśni:

-Psucie się surowców i produktów, wytwarzanie enzymów które rozkładają np. mięso;

-Wytwarzają mikotoksyny - (prawie wszystkie pleśnie) w niewielkich ilościach w zależności od podłoża i warunków. Odkładają się w tkankach nerek, wątroby, mają właściwości kancerogenne (wywoływanie nowotworów właściwych) , nie niszczy ich temperatura. Należy zachować higienę produkcji aby nie dopuścić do pleśnienia, stwarzać warunki beztlenowe.

Zahamowanie wzrostu pleśni:

Zachować czystość i higienę produkcji, Warunki beztlenowe, Pasteryzacja, Wysuszenie wody poniżej 15%, Dodanie soli kwasu propionowego lub kwasu propionowego

7

---