1. Eubiosis i desbiosis

Eubioza, to obcobrzmiące słowo, oznacza prawidłową mikroflorę naszego organizmu. Należy zdać sobie sprawę, że człowiek stanowi skomplikowany ekosystem dla milionów zasilających nas drobnoustrojów, które żyjąc w symbiozie z organizmem gospodarza czuwają nad utrzymaniem go w zdrowiu. Najwięcej ok. 54% zdrowej mikroflory to enterococcus faecium, 14% Lb. Acidophilus, 1% E. coli i ok. 33% reszty.

dysbioza – stan, w którym skład mikroflory jelit jest nieprawidłowy – prowadzi do powstawania rozmaitych dolegliwości. Tu występuje ok. 14% E. coli, nie ma bakterii Lactobacillus, Streptococcus ok. 6% i 80% mieszanych innych drobnoustrojów.

1. Bacillus - hydroliza węglowodanów i białek

Produktami końcowymi hydrolizy białek są m. in. ketokwasy, kwasy nasycone i nienasycone, amoniak, dwutlenek węgla.

1. Mikrobiologiczny rozkład materiałów i produktów malarskich

Objawy rozkładu: przebarwienia, spadek lepkości, rozwarstwianie emulsji, gaz, kożuch

Micrococcus, Desulfovibrio, Pseudomonas, Aerobacter, Bacillus, Proteus, Aspergillus flavus, Penicillium (powłoka malarska),Trichoderma, Cladosporium

1. Mikroorganizmy w produkcji antybiotyków - jakie antybiotyki, jaki organizm, co promieniowce, co pleśnie i co bacillusy. Można podać jak na skale światowa procentowo.

Antybiotyki – to substancje drobnocząsteczkowe, naturalne, syntetyczne lub półsyntetyczne, które działają w małym stężeniu na struktury i procesy biologiczne, hamując wzrost lub rozmnażanie komórek. Ok. 90% produkcji naturalnego pochodzenia jest od promieniowców.

Bacillus: butyrozyna - circulans, polimyksyna - polymyxa, graminicydy – brevis, bacytracyna – licheniformis/subtilis

Promieniowce:

a) przeciwbakteryjne: streptomycyna – Streptomyces griseus, tetracykliny – S. auerofaciens, erytromycyna – S. erythreus, wankomycyna – S. orientalis

b) przeciwgrzybiczna: nystatyna – S. noursei, amfoteryczna – S. nodosus

c) przeciwnowoworowa: aktynomycyna – S. antibioticus, bleomycyna – S. verticillus

Rafymycyna – Nocardia mediterranea

Pleśnie: penicylina G i V (najwięcej jej produkują, jednocześnie powstaje kilka odmian, ale po dodaniu odpowiedniego składnika do pożywki można uzyskać to co się chce) – Penicillum chrysogenum, cefalosporyna C – Acremonium chrysogenum, Wariotyna – Paeciliomyces varioti, fumagilina – Aspergillus fumigatus, Gryzeofulwina – P. griseofulvus

1. Bakterie octowe metody powierzchniowej -opis metody, nazwy bakterii, stężenie octu w różnych metodach i z czego co się robi.

I metoda ociekowa (wiązana) polega na wielokrotnym przepływie przycieru przez generator, w którym znajduje się nośnik (np. kolba kukurydzy, pumeks, koks, wióry bukowe) a na nim unieruchomione bakterie octowe (A. aceti). Proces odbywa się w zależności od poziomu w generatorze w temperaturze: od 25-36 st C. Stężenie octu wynosi ok. 10%

II metoda powierzchniowa (orleańska) polega na spontanicznej fermentacji wina przez A. orleansis, które tworzą kożuszek na powierzchni wina w otwartych zbiornikach. Zbiornik jest napowietrzany i jest w nim stały dopływ wina. Stężenie octu wynosi ok. 6-8%. Powstaje tzw ocet winny. Proces zachodzi w temp. 25-28 st C.

III metoda wgłębna przeprowadzana w acetatorach z stali kwasoodpornej. Używany jest zacier z dodatkiem A. aceti bądź wykorzystywana jest osad po poprzednim procesie. Proces zachodzi w temp. 30 st C.

1. Zanieczyszczenie wina bakteriami octowymi i drożdżami: nazwy i co powodują. Żadnych podchwytliwych nie było.

Octowe: A. aceti, A. pasteurianus spp pasteurianus powodują utlenienie alkoholu do kwasu octowego. Zmiana smaku (zakwaszenie). Tworzenie się kożuszka. Gluconacetobacter xylinum – galaretowaty, celulozowy kożuch.

Drożdże: Schizosacharomyces pombe – rozkład jabłczanu, do CO2 i etanolu; zmniejszenie kwasowości. Candida i Pichia – kożuch na moszczu i winie, zahamowanie rozwoju drożdży produkcyjnych i tworzenie etylooctanu (zjełczały zapach).

1. Mikrobiologiczne zanieczyszczenia w browarnictwie

Bakterie octowe: Acetobacter, Gluconobacter – psucie się piwa

Bakterie mlekowe: Lactobacillus brevis, plantarum, fermentum - zmętnienie piwa, Pediococcus acidilacticci, dextranicum – kwaśny smak. Leuconostoc mesenteroides – śluzowacenie. Lactococcus lactis spp lactis biovar diacetylactis – diacetyl wpływający na wady organoleptyczne piwa.

Inne: Bacillus coagulans – tworzenie nitrozoamin,

Citrobacter feundii – przyszpieszanie fermentacji, wydzielanie związków siarki, co zmienia smak piwa

Drożdże: Pichia i Candida – mętnienie piwa.

Grzyby strzępkowe: Fusarium, penicillum, Aspergillus.

1. Rozkład drewna w domach, podać klasy grzybów i po dwa przykłady do każdej

Drewno rozkładane jest przez podstawczaki np. grzyby powodujące brunatną zgniliznę, degradujące celulozowe i hemicelulozowe składniki drewna pozostawiając nietknięte polimery fenylopropanowe. Np. Fomitopsis pinicola, Serpula lacrymans. Drugą grupą są grzyby powodujące zgniliznę białą. Atakują ligninę zostawiając długo nietkniętą celulozę. Np. Stereum hirstum, Polistyctus versicolor. Fones fomentianus.

1. Produkcja lizyny i metioniny i ich wykorzystanie

METIONINA (350 tys ton rocznie)

Produkowana przez C. glutamicum w szlaku diaminopimelianowym. Synteza zachodzi z kw. Asparaginowego przy udziale dehydrogenazy homoserynowej, dzięki której powstaje metionina, treonina (a z niej izoleucyna), wykorzystując B – semialdehyd asparaginowy powstały z kw. Asparaginowego. Tworzy się L – homoseryna a z niej metionina. Natomiast kinaza homoserynowa przekształca L – homoserynę do treoniny i izoleucyny. Nadmiar metioniny hamuje syntezę treoniny.

LIZYNA (675 tys ton rocznie)

Produkowana przez C. glutamicum w szlaku diaminopimelianowym. Gdzie lizyna powstaje z kw. Asparaginowego. Lizyna powstaje z prekursora, jakim jest L – piperydeino – 2,6 – dikarboksylan na dwa sposoby: za pomocą jednego enzymu, jakim jest Ddp lub za pomocą 4 enzymów kolejno: DapD, DapC, DapE, DapF. Z komórki do otoczenia transportowana jest przez premeazę. Nadmiar metioniny w pożywce (w stosunku do treoniny) powoduje nadprodukcje lizyny (hamuje działanie dehydrogenazy homoserynowej i kinazy homoserynowej). W pożywce powinno znajdować się źródło cukru (np. melasa buraczana), azotu (np. (NH4) 2SO3), CaCO3 do zobojętniania siarczanów, ostan sodu do aktywacji produkcji L-lizyny i wzrostu bakterii. Dodatkowo w pożywce musi znajdować się kontrolowana ilość metioniny i treoniny. Biotyna + tiamina (symulacja metabolizmu). 30 st C. Napowietrznianie.

Wykorzystanie: pasze białkowe

1. Bacillusa a biodegradacja.

Bacillus biodegraduje n-alkany oraz związki amidowe. Mogą rozkładać parafinę, smary, maści kosmetyczne, powłoki papieru za pomocą SURFAKTYNY. W rozkładzie amidów biorą udział B. firmus i sphaericus hydrolizując wiązanie amidowe np. w pestycydach przez aryloacyloamidazę. Bacillus bierze też udział w biodegradacji papieru (celulazy), białek, związków aromatycznych (B. subtilis), składników barwników (B.cereus), ksenobiotyki (np. 4-nitrofenol, zanieczszczenie ścieków i gleb – B.subtilis), cyjanowodór i nitryle (Detoksytacja – B. pumilus).

1. Bakterie metanogenne.

Przekształcają zhydrolizowane związki, (CO2, octan i H2), H2O i metanu, który może być wykorzystywany, jako biogaz. Wykorzystywane także są w oczyszczaniu trudno degradowanych substancji. PODZIAŁ:

1. METHANOBACTERIUM – cienkie, nitkowate pałeczki. Np. M. volfei/bryantii

2. METHANOMICROBIUM – krótkie pałeczki, proste lub zgięte. Ruchliwe np. M. mobile.

3. METHANOGENIUM – ziarniaki. Np. M. tatti/cariaci.

4. METHANOSARCINA – ziarniaki w paietach. M. mazei/barkeri.

5. METHANOCOCCUS – ziarniaki, często dwoinki. M. deltae/ voltae.

6. METHANOTRIX – pałeczki lub długie nitki. M. fervidus.

1. 3 Zgnilizna drewna (rodzaje zgnilizny)

Wilgotność musi wynosić powyżej 18%.

Biała zgnilizna

Rozkład ligniny w drewnie, drewno zamienia się w białą masę lub zmienia barwę na białą. Np. Fones fomentianus.

Brunatna

Drewno staje się brunatna, czerwoną masą. Rozkładowi ulega celuloza i hemiceluloza w drewnie. Np. Coniophora puteana, Fomitopsis pinicola.

Szara

Przy silnym zawilgoceniu, powierzchniowy rozkład drewna. Zaatakowane drewno przyjmuje brunatny kolor, który po przesuszeniu przybiera wyraźny szary, a nawet srebrzysty odcień. Np. Deuteromyces, Ascomycetes,

1. Mikrobiologiczny rozkład papieru.

Rozkład celulozy… Trichoderma viridae, Coniophora puteana, Bacillus (np. polymyxa), Cellulomonas, Clostridium thermocellum, Fusarium solani, Aspergillus Niger, Chaetomium. Pojawiają się zmiany wytrzymałości, zrywanie się wstęgi papieru przy produkcji, zmiany barwy.

1. Podział bakteriocyn ze względu na budowę i właściwości.

Są to peptydy wykazujące aktywność bakteriobójczą. Zdolność do ich produkcji wykazują bakterie mlekowe np. Lactobacillus brevis, sakei, delburecki, acidophilus. Pediococcus acidilactici. Lactococcus lactis. Bifidobacetrium. Bakteriocyny syntetyzowane są w rybosomach.

Grupy

I. Lantybiotyki - termostabilne, drobnocząsteczkowe, zawiera aminokwasy tj: lantionina, B – metyloantionina, dehydroalanina (tzw aminokwasy nietpowe). Mniejsze od 5kD. Np. laktocyna S, nizyna A i C.

II. Drobnocząsteczkowe - mniejsze niż 13kDa, ciepłostabilne. Złożone z 31-61 aminokwasów bez lantioniny. Np. Leukocyna, laktokocyna G. Dwie podgrupy tu są: 1. Działa na drobnoustroje Listeria 2. Ich działanie jest uwarunkowane dwoma współdziałaniem dwóch peptydów.

III.Duże – termowrażliwe, powyżej 30kDa. Np. helwetycyna, acydofilina A.

IV. Aktywność ich uwarunkowana jest obecnością dodatkowej części lipidowej lub sacharydowej. Np. leukonocyna S, plantarocyna.

1. Biochemiczne uwarunkowania nadprodukcji kwasu cytrynowego przez Aspergillus Niger.

Korzystnie wpływa: zawartość sacharozy (źródło węgla), zawartość związków mineralnych (Mn, Fe, Zn – im jest mniej tym większa nadprodukcja i hamowanie hydratazy akonitowej), niska wartość pH (2,4-3, wysokie pH powoduje zahamowanie kiełkowania konidiów i tworzenie grzybni, niskie pH przyczynia się także do hamowania działania dehydrogenezy izocytrynianowej i nadprodukcji kwasu cytrynowego), odpowiednie natlenienie w metodzie wgłębnej.

1. Bakterie fermentacji mlekowej o właściwościach probiotycznych (rodzaje i gatunki)

Lactobacillus: plantarum, casei, brevis, acidophilus, bifidus. Lactococcus lactis. Bifidobacetrium: longum, breve, lactis, bifidum. Dodatkowo może być Bacillus.

1. Mikrobiologiczny rozkład papy

Materiały budownicze: Nitrobacter, Thiobacillus, Botitis cirenae (?), Bacillus, porosty, glony, Nitrosomonas.

Papa: zbudowana z asfaltu, tektury itp. Czyli: Trichoderma viride, Bacillus subtilis, Altenaria, Fusarium, Cladosporium herbarum, Serpula lacrymans.

1. Rola Saccharomyces w produkcji chleba

Wytwarzanie, CO2 i spulchnianie ciasta, wyrost jego. Nadanie smaku i zapachu chleba.

1. Fermentacja metanowa – przebieg

Fermentacja metanowa jest ostatecznym procesem, który jest poprzedzany mineralizacją substancji organicznych. W rzeczywistości jest to zespół przemian biochemicznych, które łączy brak tlenu. Najpierw drobnoustroje saprofityczne (np. Pseudomonas,Bacterioides) hydrolizują białka, polisacharydy, tłuszcze, które są następnie przyswajane przez bakterie(Bifidobacterium, Ruminococcus) i przekształcane do kwasów organicznych, ketony, alkoholi itp. Związki te przez bakterie acetogenne(Synthrophobacter i Desulfovibrio, takie które redukują jony lub utleniają H2) wytwarzają z nich: octan, CO2, H2 (produkty acetogenezy np.: Desulfovibrio). Następnie zachodzi metanogeneza (przez bakterie metanogenne np.: Methanosarcina, Methanobacterium, Methanococcus) gdzie octan -> metan, CO2 + H2 -> CH4 i H2O. *Oprócz biogazu po fermentacji pozostaje również przefermentowany osad. Jest on nieczynny biologicznie, zawiera 30–40% związków humusowych. Jest on zwykle niebezpieczny pod względem sanitarno-epidemiologicznym. Po przeprowadzeniu wapnowania może być stosowany, jako nawóz.

1. Znaczenie promieniowców w rolnictwie

• Przyczyniają się do rozkładu resztek roślinnych i zwierzęcych, tworzą humus.

• Produkują geosminę, odpowiedzialną za charakterystyczny zapach świeżo zaoranej gleby (S. tendae).

• Syntezują pestycydy i fungicydy przeciwko owadom.

• Chronią korzenie roślin od patogenów.

• Wytwarzają metabolity, które mogą wpływać pozytywnie na odporność roślin.

• Niektóre gatunki tworzą symbiozę z roślinami wyższymi (np. z olchami) i wiążą azot atmosferyczny.

1. Charakterystyka drożdży winiarskich

Odporność na podwyższone stężenie etanolu, produkcja ubocznych produktów (smak, aromat), produkcja etanolu do wymaganego poziomu, mała wrażliwość na kwasy organiczne, zdolność do flokulacji, intensywna fermentacja, zdolność do syntezy kw jabłkowego, osmotolerancyjność, oporność, na CO2 i garbników.

1. Grzyby strzępkowe- produkcja antybiotyków

Penicylina G i V (najwięcej jej produkują, jednocześnie powstaje kilka odmian, ale po dodaniu odpowiedniego składnika do pożywki można uzyskać to, co się chce) – Penicillum chrysogenum, cefalosporyna C – Acremonium chrysogenum, Wariotyna – Paeciliomyces varioti, fumagilina – Aspergillus fumigatus

1. Jakie cechy powinny mieć probiotyki (czy coś takiego?)

Adherowac do ścianki jelita, nie być patogenny, aktywować układ immunologiczny (produkcja limfocytów, monocytów, makrofagów), być bezpieczne (nie degradować np. komórek), nietoksyczne, wytwarzać bakteriobójcze związki (antagonizm do innych bakterii), szybko się namnażać, odporne na kwas żołądkowy i sole żółciowe, posiadać zidentyfikowane pochodzenie i szczep.

1. Fermentacja propionowa- znaczenie przemysłowe

Fermentację propionową prowadzą bakterie z rodzaju Propionibacterium. Kwas propionowy tworzą one równolegle z octanem i C02, głównie przez kwas pirogronowy. Produktem pośrednim w tworzeniu kwasu propionowego może być kwas mlekowy. Wydzielający się C02 powoduje powstawanie ”Dziur” w serze, natomiast kwasy propionowy i octowy nadają tym produktom odpowiedni smak i aromat. Wytwarzają kwas propionowy (propionian Ca i Na) wykorzystywany w utrwalaniu żywności. Ponadto bakterie te są wykorzystywane do produkcji witaminy B12. Bakterie propionowe znaleźć można w żwaczu bydła, gdzie przekształca mleczan do kw. Octowego i propionowego oraz wytwarza kwasy tłuszczowe. Przykłady: P. acidi-propionici/dreudenreichii/shermani (G+, nieruchliwe, nieprzetrwalnikujące), Clostridium propionicum, Micromonospora.

FERMENTACJA PROPIONOWA

Substraty: glukoza, sacharoza, laktoza, pentozy, kwas mlekowy, gliceryna.

Zachodzi w szklau metylomelonylo – coA. Pirogronian ulega dekarboksylacji do szczawiooctanu. Ten natomiast przekształca się do bursztynianu, który wraz z coA i przy współudziale koenzymu B12 oraz mutazy metylomalonylo – coA przekształca się do metylomalonylo coA. Potem powstaję w tym szlaku propionylo-coA, z którego oderwany jest coA i powstaje propionan. W szklaku akrylioli coA bezpośrednim produktem jest akryolilo – coA, który przekształca się do propionylo-coA i transferaza coA odczepia coA i powstaje propionan.

1. Podział drożdży ze względu na oddychanie.

Metabolizm beztlenowy

Cykl EMP, w którym glukoza przekształcona zostaje do fruktozo – 1,6 – difosforanu a następnie pod wpływem aldolazy do fosfodihydroksyacetonu oraz aldehydu 3 – fosfoglicerynowego. Aldehyd przekształcony zostaje przemieniony do pirogronianu a on z kolei przez dekarboksylacje do aldehydu octowego. Aldehyd octowy pod wpływem dehydrogenazy alkoholowej przekształcany jest do alkoholu etylowego, 2 moli ATP i CO2. Fermentujące, u których oddychanie stanowi 10-15% metabolizmów. To drożdże: winiarskie, gorzelnicze oraz browarnicze fermentacji dolnej.

Metabolizm tlenowy

Szlak HMP. Początek jest podobny do szlaku EMP gdzie powstaje pirogronian a ten z kolei przekształcony zostaje do ac-CoA w reakcji oksydacyjnej dekarboksylacji z udziałem coA. Tworzone są prekursory zużywane do biosyntezy np. aminokwasów (cykl Krebsa TCA). Jednak braki te trzeba uzupełnić i są one uzupełniane w szlaku glioksalowym, (gdy związki w pożywce są wykorzystane). Do tworzenia ac-coA wykorzystywany jest np. etanol. Na końcu zachodzi łańcuch oddechowy i powstanie, O2, CO2 i H2O oraz 38 moli ATP. Niezdolne do fermentacji. Niektóre patogenne, niefermentujące. Np. Pichia, niektóre Candida (glabrata), Mycoderma.

Metabolizm tlenowo-nietlenowy, u których oddychanie stanowi 40-50% metabolizmów. Są to drożdże piekarskie oraz drożdże fermentacji górnej.

PODZIAŁ

1. Bezwzględne tlenowce, niezdolne do fermentacji alkoholowej. Candida, Torulopsis (to samo co Candida glabrata), Mycoderma. Drożdże paszowe.

2. Względne tlenowce, zdolne do produkcji etanolu gdzie wyróżniamy drożdże Crabtree-dodatnie produkujące etanol przy dostępie do tlenu, ale z dużym stężeniem glukozy w pożywce i takie, co produkują etanol przy małej ilości tlenu, czyli Crabtree-ujemne.

1. Zanieczyszczenia wina bakteriami mlekowymi i grzybami strzępkowymi.

Mlekowe: Leuconostoc – śluzowacenie, Lactoboacillus plantarum i Oenococcus oeni – kw jabłkowy na kw mlekowy i CO2. Lb fermentum, buchnerii – wytworzenie kw mlekowego, octowego i mannitu.

Grzyby strzępkowe: Aspergillus,Penicillum, – zmiany smaku i barwy wina po tłoczeniu owoców. Botrytis cinerea – wydłużenie czasu fermentacji

1. Zastosowanie kwasu cytrynowego. (Jaki enzym?)

Przemysł spożywczy: regulator kwaśności, aromaty, konserwant, stabilizator barwy i smaku oraz zawartości witamin. Do słodzonych napojów. Do wina, jako zakwaszacz.

Przemysł kosmetyczny, farmaceutyczny (suplementy diety). Metalurgiczny przemysł (oczyszczanie metali przed nakładaniem warstw ochronnych). Stabilizator olejów. * Inwertaza, syntaza cytrynianowa.

1. Mechanizm działania probiotyków

Działanie poprzez GALT – tkanka limfatyczna przewodu pokarmowego stymulowanie mechanizmów nieswoistej odpowiedzi immunologicznej, produkcja naturalnych przeciwciał, dojrzewanie bariery jelitowej, czyli wszelkich czynników chroniących przed zakażeniem lub niekorzystnym wpływem bakterii kolonizujących jelito. Produkcja interferonu gamma (wzbudzanie, sygnał układu odpornościowego), który przeciwdziała produkcji immunoglobuliny E (łączy się z alergenami i wytwarza odpowiedź alergiczną) aktywnej podczas alergii.

1. Promieniowce i ich metabolity

Antybiotyki:

Tetracykliny – Streptomyces aureofaciens, Wankomycyna – S. orientalis, Erytrocyna – S. erythreus, Streptomycyna – streptomyces griseus, Rafymacyna – Nocardia mediterranea

Enzymy:

Proteaza – S. griseus, izomeraza glukozowa – Streptomyces/Actinoplanes Missouriensis

Inhibitory enzymów:

Bestatyna – S. olivoreticuli, Pepstatyna – S. testaceus

Witaminy:

Kabalamina (B12) – S. olivaceus

1. Charakterystyka Acetobacter i Gluconobacter

Acetobacter – pałeczki, urzęsienie perytrychalnie. Mogą tworzyć formy inwolucyjne. Środowisko: 4,0-6,0 pH, 30 st C. Dysponują kompletem enzymów cyklu Krebsa (utleniają octan i mleczan, do CO2 i H2O). Występują na owocach, w kefirze, kwiatach w żywności fermentowanej. Np. A. aceti/pasteurianus. Gramm ujemne.

Gluconobacter – tworzą pałeczki ostro zakończone (jak cygaro). Występuja pojedynczo, parami lub w łańcuszkach. Ruchliwe, urzęsienie polarne. Środowisko: 37 st C, 3,6 pH. Nie dysponują całym kompletem enzymów cyklu Krebsa (grupa suboksydantów). Na owocach, kwiatach. Gramm ujemne.

*Gluconacetobacter – cylindryczne, pojedynczo występują lub tworzą dwoinki i krótkie łańcuszki. Barwią się gramdodatnio, ale i gramzmiennie. Porusza się, urzęsienie perytrychalne. Środowisko: 30 st C. Mogą psuć wino i niskoprocentowe napojów alkoholowe.

1. Metabolity antagonistyczne wytwarzane przez bakterie fermentacji mlekowej

kwas mlekowy, kwas octowy, H2O2,bakteriocyny np. nizyna na gram – i reutryna na g + i g – (oraz pierwotniaki, grzyby), egzoenzymy np. lizozym (rozkłada ścianę komórek bakterii). Związki te powodują niespecyficzną inhibicję rozwoju drobnoustrojów. Inne przemiany metabolizmu np. aldehyd octowy, diacetyl.

1. Mikrobiologia leków i kosmetyków

Zanieczyszczenia:

a) leki: lek dożylni – Erwinia, Pseudomonas stutzeri, Enterobacter cloacae; krople do oczu – Pseudomonas aeruginosa; glukoza podawana dożylnie – Enterobacter cloacae; tabletki zawierające wyciąg suszonej tarczyc – Salomonella

Torulans, Monilinia, Candida.

1. Homo i Hetero fermentacja

Homofermentacja

W tej fermentacji produktem jest tylko kwas mlekowy i CO2 czasem powstają metabolity dwuwęglowe z pirogronianu oraz 2 cz. ATP. Jest to tzw. szlak EMP (glikolizy). Przykładami bakterii są: Streptococcus (S.cremoris/thermophilus/lactis), Pediococcus (P/ acidilactici), Lactobacillus (Lb. plantarum/casei/dellbruecki/bulgaricus/bifidus).

Heterofermentacja

Przemiana glukozy w szlaku HMP. Glukoza przekształcona zostaje do glukozo-6-fsforanu a następnie go ksylulozo-5-fosforanu z wydzieleniem, CO2. Ksylulozo-5-P przekształcony jest pod wpływem fosfoketolazy i Mg2+ do ald 3-fosfoglicerynowego oraz do acetylofosforanu. Acetylofosforan w warunkach tlenowych przekształcany jest do aldehydu octowego a w warunkach beztlenowych do etanolu. Zysk energetyczny to 1 cząsteczka ATP/1 mol glukozy. HMP jest źródłem aldehydu 3-fosfoglicerynowego i glukozo-6-fosforanu dla szlaku EMP. Bakteriami heterofermentacji są Leuconostoc ( Lc. Cremoris/mesenteroides) oraz niektóre Lactobacillus (Lb.brevis/fermentum).

1. Niziny- charakterystyka

Zbudowana z 34 aminokwasów. Jest bakteriocyną wytwarzaną przez Lactococcus lactis. Hamuje rozwój wielu gramdodatnich drobnoustrojów tj: Listeria, Staphylococcus, Lactobacillus oraz przetrwalnikujące: Bacillus, Clostridium. Stosowana, jako konserwant serów, może być stosowana, jako składnik szczepionki z bakteriami odpornymi na ten związek. 3,5 kDa.

*Reuteryna – hamuje wzrost bakterii G + i G -, a także drożdży, pierwotniaków i grzybów. Wytwarzana przez Lactobacillus reuteri. Stosowana do konserwacji mięsa ryb i zwierząt stałocieplnych. To mieszanina uwodnionego monomeru i odwodnionej pochodnej glicerolu.

1. Clostridium- znaczenie w przemyśle

Wytwarzanie kwasu masłowego i octowego (C. butyricum), alkoholi. Wykorzystuje się do przemysłowej produkcji rozpuszczalników chemicznych, głównie acetonu i butanolu. (C.acetobutylicum) w przemyśle chemicznym. Produkcja enzymów, ryboflawiny (B2) w biomasie, biorą udział w produkcji biogazu. Produkcja farb, środków wybuchowych. Produkcja cytotoksyn i enterotoksyn do borni biologicznej (C. dificile).

1. Amylazy- produkcja i zastosowanie

Alfa – amylaza, glukoamylaza, beta – amylaza. Enzymy rozkładające wiązania w skrobii np. 1-4-glikozydowe (alfa – amylaza). Produkuje się je metodami wgłębnymi i powierzchniowymi. Głównymi producentami są: Bacillus subtilis/lichenieformis/circulans/cereus/amyloliquefaciens/ itp. Oraz z grzybów strzępkowych: Aspergillus oryzae, Rhizopus oryzae, A. Niger, A.awamori. Enzymy amylolityczne wykorzystywane są do scukrzania skrobi w surowcach, które ją posiadają. Do produkcji syropów, maltodekstryn, środki słodzące, produkcja wyrobów cukierniczych i przetwórstwie owocow-warzywnym. Stosowana też do w piekarnictwie do polepszania, jakości mąki.

1. Produkcja śniegu przez Pseudomonas.

Produkcja śniegu przez Pseudomonas syringae polega na skrystalizowaniu się wody na biodegradowalnym białku bakterii i użyciu armatek i rozpylaczy by ośnieżyć np. stoki narciarskie. Płatki takie są lżejsze i mniej mokre niż płatki zrobione ze sztucznych jąder kondensacji.

1. Charakterystyka Lactobacillus sakei, zastosowanie.

Lactobacillus sakei jest laseczką mlekową stosowania jest w szczepionkach do fermentacji mięsa, wyodrębniona została z sake. Gram dodatnia. Bakteria ta jest cenna w technologii mięsa gdyż posiada właściwości, które pozwalają na jego lepszą konserwację i przechowywanie (gdyż wytwarza bakteriocynę: sakacynę hamującą wzrost niektórych patogenów i bakterii gnilnych bytujących w mięsie i produktach rybnych). Jest powszechnie stosowana w procesach wytwarzania kiełbas fermentowanych w Europie, podczas gdy w Stanach Zjednoczonych najczęściej stosowany jest Pediococcus pentosaceus.

1. Zastosowanie w przemyśle bakterii celulolitycznych i octowych.

Octowe: produkcja kwasu octowego. Nadanie smaku i aromatu produktom fermentowanym. Kwas octowy stosowany jest również przy produkcji barwników, różnorodnych tworzyw sztucznych w tym m.in. sztucznego jedwabiu, środków zapachowych, rozpuszczalników i leków w tym aspiryny. Produkcja butelek PET, taśmy filmowej. Np. Acetobacter aceti, Clostridum aceticum, Gluconobacter.

Cellulityczne bakterie: Jednym z głównych zastosowań celulaz jest maceracja miazgi owoców i warzyw, która ułatwia tłoczenie i zwiększa uzysk soku. Celulazy mogą być również wykorzystywane, jako składniki pasz. Częściowo hydrolizują ściany komórek roślinnych, dzięki czemu zwiększają ich strawność i wartość odżywczą. Celulazy stosowane są również w celu polepszenia fermentacji, filtracji i jakości piwa, a także poprawiają uwalnianie aromatu w winach (gorzelnictwo). Celulazy mogą być wykorzystywane do zmiękczania i wygładzania tkanin, a także do produkcji proszków do prania. Od kilku lat enzymy w tym celulazy stosuje się również, jako biokatalizatory w syntezie organicznej. Np. Clostridium thermocellum, bacillus subtilis, Cellvibrio.

1. Kwas glukonowy - przemysłowe wykorzystanie + Kwas itakonowy

KWAS ITAKONOWY

Produkowany przez A. terreus i A. itaconicus. Produkowany podobnie jak kwas cytrynowy metodą wgłębną i powierzchniową w szlaku EMP do pirogronioanu w szlaku TCP do cytrynianu a następnie do cis-akonitanu i do kwasu itakonowego (dekarboksylaza akonitowa). Zastosowanie: w przemyśle tekstylnym (włókna do barwienia zasadowego), powłoki ochronne, do syntezy żywic (estry). 16 tys ton rocznie. Z sacharozy 50% wydajności, temp 35 st C. 120-160h. 167 st C – temperatura topnienia.

KWAS GLUKONOWY

Temp topnienia 131 st C, produkcja w 30-33 st C, 24-48h, 90-95% wydajności. 40 tys ton/rok.

Ma zastosowanie szerokie w przemyśle farmaceutycznym, metalurgicznym, spożywczym, tekstylnym. Dodawany do proszków do pieczenia, produkcji kiełbas, oczyszczanie metali, w lekach z łatwo przyswajalnym wapniem (glukonian wapnia), do napojów gazowanych. W tekstylnym do wybielania i nabłyszczania tkanin. Stabilizacja antybiotyków. Rozpuszczanie skrzepów krwi. Produkowana przez A. Niger na drodze utlenienia glukozy przy użyciu oksydazy glukonowej.

1. Bakterie fermentacji mlekowej o właściwościach probiotycznych

Lactobacillus casei, Lb. Amylovorus/acidophilus/plantarum.

Bifidobacterium animalis/longum/brece/bifidum

Bacillus cereus, Propionibacterium, Enterococcus faecium

1. Charakterystyka drożdży winiarskich w zależności od rodzaju stosowanego surowca oraz gatunku wina. Wszystko z jego prezentacji

- oporność na stężenie cukru (do miodów pitnych)

- oporność, na CO2 (wina musujące)

- zdolnośc do przemiany kw jabłkowego (odkwaszanie win)

- tolerancja na wysokie stężenie garbników (produkcja win czerwonych)

- opornośc na duże stężenie siarki (drożdże sulfitowe – do produkcji win siarkowanych; tolerancyjnośc: 350 mg3)

- Tolerancyjnośc na podwyższone stężęnie etanolu (do produkcji win mocnych 10-18%)

1. Mikrobiologiczny rozkład kauczuku i gumy (pytał o grzyby wywołujące grzybice skóry na basenach...)

Podczas zbioru lateksu przy sprzyjających warunkach (ok. 30 st C i ~100% wilgotności powietrza) z drzewa przenoszą się do surowca: Bacillus, Pseudomonas, Lactobacillus z grzybów spotkać można Sacharomyces, Schizosacharomyce pombes. Kauczuk rozkładany jest przez: Acetobacter, Achromobacter, Bacillus, Pseudomonas. Kauczuk i guma rozkładane są przez: Bacillus, Pseudomonas, Trichopyton rubrum (na basenach), Epidermopython, Fusarium, Penicillum, Proteus, Sarcina, Azotobacter, Aerobacter.

1. Cechy probiotyków (bonus:, co aktywują probiotyki)

- zachowywać żywotność i aktywność w przewodzie pokarmowym,

– pochodzić od ludzi, jeżeli mają być stosowane u ludzi,

– być niepatogenne i nietoksyczne,

– mieć ustaloną przynależność taksonomiczną (rodzaj, gatunek, szczep) nowoczesnymi metodami genetycznymi,

– wykazywać wysoką oporność na enzymy trawienne, kwas żołądkowy i żółć, co umożliwia przeżycie w przewodzie pokarmowym,

– być zdolne do adhezji do śluzówki jelitowej oraz do przeżycia w środowisku jelita, nawet, jeżeli nie wykazują zdolności kolonizacji,

– wykazywać udokumentowany klinicznie korzystny wpływ na zdrowie człowieka (badania na ludziach z randomizacją metodą podwójnej ślepej próby z placebo),

– być bezpieczne, tzn. nie wykazywać niepożądanych skutków ubocznych,

– Wykazywać stabilność oraz możliwość produkcji biomasy na dużą skalę.

1. Fermentacja mięsa (chciał wiedzieć, jakie gatunki są w szczepionce do mięs - chodzi o 3 gatunki jakieś)

Micrococcus varians, Lb curvatus, Staphylococcus carnosus. Lactobacillus sakei (wytwarza sakacyne – bakteriocyna na gnilne bakterie), Staphylococcus xylosus, Streptomyces griseus, Pediococcus pentosaeus. W celu: łatwiejszego przechowywania mięsa, hamowanie niepożądanej mikroflory, nadaniu cech organoleptycznych i wartości odżywczych mięsa.

1. Produkcja kwasu cytrynowego

Roczna produkcja wynosi 400 tys. Ton. Pochodzenia biologicznego. Najwięcej produkują go: Aspergillus Niger, A. wenti i Candida lipolytica. Stosuje się 3 metody pozyskiwania kwasu cytrynowego: 1. Powierzchniowa LFS. 2. Wgłębną SmF. 3. Na pożywkach stałych SSF. Przy pierwszej metodzie grzybnia rozrasta się tylko na powierzchni pożywki z dodatkiem melasy, w metodzie wgłębnej przerasta całą pożywkę. Hodowla na pożywkach stałych wykorzystuje do produkcji kwasu cytrynowego ziemniaki, buraki, winogrona, wytłoki z jabłek itp. Ze względu na to, że Aspergillus ma zdolność do wytwarzania enzymów amylolitycznych, pektynolitycznych, cellulitycznych. Podobna do powierzchniowej jednak bez użycia melasy, której jest mało.

1. Startery budowa i zastosowanie

Starter, inaczej szczepionka zawiera część przefermentowanego produktu z odpowiednimi bakteriami, odpowiednio dobranymi, którymi chce się zaszczepić dany produkt przeznaczony do fermentacji bądź dojrzeniu. Szczepionki należy podać po pasteryzacji produktu. Liczba bakterii w szczepionkach płynnych wynosi ok. 10^9/cm3 a w szczepionkach zagęszczonych i zamrożonych 10^10-10^11/cm3.

Zastosowanie: wytworzenie kwasu mlekowego (i innych nadające cech organoleptycznych), koagulacja białek, tworzenie się gazu (oczkowanie serów), przemiany proteolityczne, hamowanie drobnoustrojów niepożądanych, ograniczenie zawartości laktozy (zwiększenie wartości odżywczej produktu), kurczenie skrzepu mleka (wytrącenie klarownej serwatki).

Szczepionki mleczarszkie:

Typu N zawiera bakterie do produkcji serów bez oczek. Np. Lactococcus lactis spp cremoris i spp lactis. Niezdolne do fermentacji cytrynianów.

Typu B produkcja twarogów i serów topionych i serów z niewielką ilością oczek. Np. Lactococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides cremoris/ Ln. Mesenteroides dextranicum

Typu D, o wysokiej aktywności aromatotwórczej do produkcji śmietany. Np. Lactococcus lactis spp lactis diacetilactis

Typu BD – do produkcji różnych produktów mleczarskich np. sery twarogowe, półtwarde, masła. Np. Lactococcus lactis spp lactis diacetylactis oraz Leuconostoc cremoris spp cremoris i spp dextranicum.

1. Clostridium - rozkład sacharozy ( pytał jeszcze o rozkład celulozy)

Clostridium - jest G + lub G zmienne, walcowaty kształt, bądź nitkowaty, wydłużony. Występuje pojedynczo, w parach lub tworzy łańcuszki. Są urzęsione perytrychialnie, ruchliwe. Mają przetrwalniki. Beztlenowe. Występują w glebie, kurzu, wodzie i szerokich wartościach pH.

Rozkład sacharozy:

Mogą wykorzystywać do fermentacji monosacharydy, disacharydy oraz polisacharydy (celuloza, hemiceluloza, pektyny, glikogen, skrobia). Wykorzystują także, jako źródło energii aminokwasy, białka, puryny, kw nukleinowe, kw mrówkowy. Produktem rozkładu cukrów są: kw masłowy, kw octowy, aceton, alkohole, CO2 i H2. Np. Clostridium butyricum i C. acetobutylicum.

Sacharydy ulegają rozkładowi w szlaku EMP gdzie ulegają przemianie do 2 cząsteczek pirogronianu. Pirogronian przekształcany jest do ac-CoA, który może zostać przekształcony w trzech kierunkach z wytworzeniem etanolu i octanu oraz acetyloacetylo-coA. Z acetyloacetlo-coA powstają: aceton (poprzez acetooctan), maślan (pr pośredni) i butanol (pr końcowy). Z acetyloacetylo-CoA powstaje butyrylocoA a z niego butanol, z acac-coA powstaje także maślan w wyniku odczepienia wodoru z butyrylo-coA i przeniesieniu go na octan (wydziela się maślan i ac-coA). Celuloza jest rozkładana przez C. cellobioparum/thermocellum do kwasu octowego, mlekowego, bursztynowego, etanolu, CO2 i H2.

1. Dekstran

Jest cukrem wykorzystywanym w farmaceutyce, kosmetyce oraz medycynie zastępując osocze krwi, do produkcji materiałów chromatograficznych (Sephadex). Zbudowany z D-glukozy. Wytwarzany jest przez Leuconostoc mesenteroides spp dextranicum.

1. Kiszenie ogórków

NaCl – 5-10%. 20-26 st C. Brak w początkowej fazie Leuconostoc, pojawienie się drożdży a następnie Lactobacillus plantarum, brevis oraz Pediococcus. Zakwaszenie pH do niskiej wartości. Zanieczyszczenia: pektynolityczne i cellulityczne mikroorganizymy: Bacillus, Alceligens. Fusarium, Geotrichum, Penicillum, Cladosporium, Rhizopus.

1. Fermentacja acetanowo-butanolowa

Zachodzi w dwóch etapach. Clostridium acetobutylicum ją przeprowadza. Pierwszy etap to fermentacja masłowa, w której dochodzi do powstania kwasu masłowego i octowego, przez pH zmniejsza się przy pH poniżej 5,5 dochodzi do wytwarzania acetonu i butanolu w celu zneutralizowania pH. Akceptorem wodoru jest tu kwas masłowy. (?)

1. Drożdże winiarskie podział

Podział:

mezofilne (28-30 st C)

kriofilne (4 st C). Kwas mlekowy ogranicza rozwój szkodliwej mikroflory z moszczu.

Osmofilne

1. Zastosowanie kwasu mlekowego,

Jest używany do regulacji kwasowości w przemyśle cukierniczym. Znajduje zastosowanie w przemyśle garbarskim i tekstylnym. W pszczelarstwie jest stosowany do zwalczania roztocza Varroa destructor. W przemyśle kosmetycznym (roztwory wodne, jako peelingi) i farmaceutycznym. Produkty probiotyczne. Do konserwacji i zakwaszania win itd.

1. fotoautotrofy i zastosowanie.

Fotoautotrofy wykorzystują energię słoneczną do uzyskania energii. Są to: glony, sinice, niektóre bakterie (purpurowe i zielone). Wykorzystywane są w oczyszczaniu ścieków i do produkcji biomasy. Np. Chlorella stosowana w pożywieniu, jako źródło białka i witamin (glon). Do produkcji agar-agar, pasz i pokarmu dla człowieka.

1. Do ostatniego zapytał jak powiedziałam ze oczyszczalnie ścieków, co rozkładają, co wykorzystują, i co robią glony tam.

W złożach są one przyczepione do materiału wypełniającego, tworząc aktywną błonę biologiczną. Proces tlenowego rozkładu zanieczyszczeń przedstawia się zwykle w postaci uogólnionych reakcji utleniania, asymilacji i autooksydacji substancji komórkowej

Rozkładają związki organiczne ścieków do związków nieorganicznych, natomiast rośliny (bądź inne drobnoustroje) przyswajają powstałe związki mineralne tworząc biomasę roślinną.

1. Drobnoustroje metylotroficzne

Bezwględne

Takie, które wykorzystują, jako źródło węgla i energii tylko jednowęglowe substancje tj.: metan, metanol, aldehyd mrówkowy itp. Większość drobnoustrojów o zdolności asymilacji metanu są bezwzględnymi metylotrofami. Sposób odżywiania drobnoustrojów czerpiących energię i węgiel tylko z metanolu i jego związków. Należą do nich: Methylococcus thermophilus, Achromobacter methanophila, Methylomonas methanica, Methanomonoas methanooxidans.

Względne

Czyli występowanie w środowisku metanolu oraz jego związków nie jest obligatoryjnym warunkiem do wzrostu mikroorganizmów, które mogą czerpać węgiel z innych związków organicznych. Do metylotrofów względnych należą: Metylobacterium organophilum, Candida methanolica, Pseudomonas C

1. Charakterystyka drożdży gorzelniczych

- szybkie zafermentowanie

- odporność na wysokie stężenie etanolu (powyżej 12% v/v)

- osmotolerancyjność

- fermentacja w temperaturach 34-39 st C

- zdolność do szybkiej adaptacji do zakwaszonego środowiska

- wysoka wydajność w produkcji etanolu

1. Bacillus thuringiensis to laseczka gramdodatnia, która wytwarza endotoksyny wykorzystywane w rolnictwie, jako środki owadobójcze. Wytwarza ze względu na wydzielane białka endotoksyny: CryI-CryXI oraz CytI i CytII. Mają działanie na owady takie jak: motyle, ćmy, chrząszcze, muchy, komary, karaluchy i termity. Białka te działają poprzez wiązanie się z receptorami w nabłonku jelit owada, co powoduje, że dochodzi do porażenia układu pokarmowego i owad przestaje spożywać pokarm i umiera nawet po kilku godzinach.