Wykład I

Mikrobiologia - (łac.micros - mały, bios - życie, logos - nauka) zajmuje się morfologią, budową komórek, fizjologią wewnątrzkomórkową, przemianami życiowymi, warunkami rozwoju.

Grzyby kapeluszowate też zaliczamy do mikroorganizmów.

Nie wszystkie mikroskopijne organizmy są mikroorganizmami.

Jak działają mikroorganizmy na środowisko?
Są to organizmy jednokomórkowe, ale przemiany maja podobne do organizmów wyższych.

MIEJSCE DROBNOUSTROJÓW W PRZYRODZIE

Różnice między grupami organizmów:

	Zwierzęta	Rośliny	drobnoustroje
Odżywianie	Heterotrofy	Autotrofy	+ -
Ściana komórkowa	-	+	+ -
Aktywny ruch	+	-	+ -

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.

INFORMACJA O WYSTĘPOWANIU CHORÓB I INNYCH ZJAWISK

Negatywne i pozytywne skutki działania mikroorganizmów:

• Chiny 4000 lat temu - ospa

• Babilonia, kodeks Eszmana - wścieklizna

• Grecja, Hipokrates - malaria i gruźlica

• Egipt 2000 lat p.n.e. - piwo

• Egipt 200 lat p.n.e. - wino

Mało jest chemicznych przyczyn psucia się żywności, głównie przez mikroorganizmy.

Obserwowano:

• Psucie się żywności, pasz

• Choroby zwierząt (wąglik)

• Odradzająca się żyzność gleby (regeneracja po upływie czasu).

Rozwój optyki

• 1235 - Roger Bacon - okulary

• 1590 - Jan i Zachariasz Jensen - mikroskop

• 1635 - 1703 - Robert Hooke zobaczył komórki roślinne (dość duże)

• 1632 - 1723 - Antoni van Leeuwenhock (ojciec mikrobiologii) w 1686 drobnoustroje

• 70 lata XIX w - Abbe i Zeiss - mikroskop optyczny o zdolności rozdzielczej 0,2ၭm

• 30 lata XX w - Rusk - mikroskop elektrodowy, duże powiększenie i duża rozdzielczość 0,0001ၭm

JEDNOSTKI MIARY W MIKROBIOLOGII

STARE		NOWE - obowiązujące
1ၭ (mikron)	10^-6m	1ၭm (mikrometr)
1ၭm (milimikron)	10^-9m	1nm (nanometr) - wirusy
1Ä (ANGSTREM)	10^-10m	10^-1nm

TWÓRCY MIKROBIOLOGII:

LUDWIG PASTEUR (1822 - 1895) - Francuz, chemik z wykształcenia (wykrył izomerię kwasów organicznych). Stworzył metodykę badań mikrobiologii. Opracował: metodę:

- wyjaławiania (pasteryzacja),

- czystych kultur (zbiór komórek jednego gatunku),

- zwalczania wąglika i szczepionkę przeciw wściekliźnie.

Wprowadził: sterylizację szkła w suszarkach i sterylizację pod ciśnieniem, nowe pożywki (podłoże do hodowli mikroorganizmów). Wykrył przyczynę ginięcia jedwabnika oraz zaprzeczył teorii samorództwa.

ROBERT KOCH (1843 - 1910) - wykrył prątki gruźlicy oraz wyizolował przecinkowca cholery. Zastosował żelatynę i agarową pożywkę. W 1905 otrzymał nagrodę Nobla.

JÓZEF LISTER (1827 - 1912) - odkażanie. Udowodnił, że należy odkażać rany.

DYMITR IWANOWSKI (1864 - 1920) - 1892 wirusy, wykrył wirusa.

FERDYNAND COHN - wykrył przetrwalniki, uczeń Pasteura.

JOHN TYNDALL (1820 - 1893) - tyndalizacja, czyli wyjaławianie podłoża.

GRAM - barwienie (ściany komórkowe bakterii barwi).

SERGIUSZ WINOGRADSKI (1856 - 1955)

ILIA MIECZNIKOW (1845 - 1916) - wpływ drobnoustrojów na organizm człowieka.

ALEKSANDER FLEMING - 13.02.1929 Wykład w Medicine Research Club, wykrył antybiotyki - penicylina. Zjawisko antybiozy czyli przeciwdziałania między różnymi mikroorganizmami.

Lata 50 XX wieku to odkrycie DNA i RNA

POLACY:

LEON CIEŃKOWSKI (1822 - 1887) - cukrownictwo, gęstnienie syropów, psucie się.

ADAM PRAŻMOWSKI (1853 - 1920) - bakterie brodawkowe w glebie.

Inni:

SYNIEWSKI - fermentacja

CHRZĄSZCZ - gorzelnictwo

JOSZT - enzymy w przemyśle spożywczym

WACŁAW DĄBROWSKI - SGGW - twórca katedry mikrobiologii na akademii rolniczej. Jego uczniem był EUGENIUSZ PIJANOWSKI.

MAJCHRZAK

PODZIAŁ MIKROBIOLOGII:

• PRAKTYCZNY:

1. Ogólna

2. Gleby

3. Przemysłowa (techniczna) - zastosowanie:

• W procesach fermentacyjnych (wytwarzanie różnych związków np. aminokwasów)

• Żywności (zapobieganie drobnoustrojów psujących żywność).

4. Lekarstwa

5. Weterynaryjna

6. Sanitarna (związana z higieną życia np. oczyszczanie ścieków).

7. Hydromikrobiologia

• ZE WZGLĘDU NA ORGANIZMY:

1. Wirusologia

2. Bakteriologia

3. Mikologia - nauka o grzybach

4. Protozoologia - pierwotniaki

5. Algologia - algi

WIELKOŚĆ KOMÓREK (śr nie widoczne w mikroskopie świetlnym 10 - 50nm):

WIRUSY 10 - 50nm

BAKTERIE KULISTE ჆0.5-1.0ၭm

PAŁECZKI ჆0.5-1.0ၭm, dł. 1 - 4ၭm

BAKTERIE SIARKOWE dł. do 100ၭm

DROŻDŻE 1 - 10ၭm

CIĘŻAR KOMÓRKI BAKTERII 5x10^-13 - 5x10^-12 g

CIĘŻAR KOMÓRKI DROŻDŻY 2x10^-11 - 5x10^-11 g

Populacje drobnoustrojów:

1g gleby 500x10⁶ komórek 0.5 miliarda

1g obornika 200x10⁶ komórek

1g sera 500x10⁶ komórek

1g masła 60x10⁶ komórek

1cm³ mleka zsiadłego 1000x10⁶ komórek miliard

1cm³ zalewy kiszonych ogórków 5000x10⁶ komórek

1cm³ zacieru gorzelniczego 350x10⁶ komórek

Stosunek powierzchni do objętości komórek drobnoustrojów:

Objętość komórki o średnicy ၪ=1ၭm

4/3ၰr³ = 4/3 x 3.141592 x 0.5³ = 0.52ၭm³

Objętość 1 MLD komórek 0.00052cm³

W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 0.52cm³

Powierzchnia komórki o średnicy ၪ=1ၭm

4ၰr² = 4 x 3.14 x 0.5² = 3.14ၭm²

Powierzchnia 1mld komórek 31.4cm²

W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 31400cm²

Gleba - 1ha (do głębokości 30cm) zawiera 3t drobnoustrojów o całkowitej powierzchni 1800ha.

Duży stosunek powierzchni do objętości dlatego duża efektywność działania.

INTENSYWNOŚĆ ODDYCHANIA ORGANIZMU

Ilość wydzielonego CO₂.

Mg/1g żywej masy/24 godz.

Korzeń jęczmienia 70

Korzeń pszenicy 240

Azotobacter 1270

Bacillus subtilis 13000 (największy 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.

GNOTOBIOLOGIA - nauka o życiu bez wpływu innych organizmów na ten badany organizm.

1cm³ śliny - 150mln drobnoustrojów

Drobnoustroje w jelicie grubym i cienkim 2-3 mld - 1cm³

Nie ma w pęcherzu i moczu (najbardziej jałowy płyn u zdrowego człowieka).

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 (ၭ²) do objętości (ၭ³) 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

Temperatura działa na mikroorganizmy skutecznie i natychmiast. Reguła van Hoffa mówi, że zmiana temperatury o 10Ⴐ zmniejsza lub zwiększa reakcje chemiczne 2 -3 krotnie. Katalizatory w organizmach żywych to enzymy.

W niskiej temperaturze kiedy woda zmienia stan skupienia reakcje w organizmach żywych przestają zachodzić. W wysokiej temperaturze następuje denaturacja białka ~ 40⁰.

Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (0⁰C) :

• minimalna - nie giną i nie mogą się rozmnażać.

• optymalna - najbardziej odpowiednia do rozmnażania i wzrostu. Dla różnych funkcji życiowych jest różna temperatura np. najszybszy wzrost 30Ⴐ.

• maksymalna - powyżej tej temperatury zostaje zahamowany wzrost drobnoustrojów.

Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (ႰC)

	Minimalna	Optymalna	Maksymalna
Psychrofile(zimnolubne)	0	10 - 15	30
Mezofile	15 - 25	25 - 37	40 - 55
Termofile	28 - 30	50 - 60	70 - 75

Drobnoustroje:

• stenotermiczne - mają bardzo wąski zakres tolerancji optymalnej temperatury. Drobnoustroje chorobotwórcze.

• eurytermiczne - maja szeroki zakres optymalnej temperatury wzrostu.

Psychotrofy są mikroorganizmami, które bez względu na optymalną temperaturę wzrostu wykazują wzrost w niskich temperaturach.

Najniższa temperatura rozmnażania -34ႰC (drożdże).

Bakterie - 20ႰC.

Minimalna temperatura wzrostu:

Gronkowce - od 6-7ႰC

Laseczka jadu kiełbasianego - 3-4ႰC.

LIOFILIZACJA - mrożenie, odparowywanie, aby zachować komórki w stanie jak najmniej zmienionym. Dla drobnoustrojów powolne zamrażanie jest niekorzystne, niszczy ich strukturę, korzystniejsze jest gwałtowne.

• PSYCHROFILE

Są to organizmy, które w temperaturze od 0ႰC do 7ႰC dają kolonie w ciągu 7 dni. Lubią zimno. Rozwijają się głównie na mięsie, rybach.

Szczepy psychrofilne w rodzajach:

• Pseudomonas

• Flarobacterium

• Alcaligenes

• Micrococcus

MEZOFILE - większość mikroorganizmów, które nas otaczają. Wszystkie chorobotwórcze to mezofile.

TERMOFILE - gorące źródła, w fermentujących kompostach, w zagrzewającym się oborniku. Termofile rozmnażają się bardzo szybko, czasem następuje samowyjałowienie, gdy wykorzystają „pożywienie”.

Szczepy termofilne w rodzajach:

• Bacillus

• Clostridium

• Actinomyces

• Lactobacillus

Drobnoustroje ciepłooporne - są szczególnie odporne na ciepło (nieskuteczna pasteryzacja). Robertson, Eckfort 1927 definicja. Optymalna temperatura 27ႰC - 30ႰC, 90% przeżywa w 63ႰC przez 30 minut.

STERYLIZACJA - (wyjałowienie) pozbawienie materiału lub sprzętów wszystkich (wegetatywnych lub przetrwalników) form drobnoustrojów.

Podatność drobnoustrojów na temperaturę:

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

TDT - thermal death time

D - decimal reduction time

Np. TDT Neisseria gonorrhoeae - w różnych temperaturach (rzeżączka)

50ႰC - kilka minut (ginie)

42ႰC - 5 godzin

41ႰC - 11 godzin

40ႰC - >30 godzin

PODŁOŻE:

• Zawartość wody w podłożu (im więcej wody tym łatwiej o wyjałowienie).

Frost Mc Campbell:

• a + 50% H₂O 56ႰC

• a + 25% H₂O 74ႰC - 80ႰC

• a + 18% H₂O 60ႰC - 90ႰC

• a + 6% H₂O 145ႰC

• a + 0% H₂O 160ႰC - 170ႰC

a - albumina

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

TDP E. coli (10 min) temp wyjałowienia:

• śmietanka 73ႰC

• mleko pełne 68ႰC

• mleko chude 65ႰC

• serwatka 63ႰC

• bulion 61ႰC

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.

Wpływ liczby przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM na TPT w 100ႰC

Liczba przetrwalników	TPT min.
72x10^9	240
1.64x10^9	125
32x10^6	110
65x10^4	85
16.4x10^3	50
328	40

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.

Wpływ wysokości temperatur na TDT przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM (60x10⁹ przetrwalników., pH 7)

Temperatura w ႰC	TPT, min
100	360
105	120
110	36
115	12
120	5

Wpływ ma także kwasowość środowiska.

Wpływ pH na D przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM przy 120ႰC

pH	D
4.0	0.128
5.0	0.260
7.0	0.515

WYJAŁAWIANIE:

• Wielkość opakowania wpływa na wyjaławianie drobnoustrojów.

• Konsystencja zawartości.

• Materiał opakowania.

• pH.

• temperatura

• ruch puszek konserwowych

• kształt puszki (płaski - by ciepło szybko się rozchodziło).

WYJAŁAWIANIE TERMICZNE:

• na mokro

• sterylizacja

• pasteryzacja

• tyndalizacja

• na sucho

• suszarki

• opalanie

• wyżarzanie

Nasycona para - przy skraplaniu wydziela ciepło kondensacji, nawilża podwyższając skuteczność.

Kurek odpowietrzający - aby cała atmosfera wypełniona parą, bez worków powietrznych będących dobrymi izolatorami ciepła.

Zależność temperatury pary nasyconej od ciśnienia:

Temperatura pary	Ciśnienie atmosferyczne
ႰC	Atmosfery	Kilopaskale
0	0.006	0.631
80	0.48	48.6
100	1.03	104.6
110	1.46	147.9
120	2.02	204.6
130	2.75	278.6

Para musi być nasycona (nie para sucha!), nie może być przegrzana. Temperatura spada, gdy para się skupia.

• Pasteryzacja - wyjaławianie poniżej 100ႰC. (żelatyna).

Rodzaje pasteryzacji:

• niska długotrwała (LTLT) 63ႰC - 65ႰC/30min.

• krótkotrwała (HTST) 71ႰC - 72ႰC/15sek.

• wysoka 80ႰC - 95ႰC/15 - 20sek. do kilku minut

• uperyzacja 130ႰC - 150ႰC/ułamki sekund, momentalna.

• Tyndalizacja - frakcjonowana pasteryzacja. Przy tyndalizacji pomiędzy pasteryzacjami przechowuje się surowiec w temperaturze optymalnej dla rozwoju mikroorganizmów.

Stosujemy: podłoże, materiał który w warunkach sterylizacji straciłby swoje właściwości np. wrażliwe witaminy. Podłoże żelatynowe, bo traci w wysokiej temperaturze właściwości żelujące.

• Opalanie

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

Ciśnienie osmotyczne:

Każda substancja rozpuszczalna w H₂O wywołuje ciśnienie osmotyczne, zależy ono od liczby cząsteczek. Jednomolowe substancje dają to samo ciśnienie osmotyczne.

Roztwór:

• hipotoniczny (plazmoptyza - pękanie pod wpływem napływu rozpuszczalnika)

Komórka środowisko zewn.

A → H₂O

a b

a > b

np. 3 atm 0 atm

• izotoniczny

H₂O

a b

a = b

• hipertoniczny (plazmoliza)

H₂O

a b

a < b

np. 3 atm 20 atm

Zdolność do wytwarzania ciśnienia molowego:

• 1 molowy roztwór (0ႰC) - 22.4 atm

• 1% roztwór sacharozy (342) - 0.7 atm

• 1% roztwór glukozy (180) - 1.2 amt

• 1% roztwór NaCl (58.5) - 6.1 atm

342 / 58.5 = 5.84 6.1 atm / 0.7 atm = 8.7

Ciśnienie osmotyczne Ⴙ masa cząsteczkowa.

Sól hydrolizuje na jony w wodzie i dlatego daje podwyższone ciśnienie osmotyczne.

Drobnoustroje osmofilne - lubią wysokie stężenia cukrów.

Osmofile - Saccharomyces rouxii, znoszą, rozmnażają się w wysokich temperaturach.

Cukrooporne - nie giną przy wysokim stężeniu cukru i ujawniają się po rozcieńczeniu.

Halofile - roztwory solne, odporne na wysokie stężenie NaCl. Przykłady:

Bacillus subtilis 15% NaCl,

bakterie z ryb morskich 25% NaCl,

Penicillium glaucum 19% NaCl,

Oospora nikitinskii - nasycony roztwór NaCl 34%.

Rozpuszczalność soli mniejsza od cukru ale daje większe ciśnienie osmotyczne.

Solooporne - nie rozmnażają się w dużych stężeniach soli ale czekają na sprzyjające warunki.

pH nie wpływa na działanie cisnienia osmotycznego.

Ciśnienie mechaniczne - drobnoustroje bardzo odporne na wysokie ciśnienie mechaniczne do 600atm, przypadki do 6000atm (ziarniaki Salmonella). Występują na dużych głębokościach w rowach oceanicznych.

Wysokie ciśnienie mechaniczne można stosować do utrwalania żywności. Żywność tak a nie traci swoich właściwości. Taka żywność jest bardzo droga. Jest to metoda ciśnieniowa w naczyniach elastycznych.

Dźwięki i ultradźwięki

Za pomocą ultradźwięków można niszczyć drobnoustroje. Przy pomocy ultradźwięków rozrywa się komórki - ścianę komórkową bez naruszenia struktur wewnętrznych.

Wewnątrz komórki mikroorganizmów rozpuszczone gazy, które pod wpływem ultradźwięków łączą się w bąbelki, podwyższają ciśnienie (kawitacja!!!).

Fale mają bardzo szeroki zakres.

PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE

• promieniowanie kosmiczne 0,0001nm

• promieniowanie ၧ 0,001 - 0,14nm

• promieniowanie X 0,006 - 400nm

• promienie ultrafioletowe 13,6 - 390nm

• światło słoneczne 0,14 - 10⁵nm

• promieniowanie widzialne 390 - 800nm

• promieniowane podczerwone 800 - 4x10⁵nm

• fale radiowe 0,1cm - 10,5km

• mikrofale - miedzy podczerwonymi i radiowymi

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 -80ႰC (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

1. Bakterie gnilne (wrażliwe) 6,0 - 6,5

2. Bakterie gnilne (mniej wrażliwe) 5,0

3. Bacillus Subtilis 5,5

4. Bakterie masłowe 4,2

5. Bakterie mlekowe 3,5

6. Drożdże 2,5

7. Pleśnie <2,5

pH może wpływać na zmiany metabolizmu komórki w organizmie.

WPŁYW pH NA METABOLIZM:

Drożdże z cukru tworzą w środowisku kwaśnym alkohol etylowy, a w środowisku alkalicznym glicerynę.

Bakterie masłowe (nie występują w maśle, wytwarzają kwas masłowy z cukrów) w środowisku kwaśnym tworzą aceton, butanol, a w środowisku alkalicznym kwas masłowy.

POTENCJAL OKSYDOREDUKCYJNY - (stopień utlenienia środowiska) zdolność przyjmowania lub oddawania elektronów przez układ, wyrażane w woltach lub miliwoltach

Potencjał oksydoredukcyjny - Eh (V).

-0,2	+0,2	+0,4
Bezwzględne beztlenowce, anaeroby obligatoryjne np. Clostridum butylicum	Względne beztlenowce, 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.

ALKOHOLE

• Środek dezynfekujący (alkohol etylowy).

• Wywołują denaturację białka, im dłuższy łańcuch tym skuteczniejszy.

• Jeżeli alkohol nierozpuszczalny w H₂O niestosowany jest do dezynfekcji.

• Dostępność i taniość alkoholu.

• Metanol - mniej skuteczny, propanol - drogi.

• Im wyższe stężenie tym większa skuteczność, ale najskuteczniejszy o C_p=70%, o wyższym stężeniu powoduje odwadnianie komórki i utrudnienie denaturacji. Nawet 70% nie działa na przetrwalniki bakterii.

• Z kwasem i jodem potęguje się działanie alkoholu - jodyna (roztwór jodu w alkoholu) działa na przetrwalniki, zapobiega tężcowi, zgorzela gazowa.

• Niektóre substancje osłabiają działanie alkoholi: formalina, fenol.

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:

Współczynnik aktywności środka odkażającego (dezynfekcja):

K = 1/t * log b/b_k

t - czas działania

b - początkowa liczba bakterii

b_t - liczba bakterii po czasie t działania środka

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 i własne metabolity:

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

• własne - 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.

Wzajemnie oddziaływania na siebie mikroorganizmów:

1. NEUTREALIZM - brak oddziaływania. Organizmy nie wpływają na siebie wzajemnie.

Gdy osobniki występują w danym środowisku mają różne wymagania, różne źródła pokarmu. Gdy zasoby pokarmowe są bardzo obfite i wystarczy ich dla wszystkich brak jest wtedy konkurencji lub w środowisku jest niewiele osobników.

2. KOMENSALIZM (WSPÓŁBIESIADNICTWO) - METABIOZA - dwóch partnerów obok siebie, jeden z partnerów czerpie korzyści z działalności drugiego, nie szkodząc mu, np. korzysta ze zbędnych substancji metabolicznych.

Metabioza - następstwo pokoleń, po jednych bakteriach drugie.

3. PROTOKOOPERACJA - proste współżycie, dwa organizmy żyją ze sobą pomagając sobie, nie musza jednak żyć razem. Np. 2 szczepy Rhisobium oddzielnie są bezbarwne, razem są barwne. Silniej ukwaszają jak są razem, synergizm oddziaływania.

4. SYMBIOZA (MUTUALIZM) - 2 organizmy nie mogą bez siebie żyć np.

• porosty: glony + grzyby

• glony asymilują CO₂ z powietrza

• grzyby - rozkładanie podłoża dostarczając soli nieorganicznych dla całego układu, korzystają z cukrów tworzonych prze glony.

• między mikroorganizmami (glony + grzyby)

• mikroorganizmy (mikrosymbiont) მ rośliny wyższe (makrosymbiont)

• mikoryza - grzyby + drzewa

• mikroorganizmy მ zwierzęta

endosymbioza - człowiek, drobnoustroje w przewodzie pokarmowym trawią to co niestrawione, wytwarzają witaminy których symbionty nie wytwarzają i zajmują miejsce drobnoustrojów chorobotwórczych dla których są konkurencją.

Zwierzęta przeżuwające - kultury mikroorganizmów w żołądku trawiące pokarm.

egzosymbioza - organizm zwierzęcy w symbiozie z mikroorganizmem żyjącym na zewnątrz. Np. mrówki z rodzaju ATTA w symbiozie z grzybami tną liście tworząc stertę kompostową zaszczepioną grzybami, rosnące grzyby są pokarmem. Mrówki przenoszą zarodniki do nowego gniazda.

5. WSPÓŁZAWODNICTWO (KONKURENCJA)

• Międzygatunkowe - Escherichia coli z przewodu pokarmowego hamuje rozwój bakterii chorobotwórczych.

• wewnątrzgatunkowe (mutanty) - o wodę, pożywienie, światło, przestrzeń. W środowisku antybiotyk niszczący populację, to nieliczne będą odporne i wyprą pozostałe.

6. AMENSALIZM (TOKSYNY)

• Nieorganiczne: H₂O₂, NH₃, NO₂, CO₂, O_2,, H₂S

• Organiczne

• słabe: kwasy tłuszczowe, alkohole (muszą być duże stężenia aby działały).

• silne: antybiotyki, bakteriocyny (wytwarzane przez szczepy bakterii ale w odróżnieniu od antybiotyków oddziaływają na blisko spokrewnione z producentem szczepem bakterii nawet tego samego gatunku).

Drożdże killerowe - niszczą inne drożdże z innych szczepów.

7. PASOŻYTNICTWO - pasożyt żywi się komórkami, tkankami, płynami ustrojowymi żywiciela.

• Fakultatywne - może ale nie musi być pasożytem np. Salmonella.

• Obligatoryjne - musi mieć żywiciela aby przeżyć - wirusy np. prątki trądu, gruźlicy.

• Nadpasożytnictwo - pasożyt żyje na pasożycie np. bakterie pasożytnicze na pasożytach wirusa. Może być nawet 4-etapowe pasożytnictwo.

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

8. DRAPIEŻNICTWO - DRAPIEŻCA + OFIARA

Np. grzyby pożerają nicienie.

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 SIARKI

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 ၾ 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 ၾ 78% N tj. 3,9x10¹⁵ t N₂

4,0x10⁹ t NO₂

• W oceanach 2,2x10¹³ t N₂

9,2x10¹¹ t 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.

BAKTERIE NIESYMBIOTYCZNE: (WIĄŻĄCE AZOT)

Beztlenowce:

Clostridium pasteurianus

Clostridium saccharobutyricum

Clostridium felsineum

Clostridium pectinoucrum

Chlorobacterium

Tlenowce:

Azotobacter chroococcum

Azotobacter agilis

Azotobacter indicum

Azotobacter vinelandii

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

Chemoautotrofy - z utleniania związków chemicznych czerpią energię.

NITRYFIKACJA

1. NH₄⁺ +
   O₂ → 2H⁺ + H₂O + NO₂ + 66kcal (270.6kJ)

Nitrosomonas europea

Nitrococcus sp (amerykański) 1 CO₂ - 35NH₃

2. NO₂^- +
   O₂ → NO₃^- + 17.5 kcal (71.7kJ)

Nitrobacter Winogradski

Nitrobacter Agilis 1 CO₂ - 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 MYCOTA, FUNGI (GRZYBY)

KLASY:

1. Chytrydiomycetes - strączkowce

2. Oomycetes - lęgniowce

3. Zygomycetes - sprzężaki

4. Hyphochytriomycetes - strzępkowce

5. Trichomycetes - włosowce

6. Ascomycetes - workowce

7. Basidiomycetes - podstawczaki

8. Deuteromycetes lub Fungi imperfelti - grzyby niedoskonale

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

	PROCARYOTA (bakterie, sinice)	EUCARYOTA (grzyby, rośliny)
Typowa ၪ komórki	1	10 (u roślin 100)
Błona jądrowa	-	Dwuwarstwowa
Liczba chromosomów	1	>1
Reticulum enoloplazm	-	Występuje
Mitochondria	-	Występuje
Chloroplasty	-	Mogą występować
Wodniczki	Rzadko	Powszechnie
mureina	Występuje	rzadko

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 ၭm, 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

• Rozmnażanie

• 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: Ⴓ 1 forma rozmnażania giną w temperaturze < 100ႰC, z jedenj komórki wiele zarodników, z jednego zarodnika wiele komórek.

• Przetrwalniki: zwykle 1 forma przetrwania odporne na temperaturę > 100ႰC, 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 25ႰC - 28ႰC

Niektóre szczepy - 34ႰC

Maksymalnie około 40ႰC

W przemyśle stosowane są termofilne rosnące w optymalnej temperaturze około 36ႰC, 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

• ၢ - 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.

Drożdże:

• 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 zwierzęca

• tłuszcz 2 -3%

• hemiceluloza 8 - 9%

• popiół 10% w tym:

• P₂O₅ 52%

• K₂O 35%

• MgO 0.4%

• CaO 1.5%

Witaminy w drożdżach (mg / 100g)'

	PIWOWARSKIE	PIEKARSKIE
B1	24	3,5
B2 RYBOFLAMINA	1,5	2,5 - 3,8
B6	3,0 - 7,5	-
B12	-	-
Niacyna	10 - 100
Kw foliowy	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 - ၢ - 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

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 50ၭm / 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 ၢ - 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 (kwas pirydyno - 2, 6 -dwukarboksylowy)

HOOC COOH (15% s.m. przetrwalnika) - występuje w postaci soli

wapniowej.

N

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.

RIKETSJE (RICKETTSIALES) - DR. H.T.RICKETTS (1871 - 1910)

RICKETTSIA PROWAZEKI - DUR PLAMISTY (G-, ziarniaki lub krótkie pałeczki, 0,5-1μm, ściana komórkowa z mureiny, rozmnażanie przez podział, bezwzględne pasożyty, czyli występują tylko na żywym gospodarzu, a nie na martwym lub pożywce).

COXIELLA BURNETII - GORĄCZKA Q (QUEENSLAND LUB QUERY) - przenoszona przez mleko.

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.

SYSTEMATYKA BAKTERII:

-nomenklatura binarna (nazwa rodzajowa i gatunkowa)

ORGANIZM		STOPIEN HOMOLOGII DNA (%)
ESCHERICHIA COLI		100
SALMONELLA TYPHIMURIUM		71
AEROBACTER AEROGENES		51
PROTEUS VULGARIS		13
SERRATIA MARCESCENS		7
PSEUDOMONAS AERUGINOSA		1
BACILLUS SUBTILIS		1
MAŁPA RHESUS		100
CZŁOWIEK		76
SZYMPANS		76
MAŁPA SOWIA		68
MYSZ		27
KURA		11
ŁOŚ		5
ESHERICHIA COLI		0

GRUPY SYSTEMATYCZNE (TAKSONY)

KRÓLESTWO REGNUM

GROMADA DIVISO

KLASA GLASSIS

RZĄD ORDO

RODZINA FAMILIA

RODZAJ GENUS

GATUNEK SPECIES

Systematyka Sztuma pomijała powiązania organizmów ale łączyła gatunki w grupy charakteryzujące się podobnymi cechami.

U organizmów wyższych gatunek tworzą te, które krzyżują się i dają potomstwo płodne.

Linneusz (Carol von Linne) 1735 - nomenklatura binarna.

WIRUSY:

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

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

3. żywność przenosi wirusa ze środowiska na człowieka.

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

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

6. Nie maja możliwości samodzielnego rozmnażania i odżywiania;

7. Nie mają enzymów;

8. Śladowe ilości enzymów do atakowania żywych organizmów;

9. Informacja genetyczna zawarta w postaci kwasów nukleinowych.

1892 - Iwanowski, Beijerinck - stwierdzili skutki występowania wirusów, chociaż o tym nie wiedzieli.

1898 - Loffler, Frosch

1915 - Twost, D'herelle

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:

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

2. 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:

1. 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.

2. 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 პ 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).

• CAMPYLOBACTER

• Campylobacter jejuni

• Campylobacter coli

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

Rodzina I - PSEUDOMONADACEAE

• Rodzaj I - PSEUDOMONAS

• Rodzaj II - XANTHOMONAS

Rodzina II - AZOTOBACTERIACEAE

• Rodzaj I - AZOTOBACTER

Rodzina III - RHIZOBIACEAE

• Rodzaj I - RHIZOBIUM

Rodzina IV - HALOBACTERIACEAE

• Rodzaj I - HALOBACTERIUM

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:

• I 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

SHIGELLA - choroba brudnej wody.

• S. SHIGAE

• S. FLEXNERI

• S. BOYDII

• S. SONNEI

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 II - Vibrionaceae

Rodzaj - Vibrio

Gatunek: V. cholerae - przecinkowiec cholery, występuje w wodach słodkich, słonych, na zwierzętach morskich.

Rodzaj IV - Photobacterium

Rodzaj V - Lucibacterium

Rodzaje o niepewnej przynależności:

Rodzaj: Flarobacterium

Część 12 autochemotrofowe pałeczki

Rodzaj I - Nitrobacteriaceae

Rodzaj II - Nitrobacter

Rodzaj III - Nitrococcus

Część 13 bakterie wytwarzające nefon (oczyszczanie ścieków)

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 60Ⴐ/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:

• Pałeczki

• TLENOWCE - BACILLUS (kat. +)!!!

• MIKROAEROFILE - kat (-) - SPOROLACTOBACILLUS

• BEZTLENOWCE

• nie red. S⁺⁶ႮS^-2 - CLOSTRIDIUM - nie wytwarza KATALAZY

• red. S⁺⁶ႮS^-2 - DESULFOTOMACULUM

• KULISTE (pakiety) - SPOROSARCINA

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. SEPTICUM

• SILNE PROTEOLITY: -

• CL. SPOROGENES

• CL. BIFERMENTANS

• CL. HISTOLYTICUM

• 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.

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

W PRODUKTACH ZWIERZĘCYCH:

• L. BULGARICUS

• L. JOGURTI

• L. CAUCASICUS

• L. HELVETICUS

• L. ACIDOPHILUS

• L. THERMOPHILUS (50-62⁰C)

W PRODUKTACH ROŚLINNYCH:

• L. DELBRUCKII - stosowane do hodowli drożdży.

• L. LEICHMANII - szkodliwe, w drożdżach.

• L. SALIVARIUS - w kale kurcząt i chomików.

2. STREPTOBACTERIUM - HOMOFERMENTATYWNE - rosną poniżej 15ႰC

• L. CASEI - dojrzewanie serów.

• L. PLANTARUM - zwiększa jakość kiszonek.

3. 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 -30ႰC, 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.

Grupa XVII promieniowce i pokrewne organizmy

Rodzaj I CORYNEBACTERIUM - nieruchliwe. G(+), kat(+), tlenowce lub względne beztlenowce, bakterie chorobotwórcze.

GATUNEK:

C. DIPHTERAE - dyfterioza - błonnica, kiedyś częsta choroba małych dzieci.

DI - PER - TE

DIPHTERIA - PERTUSSIS - TETANI

BŁONICA - KRZTUSIEC - TĘŻEC

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

Grupa XVIII RIKETSJE - bezwzględne pasożyty.

Rodzaj RICKETTSIA

Rodzaj COXIELLA - wskaźnik zakażenie mleka w Australii.

FIZJOLOGIA DROBNOUSTROJÓW

• odżywianie

• wzrost

• rozmnażanie

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.

FOTOSYNTEZA

	rośliny	Bakterie
Światło	+	+
CO2	+	+
Tlen	+	-
Związki zredukowane	-	+

Mikroorganizmy są w stanie rozłożyć prawie każdą substancję, chociaż nie wszystkie mogą być wchłonięte przez błonę cytoplazmatyczną.

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 - wchłanianie przez się ściany komórkowej razem z substancją odżywczą, następnie trawienie i wchłonięcie.

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.

Drożdże piekarskie - małe nakłady, duża biomasa.

Utlenianie:

• Pełne - CO₂ + H₂O

• 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.

Równanie wzrostu wykładniczego

N = N₀ *2^{n - liczba pokoleń (podziałów)}

g - czas generacji

= a liczba podziału w jednostce czasu

wzrost logarytmiczny

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.

KRZYWA DIANKSJI

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:

Zmienność może być:

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.

2. 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:

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

2. 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.

Skład podłoża powinien odpowiadać składowi chemicznemu organizmu.

Skład chemiczny drobnoustrojów:

	BAKTERIE	DROŻDŻE	PLEŚNIE	GRZYBY WYŻSZE
H2O	85	75	84 - 88	90
w s.m.
C	50 - 52	48 - 54	45 - 60	50
N	8 - 13	9,5	1,5 - 7	-
POPIÓŁ	10	5 - 11	2 - 7	-
w popiele
P2O5	10 - 55	42 - 54	45 - 60
K2O	4 - 25	26 - 38	8 - 39
SO3	1 - 8	0,3 - 0,6	2
Fe2O3	8	0,5 - 0,7	6

Zawartość węglowodanów, białek i tłuszczów w mikroorganizmach:

	WĘGLOWODANY	BIAŁKA	TŁUSZCZE
BAKTERIE	12 - 18	12 - 87	1 - 3 (wyjątkowo 50)
DROŻDŻE	25 - 60	32 - 60	1 - 3 (wyjątkowo 30)
PLEŚNIE	8 - 40	14 -52	-
WIRUSY:
ROŚLINNE	-	95 + 5 RNA	-
ZWIERZECE	10	60 + 1 RNA	20 - 30
BAKTERYJNE	-	50 + 50 DNA	-
GLONY	-	50 - 80	50 - 20
GLONY WYŻSZE	-	35 - 50	-

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 ၢ - hydroksymaslowego; u promieniowców - woski (estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi).

ZADANIA MIKROBIOLOGII TECHNICZNEJ:

MIKROBOLOGOA TECHNICZNA:

• Utrwalanie żywności (mikrobiologia żywności) - ma na celu uszlachetnienie żywności (podnoszenie jakości).

• fermentacje

• biosyntezy

• produkcja biomasy

Żywność ma dogodny skład chemiczny i pH dla człowieka i drobnoustrojów.

Żywność dzielimy na:

• żywność pochodzenia zwierzęcego (mięso, jaja, mleko)

• żywność pochodzenia roślinnego (okopowe - buraki, warzywa, owoce, przyprawy).

Zabezpieczenia przed zepsuciem wg Nikitińskiego:

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

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

3. 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).

Parametry wpływające na psucie się żywności:

1. związane z rodzajem i chemiczną budową żywności:

1. zawartość wody;

2. kwasowość;

3. wilgotność;

4. potencjał oksydoredukcyjny;

5. zawartość substancji odżywczych;

6. zawartość składników przeciwbakteryjnych;

7. struktura biologiczna żywności;

2. parametry związane z właściwościami otoczenia

1. temperatura przechowywania

2. wilgotność względna otoczenia

3. obecność i stężenie gazów w otoczeniu.

przybliżone pH produktów spożywczych:

WARZYWA:

• fasola 4,6 - 6,5

• kapusta 5,4 - 6

• marchew 5

• kalafiory 5,6

• sałata 6

• cebula 5,3 - 5,8

• pietruszka 5,7 - 6

• ziemniaki 5,3 - 5,6

• pomidory 4,2 - 4,3

• rabarbar 3,1 - 3,4

• melony 6,3 - 6,7

OWOCE:

• jabłka 2,9 - 3,3

• śliwki 2,8 - 4,6

• winogrona 3,4 - 4,5

MIĘSO:

• wołowina 6

• szynka 6

RYBY: 6,6 - 6,8

PRODUKTY MLECZARSKIE:

• masło 6,2 - 6,4

• mleko 6,3 - 6,8

• sery 4,9 - 5,9

Aktywność wody




P - prężność pary roztworu

P₀ - prężność pary rozpuszczalnika (wody)

N₁ - liczba moli rozpuszczalnika (wody)

N₂ - liczba moli substancji rozpuszczonej

1 molowy roztwór sacharozy ma a_w = 0,9806 w 25⁰C

1 molowy NaCl ma a_w = 0,9669

MINIMALNE AKTYWNOŚCI WODY WZROSTU WYBRANYCH DROBNOUSTROJÓW

1. bakteria 0,91

2. drożdże 0,88

3. pleśnie 0,80

4. bakterie holofilne 0,75

5. bakterie kserofilne - 0,65

6. drożdże osmofilne 0,60

BACILLUS SUBTILIS 0,95

CLOSTRIDIUM BOTULINUM 0,95

AEROBACTER AEROGENES 0,95

ACHROMOBACTER 0,96

ESCHERICHIA COLI 0,96


Warunki tlenowe 0,86


STAPHYLOCOCCUS AUREUS

Warunki beztlenowe 0,90

SACCHAROMYCES ROUXII 0,62

W preparatach probiotycznych próbuje się zastosować dodatki enzymów. Są to zwykle kompozycje różnych mikroorganizmów. W ostatnich latach próbuje się badania w celu otrzymania szczepów o niespodziewanych cechach. Np. wykorzystanie właściwości amylolitycznych. Sa to szczepy S. cerevisiae - o właściwościach amylolitycznych. Niektóre inne są stosowane do kiszenia pasz (w ziemniaku prawie sama skrobia).

Kwaszące - obok bakterii mlekowych są tu bakterie propionowe. W produkcji serów twardych, dojrzewanie. Z cukrów powstaje kwas propionowy, bursztynowy, masłowy, octowy i CO₂.

Masłowe - cukry dają kwas masłowy i troszkę octowego.

Bakterie octowe - CH₃COOH daje kwas octowy (przyprawa).

Są tu też pleśnie, które cukry → do kwasu cytrynowego. Głównie mutanty: Aspergillus niger, Penicillium.

Drobnoustroje sacharolityczne:

• rozkładają cukry (od skrobi, celulozy do 2-cukrów - sacharoza, maltoza).

• Wszystkie są interesujące.

• Inwertaza - sacharozę rozkłada na cukier inwertowy, równe ilości sacharozy i fruktozy. SACCHAROMYCES CEREVISIAE.

• Amylaza - rozkłada skrobię:

• BACILLUS SUBTILIS,

• B. DIASTATICUS

• B. LICHENIFORMIS,

• CLOSTRIDIUM BUTYRICUM,

• PROPIONIBACTERIUM TECHNICUM,

• ASPERGILLUS NIGER,

• A. ORYZAE

• MUCOR

• RHIZOPUS

Laktaza - katalizuje rozkład laktozy do galaktozy - przez Saccharomyces głównie.

Maltaza - do 2 cząsteczek ,maltozy.

Amylazy - produkcja na skalę światową przez firmy duńskie, japońskie. Słodu zbóż już się nigdzie nie stosuje do produkcji np. alkoholu, tylko preparat enzymatyczny. Produkcja przy udziale mikroorganizmów!!!.

Celulazy:

BACILLUS CELLULOSE,

B. DISSOLVENS

CLOSTRIDIUM, THERMOCELLUM

TRICHOTHECIUM

Celulozy - jest ich bardzo dużo (siano, drewno). Proces ich rozkładu nie jest jeszcze perfekcyjny. Nakład energii jest większy niż uzyskanie energii.

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

---