Drobnoustroje proteolityczne - wydzielają produkty - enzymy proteolityczne do środowiska. Ale to szczególne mikroorganizmy bo każdy organizm wytwarza proteazy wewnątrzkomórkowe, które wytwarzają proteazy zewnątrzkomórkowe do środowiska.

1. Tlenowe: BACILLUS CEREUS, B. SUBTILIS - przetrwalnikujace

PSEUDOMONAS FLUORESCENS, PROTEUS VULGARIS,

SERRATIA MARCESCENS - nieprzetrwalnikujace

2. Beztlenowe: CLOSTRIDIUM SPOROGENES, CLOSTRIDIUM BOTULINUM,

CLOSTRIDIUM PUTREFACIENS

Bakterie propionowe - w serowarstwie oprócz kwasu i gazu wykazują właściwości tez proteolityczne, które wpływają na jakość produktu.

3. Proteolityczne i kwaszące:

-STREPTOCOCCUS FAECALIS,

-MICROCOCCUS CASEOLYTICUS,

-BACTERIUM LINENS

4. Głębokie gnicie: wydzielenie amoniaku, indol, skatol wytworzenie.

CLOSTRIDIUM

ACHROMOBACTER

PSEUDOMONAS

Drobnoustroje lipolityczne:

-wydzielają enzymy do środowiska, hydrolizują wiązania estrowe pomiędzy gliceryną a kwasami tłuszczowymi. Generalnie jest to szkodliwe (rozkładanie masła, smalcu), ale czasem przy produkcji serów są potrzebne. Są tu:

MICROCOCCUS

PSEUDOMONAS FLUORESCENS

ACHROMOBACTER

SERRATIA

ALCALIGENES

Są to tlenowce lub względne beztlenowce. Zabijemy soleniem - powoduje to plazmolizę komórek - konserwacja słoniny solą.

Drobnoustroje pektynolityczne (rozkładają pektyny)

• pełnią rolę lepiszcza komórki u roślin (łączą komórki). W technologii są szkodliwe gdyż utrudniają wycisk soków, powodują zmętnienia soków, w przemyśle tekstylnym są szkodliwe przy otrzymywaniu włókien naturalnych z konopi i lnu. Są tu:

ERVINIA CAROTOVORA - psucie warzyw w kopcach tzw. „sucha zgnilizna”.

BACILLUS SUBTILIS - jest stosowany przy produkcji włókien z roślin. Są 2 metody: metoda roszenia lnu lub moczenia lnu. Zastosowanie enzymów pektynolitycznych w przemyśle spożywczym powoduje zwiększenie wydajności otrzymywania soków (zmiękczenie tkanki owocu przez co sok łatwiej się wyciska).

CLOSTRIDUM PECTNOVORUM

ASPERGILLUS NIGER

Bakterie przewodu pokarmowego:

ENTEROKOKI:

• STREPTOCOCCUS FAECALIS

• STREPTOCOCCUS FAECIUM

• STREPTOCOCCUS DURANS

ENTEROBAKTERIE:

• ESCHERICHIA COLI

• SALMONELLA

• SHIGELLA

U PRZEŻUWACZY:

• RUMINOCOCCUS - rozkładają celulozę.

• RUMINOBACTER

Biorą udział w rozkładzie celulozy przyswajają azot amonowy przetwarzając na azot białkowy, syntetyzują witaminę B₁₂ (antyanemiczny, powodują wzrost)_, mogą częściowo przyswajać związki organiczne.

Drobnoustroje wywołujące zatrucia pokarmowe:

STAPHYLOCOCCUS AUREUS

CLOSTRIDIUM PERFINGENS

CLOSTRIDIUM BOTULINUM

ENTEROKOKI

E. COLI, SALMONELLA, SHIGELLA

BACILLUS CEREUS

PSEUDOMONAS AERUGINOSA

VIBRIO PARAHAEMOCYLITICUL - wywołuje choroby wątroby

PLEŚNIE - MIKOTOKSYNY, AFLATOKSYNY

Skuteczność zatrucia zależy od:

• odporności organizmu

• stopnia zakażenia produktu

• zawartości toksyny w g lub ilości komórek tych bakterii w produkcie.

PATOGENY- powodują schorzenia. Drobnoustroje patogenne przenoszone przez żywność:

a) SALMONELLA - dur brzuszny

b) SHIGELLA - czerwonka

c) MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS - gruźlica

d) COXIELLA BURNETII - gorączka Q - rikestje

e)WIRUS ZAPALENIA WĄTROBY

f) WIRUS HEINEGO MEDINA

Drobnoustroje psychrofilne:

lubią niskie temperatury. Przy przechowywaniu żywności trzeba się z nimi liczyć.

ZIARNIAKI - Mikrococcus

PAŁECZKI - Pseudomonas,

Achromobacter,

Flavobacterium,

Aerobacter

LASECZKI - Lactobacillus,

Clostridium carnofoetidum,

var Amyloticum

DROŻDŻE - Canolida,

Rhodotorula

Torulopsis

Psychotrofy - bez wzgl. na opt. temperaturę wzrostu, rosną wolno w temperaturze 3,4ႰC

Drobnoustroje termofilne:

opt. 45-50-60⁰C, występują w gorących źródłach. U nas w zagrzewających się środowiskach: siano, ziarno, obornik. W technologii jogurtu, kwasu mlekowego też.

MLEKOWE - Streptococcus Thermophilus,

Lactobacillus Bulgaricus

Lactotacillus Debrucki

Thermobacterium Intestinale

BACILLACEAE - Bacillus Stearothermophilus

Bacillus Thermoacidurans

Clostridium Thermosacchardyticum

Drobnoustroje cieplooporne (wytrzymują pasteryzację 63⁰C przez 30 min, 90% przeżywa)

Ziarniaki - Streptococcus Thermophilis

Micrococcus Lacticus

Enterokoki

Pałeczki - Pseudomonas

Achromobacter

Laseczki - Lactobacillus ( przeciery pomidorowe)

Drobnoustroje osmofilne:

Leuconostoc mesenteroides

Zygosaccharomyces (miody)

Halofilne:

Ziarniaki - Micrococcus Sarcina

Wytwarzanie barwników:

Drobnoustroje barwne:

Ziarniaki - Micrococcus (żółty nalot)

Pałeczki - Serratia marcescens (czerwona)

Pseudomonas synxantha (żółta)

Pseudomonas syncyanea (niebieska)

Acetobacter roseum

Flavobacterium

Brevibacterium linens (żółty)

Brevibacterium erytrogenes

Laseczki - Lactobacillus viridescens (zielenienie wędlin)

Drożdże - Torula amara (w mleku są czerwone)

Rhodotorula rubra (β-karoten)

Pleśnie - Monascus purpurescens (żółty lub czerwony), zarodniki są barwne i one nadają kolor.

Monilia

Penicillium (w serach)

Drobnoustroje wywołujące śluzowacenie: (szybciej w niskiej temperaturze, w lodówce).

Leuconostoc mesenteroides (wytwarza dekstran, więcej otoczki niż komórek)

Bacterium herbicola aureum (żółte)

Bacterium herbicola rubrum (czerwone)

Bacillus subtillis - ciągliwość pieczywa, kiełbas.

Streptococcus viscolactis - ser

Streptococcus holandicus - mleko

Pediococcus viscosus - piwo

Lactobacillus viscosus vini - wino

Enterobacter aerogenes

Bacterium abderhaldi - ogórki

Alealigenes viscosus - mleko

Metalcaligenes - ser

Wszystkie się uznaje za szkodliwe (w sensie organoleptycznym, nie zdrowotnym). Możemy temu zapobiec np. mąką się ogrzewa, żeby usunąć B. subtilis. Dodaje się propioniany, które hamują ich wzrost.

Bakterie gazujące (wytwarzające gaz):

Masłowe - Clostridium butyricum

Clostridium acetobutyricum

Clostridium pasterianum

Powodują one:

• bombaż konserw

• pienienie zacierów przy produkcji kwasu mlekowego;

• w produkcji serów powodują rozrywanie masy serowej, wzdymanie serów

• gdy bakterie propionowe - to nie jest szkodliwe, bo są wtedy dziurki w serze, bo tam CO₂ jest uwalniany w małych ilościach i powoli.

Propionowe - Propionibacterium

Heteromlekowe - E. coli, Enterobacter

Drożdże (np. produkcja prawdziwego szampana, a nie wina musującego).

Gnilne - Clostridum putrefaciens

Clostridum perfringens

Bacillus subtilis

Pseudomonas fluorescens

Proteus vulgaris

Amonifikatory - wytwarzają NH₃.

Bacillus subtilis

Bacillus mycoides

E. coli

Sarcina ureae

Drobnoustroje wytwarzające zapachy i smaki:

• Streptococcus diacetilactis

CH₃ - CH - C - CH₃ CH₃ - C - C - CH₃

acetoina dwuacetyl

• Drożdże - fuzle - degradacja do aminokwasów do wyższych alkoholi. Są pożyteczne i niepożyteczne np. te w koniakach.

• Nieprzyjemne zapachy:

• E. Coli - zapach oborowy masła

• Pleśnie - zapach stęchły

• Promieniowce - zapach ziemny

• Gnilne - zapach indolu, skatolu.

Źródła zakażenia żywności:

1. surowiec (zwierzęta, rośliny);

2. ludzie (nosiciele) - zakażenie mikroflorą kałową.

Indykatory - drobnoustroje wskaźnikowe, które jest łatwo oznaczyć. Jest to E. coli i bakterie z grupy coli (bakterie okrężnicy). W 1g odchodów ludzkich jest ok. 10⁸-10⁹ komórek coli. W latach 60 ubiegłego stulecia uznano, że coli może być wskaźnikiem czystości, ale nie może być wskaźnikiem bezpieczeństwa (tu trzeba oznaczyć patogeny).

Cechy mikroorganizmów wskaźnikowych:

• powinny występować w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt;

• Występowanie w kale, odchodach w dużych ilościach;

• Powinny być łatwo wykrywalne;

• Powinny być odporne na warunki środowiska inne niż w przewodzie;

Zaliczamy E.coli:

• Wzrost w szerokim zakresie temp;

• Występują w dużych ilościach;

• pH 4,0-9,0;

• Rozkład laktozy;

• Odporna na kwasy żółciowe;

• Okres przeżywalności w H₂O podobny jak u bakterii patogennych;

• W temperaturze lodówkowej ginie szybciej niż bakterie patogenne.

Drugi organizm wskaźnikowy (1947r), są to enterokoki.

• Odpowiednia temperatura;

• Odporne na kwasy żółciowe;

• Odporne na samą żółć;

• Na sól NaCl do 6,5 wytrzymują;

• Są ciepłooporne;

• Przeżywają dłużej niż coli w żywności mrożonej.

Zatrucia pokarmowe i odporność:

Organizmy mogą się w żywności rozmnażać lub żywność może być też tylko nośnikiem bakterii do organizmu ludzkiego. Zatrucia dzielimy na:

• INTOKSYKACJE (intoksynacje) - zatrucie wywołane przez toksyny wytworzone przed spożyciem tej żywności. Do tej grupy: zatrucie jadem kiełbasianym, toksyną gronkowcową.

• Zakażenia bakteryjne (toksoinfekcje) - kiedy spożywamy żywność nawet z niewielką liczba drobnoustrojów, a te rozmnażają się dopiero w przewodzie pokarmowym i tam wytwarzają toksyny (jeśli organizm jest osłabiony, mało odporny). Są tu: salmonellozy lub zatrucia Shigellami. Czasami mogą mieć charakter schorzenia: np. salmonelloza (zatrucie pokarmowe) lub zatrucie salmonellą i choroba dur brzuszny.

• Bakteryjne zatrucie nieswoiste

TYPY TOKSYN BAKTERYJNYCH:

Toksyny - substancje wytwarzane przez organizmy żywe m.in. drobnoustroje, które są toksyczne w stosunku do innych mikroorganizmów i wywołują zjawisko odporności (substancje czynne immunologicznie).

1. Egzotoksyny (ektotoksyny) - toksyny wydzielone do środowiska, wytwarzane przez bakterie G(+), maja charakter białkowy, czyli są wrażliwe na podwyższoną temperaturę, są cieplochwiejne - ulęgają inaktywacji pod wypływem ciepła. Maja krótki okres wylegania (czas od zakażenie do objawów), kilka do kilkudziesięciu godzin. Zaliczamy tu: toksynę botulinową (też jest ciepłochwiejna, łatwo się ja niszczy podwyższona temperaturą - sam jad kiełbasiany, bo Cl. Botulinum jest sama w sobie przetrwalnikująca!!!)

1mg krystalicznego jadu kiełbasianego jest dawką śmiertelną dla 20 milionów białych myszek i 2,5mln świnek.

1g - do 4 mln ludzi.

Dawka śmiertelna: 0,001cm³ w szynce, kiełbasie, groszku konserwowanym.

2. endotoksyny - znajdują się w komórce, ujawniają się po śmierci komórki i wtedy dopiero działają. Produkty bakterii G(-), są składnikami ścian komórkowych. W odróżnieniu od egzo- są białkowo-lipidowe i są ciepłostałe (termostabilne). Nie są tak groźne i jest dłuższy czas wylegania (objawy po kilku dniach). Objawy: mdłości, bóle brzucha, posiedzenia dłuższe, wymioty i po kilku dniach przechodzi.

Toksyny maja charakter antygenu.

Antygen - to substancje, które wprowadzone do organizmu wywołują powstawanie przeciwciał, substancji neutralizujących toksyny.

Antygen = anticorporis generator (generator przeciwciał)- generuje wytwarzanie przeciwciał (odporność organizmu - immunologia).

Immunologia - nauka o odporności. Odporność jest to niewrażliwość mikroorganizmów na zakażenia wywołane drobnoustrojami lub odporne na wytwarzane przez nie toksyny.

RODZAJE ODPORNOŚCI:

• Swoista - jej odmianą jest odporność środowiska zakażonego organizmu, który jest zakażony jakąś bakterią np. Gruźlicy, jest odporny na zakażenie znów tym samym. Ta odporność jest przechodząca - mija.

• Śródzakaźna - organizm zakażony jeden raz w tym samym czasie się nie zarazi.

• Nabyta w sposób:

• Naturalny - bez ingerencji człowieka.

• Biernie - mały organizm, noworodek nabywa to od matki lub w płodzie od matki mając wspólny krwiobieg lub po urodzeniu w mleku matki są substancje odpornościowe, są tam przeciwciała.

• Czynnie - organizm ludzki w wyniku zakażenia naturalnego nabywa odporność. Jak raz ma się ospę, to potem się na to jest odpornym. Organizm sam wytwarza przeciwciała, te są na zawsze. Odporność na odrę.

• Sztuczny - cos się dzieje poza naturą, ingerencje człowieka. Jeśli org jest zakażony jakimś drobnoustrojem to można podać gotowe przeciwciała wytworzone poza organizmem (zwalczające toksyny, jad). Dodajemy wtedy gotowe przeciwciała - surowicę (bo te przeciwciała gromadzą się w serum krwi - surowicy). Podajemy to gdy już nastąpiła infekcja i trzeba działać przygotowanym przeciwciałem.

Jadem kiełbasianym - gdy w porę poda się surowicę to można człowieka uratować. Surowica nie odwróci procesów które już zaszły.

• Biernie - organizm dostaje gotowe przeciwciała.

• Czynnie - organizmowi przezornie, nie czekając na zakażenie, podaje się antygeny w postaci szczepionki, która wywoła w organizmie wytwarzanie przeciwciał np. Szczepionka DIPERTE. Człowiek wytwarza przeciwciała, które „już” czekają na zakażenie, a jak ono będzie to są gotowe aby zadziałać.

• Fizjologiczna (nieswoista, naturalna) to wrodzona fizjologiczna odporność organizmu na pewne drobnoustroje. Jesteśmy odporni na B. substilis, S. cerevisiae, bakterie mlekowe (GRAS), odporność sępa amerykańskiego na jad kiełbasiany, owce angielskie odporne są na wąglika, jeż odporny jest na jad żmii, szczury odporne na maczugowce błonnicy.

SUROWICA - PRZECIWCIAŁA

SZCZEPIONKA - ANTYGENY

BIOTECHNOLOGIA to zastosowanie metod naukowych i inżynieryjnych do obróbki materiałów czynnikami biologicznymi w celu pozyskania dóbr i usług. Bitechnologia to integracja nauk przyrodniczych I inzynieryjnych w celu zastosowania organizmów komórek lub ich części oraz molekularnych analogów do pozyskania dóbr i usług.

Biotechnologia rozwija się głównie w:

1. rolnictwie I przetwórstwie rolno-spożywczym;

2. ochrona środowiska (np. Utylizacja odpadów);

3. farmacji I medycynie (np. produkcja antybiotyków).

Inżynieria genetyczna - przenoszenie genów z jednego organizmu do drugiego, nawet nie spokrewnionych organizmów.

GMO - organizmy modyfikowane.

Wykorzystanie zmian genetycznych w rolnictwie:

1. kontrola I ograniczenie wzrostu chwastów I różnych szkodników;

2. wyhodowanie odmian odpornych na choroby grzybowe, bakteryjne lub wirusowe;

3. wyhodowanie roślin odpornych na zasolenie I stresy termiczne (wahania temperatur);

4. poprawa cech organoleptycznych żywności (smak, zapach, barwa);

5. poprawa składu chemicznego (np. Zwiększenie zawartości cukrów, kwasów nieorganicznych);

6. opóźnienie dojrzewania żeby rozłożyć plony.

100 miliardów - wartość żywności modyfikowanej genetycznie, głownie USA I Japonia.

40 ha upraw roślin genetycznie modyfikowanych.

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

1. 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.

Ciężar właściwy alkoholu etylowego = 0,79425
(lżejszy od wody o 1/5).

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

1) Ile można otrzymać kalwadosu (wódka owocowa) z 10 kg jabłek??

Zawartość cukru (glukozy) w jabłkach 10% to w 10 kg jest 1kg glukozy.

180g --- 92g alkoholu

1000g glukozy --- x g alkoholu

x = 0,51kg alkoholu tj. (0,79) 0,643 ml alkoholu

0,643ml --- 40%

x --- 100%

x = 1617,25ml =1,6l

2) Ile ziemniaków o zawartości 16% skrobi trzeba do wyprodukowania 10l 40% wódki??

10l wódki to 4l etanolu

4l etanolu* 0,79g/ml = 3,16kg etanolu

(C₆H₁₀O₅)_n 2C₂H₅OH

162g --- 92g

x --- 3,16kg

x = 5,56kg

5,56 --- 16%masy ziemniaków

x --- 100%

x = 34,7 kg ziemniaków

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

Zadanie:

Ile drożdży D₂₅ można uzyskać z 1kg melasy?

W melasie jest 50% sacharozy.

1kg melasy = 0,5kg sacharozy

w 342g sacharozy znajduje się 144g C z tego 96g C na biomasę, a 342g sacharozy 96g C na biomasę to z 0,5kg sacharozy 0,14g C na biomasę.

W biomasie 50% stanowi węgiel to 0,14*2=0,28kg s.m. (D₁₀₀ drożdży).

To w drożdżach mokrych D₂₅ stanowi 25% czyli otrzymamy 0,28kg*4=1,12kg 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 + xkJ

3x180 4x74 2x60 2x44 2x18

540 296 120 88 36

100% 55% 22% 16%

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

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

3. Wysokie wymagania co do środowiska

4. Powolny wzrost

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

Przykłady:

Propionibacterium shermanii

P. freudenreichii

P. pentozaceum

P. technicum

P. zeae

P. petersonii

P. jensenii

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

7. nadają pikantność serom dzięki kwasom propionowemu i octowemu.

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

3x90 2x74 60 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

180 88 2x44 2x2

100% 49% 49% 2%

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

2. CH₃COOH + 2O₂ 2CO₂ + 2H₂O 862Kj

NADOKSYDACJA - CAŁKOWITA MINERALIZACJA (PROCES NIEPORZĄDANY).

Metody produkcji octu:

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

2. 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.

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

4. 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 - 30ႰC.

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.

Są rożne źródła białka:

• Tradycyjne

• Rolnictwo

• Chów zwierząt

• rybołóstwo

• Pośrednie

• Rośliny oleiste

• liściaste

• Mikrobiologiczne

• Stosowane

• Drożdżownictwo

• Mikroflora żwacza (RUMINOCOCCUS, RUMINOBACTER, PIERWOTNIAKI)

• Perspektywiczne

• PSEUDOMONAS + PARAFINY (85% białka)

• DROZDZE + PARAFINY 1kg parafin = 1 kg drożdży

• Pleśnie

• Glony

• Grzyby wyższe

• Pierwotniaki

Wspólna cechą białek jest budowa:

Aminokwasy egzogenne:

1. Lizyna

2. Leucyna

3. Walina

4. Treomina

5. Pentyloalanina

6. Izoleucyna

7. Metionina

8. Tryptofan

Białko w żywności ma 2 funkcje:

• Właściwości odżywcze

• Właściwości reologiczne (białko funkcjonalne)

BIAŁKO ROŚLINNE

• Z roślin oleistych

• Z części zielonych roślin

Jakość : białko z liści pszenicy 5,7g lizyny / 16g AZOTU

Białko z ziarna pszenicy 2,5g lizyny / 16g AZOTU

Wydajność: z liści 750 - 2800kg bialka/ha/rok

Z ziarna 280kg bialka/ha/rok

1kg białka zwierzęcego = 7 - 8ok. białka roślinnego.

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 (ၾ0.5kg 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).

GLONY

Chlorella pyrenoidosa

Chlorella vulgaris

Chlorella ellipsoidea

Scenedesnuis acumidatus

Wydajność:

Ziemniaki 4t s.m. /ha

Glony 45t s.m. / ha

Grzyby wieloowocnikowe

Owocniki: 10% s.m. w tym 3% surowego białka (ok. 30% w s.m.) 4% węglowodanów, 0.4% tłuszczu, pozostałe - chityna, sole mineralne.

Grzybnia:

• Białka do 50% s.m.

• Szybkość wzrostu jak drożdży;

• Aminokwasy jak w białku zwierzęcym;

• Kwasy nukleinowe 1%;

• Dobre wykorzystanie podłoża;

• Wysoka zawartość odżywcza NPU (NET PROTEIN UTILIZATION) ok. 85%.

NPU = (zasymilowane białko / spożyte białko) * 100%

85 - proszek jajowy, suszony stek, grzybnia

75 - mączka śledziowa

70 - proszek mleczny

60 - śruta sojowa

55 - drożdże suszone z parafin

50 - drożdże suszone Sacharomyces

45 - drożdże Torula

40 - mączka mięsna

---