Индустриска употреба на микроорганизми. Примена на микроорганизми во медицината, земјоделството; придобивките од пробиотиците

Практична употреба на бактерии во производството на храна

Меѓу бактериите, бактериите на млечна киселина од родот Лактобацил, стрептококпри прием на ферментирани млечни производи. Коките имаат тркалезна, овална форма со дијаметар од 0,5-1,5 микрони, распоредени во парови или во синџири со различни должини. Големините на бактерии во облик на прачка или обединети во синџири.

Стрептокок на млечна киселина Streptococcus lactisима клетки поврзани во парови или кратки синџири, го коагулира млекото за 10-12 часа, некои раси го формираат антибиотикот нисин.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

Кремаст стрептокок S. cremorisформира долги синџири од сферични ќелии, неактивна киселина, која се користи за ферментирање на кремот во производството на павлака.

Ацидофилен бацил Lactobacillus acidophilusформираат долги синџири на клетки во облик на прачка; кога се ферментираат, тие акумулираат до 2,2% млечна киселина и антибиотски супстанции кои се активни против патогени на цревни заболувања. Врз основа на нив, се подготвуваат медицински биолошки производи за превенција и третман на гастроинтестинални заболувања кај фармските животни.

Стапчиња од млечна киселина L. plantatumимаат клетки поврзани во парови или во синџири. Средства за ферментација при ферментација на зеленчук и силување на добиточната храна. L. brevisферментира шеќери при кисење зелка и краставици, формирајќи киселини, етанол, CO 2.

Грам+ прачки од родот без спори, неподвижни Пропионибактеријасемејства Propionibacteriaceae– предизвикувачки агенси на ферментација на пропионска киселина, предизвикуваат конверзија на шеќер или млечна киселина и нејзините соли во пропионска и оцетна киселина.

3C 6 H 12 O 6 → 4CH 3 CH 2 COOH + 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 2H 2 O

Ферментацијата на пропионска киселина е во основата на созревањето на сиреното сиренце. Некои видови бактерии на пропионска киселина се користат за производство на витамин Б12.

Бактерии од семејството кои формираат спори Bacilloceaeна некој начин Клостридиумсе предизвикувачки агенси на ферментација на маслен киселина, претворајќи ги шеќерите во маслен киселина

C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2)COOH + 2CO 2 + 2H 2

Бутирна киселина

Живеалишта– почва, тињави седименти на водни тела, акумулации на органски остатоци што се распаѓаат, прехранбени производи.

Тие се користат за производство на маслен киселина, која има непријатен мирис, за разлика од нејзините естри:

Метил етер - мирис на јаболко;

Етил - круша;

Амил - ананас.

Тие се користат како ароматични средства.

Бактериите на бутерната киселина можат да предизвикаат расипување на прехранбените суровини и производи: отекување на сирењата, расипување на млеко и путер, бомбардирање на конзервирана храна, смрт на компири и зеленчук. Добиената маслена киселина дава остар граничен вкус и остар непријатен мирис.

Бактерии на оцетна киселина – Грам прачки без спори со поларни знамиња, припаѓаат на родот Глуконобактерија (Ацетомонас); формираат оцетна киселина од етанол

CH 3 CH 2 OH + O 2 → CH 3 COOH + H 2 O

Стапчиња на видови Ацетобактерија– перитрици, способни да оксидираат оцетна киселина до CO 2 и H 2 O.

Бактериите на оцетна киселина се карактеризираат со варијабилност во формата; под неповолни услови тие имаат форма на дебели, долги нишки, понекогаш отечени. Бактериите на оцетна киселина се широко распространети на површината на растенијата, нивните плодови и во киселиот зеленчук.

Процесот на оксидација на етанол до оцетна киселина е основа за производство на оцет. Спонтаниот развој на бактериите на оцетна киселина во виното, пивото, квасот доведува до нивно расипување - киселење, заматување. Овие бактерии формираат суви збрчкани филмови, острови или прстен во близина на ѕидовите на садот на површината на течностите.

Вообичаен вид на штета е гниење е процес на длабоко распаѓање на протеинските материи од микроорганизми.Најактивните предизвикувачки агенси на гнилостните процеси се бактериите.

Стап од сено и компирBacillus subtilis - аеробна грам+ прачка за формирање спори. Спорите се отпорни на топлина, овални. Клетките се чувствителни на кисела средина и висока содржина на NaCl.

Род на бактерииПсевдомонус – аеробни подвижни прачки со поларни флагели, не формираат спори, грам-. Некои видови синтетизираат пигменти, тие се нарекуваат флуоресцентни псевдомони, некои се отпорни на студ и предизвикуваат расипување на протеинските производи во фрижидерите. Патогени на бактериоза на култивирани растенија.

Прачки од родот што формираат спори Клостридиумразградуваат протеини со формирање на големи количини гас NH 3, H 2 S, киселина, особено опасна за конзервирана храна. Тешкото труење со храна е предизвикано од отров од големи подвижни грам+ прачки Clostridium botulinum. Спорите даваат изглед на рекет. Егзотоксинот на овие бактерии влијае на централниот нервен и кардиоваскуларниот систем (знаци: оштетување на видот, оштетување на говорот, парализа, респираторна инсуфициенција).

Бактериите кои нитрифицираат, денитрификуваат и го фиксираат азот играат голема улога во формирањето на почвата. Тоа се главно клетки кои не формираат спори. Се одгледуваат во вештачки услови и се нанесуваат во вид на почвени ѓубрива.

Бактериите се користат во производството на хидролитички ензими и амино киселини за производство на храна.

Меѓу бактериите, особено е неопходно да се истакнат предизвикувачите на инфекции со храна и труење со храна. Инфекциите кои се пренесуваат преку храна се предизвикани од патогени бактерии присутни во храната и водата. Цревни инфекции – колера – колера вирион;

Бактериите се најстариот организам на земјата, а воедно и наједноставниот по својата структура. Се состои од само една клетка, која може да се види и проучува само под микроскоп. Карактеристична карактеристика на бактериите е отсуството на јадро, поради што бактериите се класифицирани како прокариоти.

Некои видови формираат мали групи на клетки; таквите кластери може да бидат опкружени со капсула (случај). Големината, обликот и бојата на бактеријата се многу зависни од околината.

Бактериите по својата форма се разликуваат во форма на прачка (бацил), сферични (коки) и згрчени (спирила). Има и модифицирани - кубни, Ц-облик, ѕвезда. Нивните големини се движат од 1 до 10 микрони. Одредени видови бактерии можат активно да се движат со помош на флагели. Последните понекогаш се двојно поголеми од самата бактерија.

Видови форми на бактерии

За да се движат, бактериите користат флагели, чиј број варира - една, пар или сноп флагели. Локацијата на флагелите исто така може да биде различна - на едната страна од клетката, на страните или рамномерно распоредена низ целата рамнина. Исто така, еден од методите на движење се смета за лизгање благодарение на слузта со која е покриен прокариотот. Повеќето имаат вакуоли во цитоплазмата. Прилагодувањето на капацитетот на гасот на вакуолите им помага да се движат нагоре или надолу во течноста, како и да се движат низ воздушните канали на почвата.

Научниците открија повеќе од 10 илјади видови бактерии, но според научните истражувачи, во светот има повеќе од милион видови. Општите карактеристики на бактериите овозможуваат да се одреди нивната улога во биосферата, како и да се проучи структурата, видовите и класификацијата на бактериското царство.

Живеалишта

Едноставноста на структурата и брзината на прилагодување кон условите на животната средина им помогнаа на бактериите да се шират низ широк опсег на нашата планета. Тие постојат насекаде: вода, почва, воздух, живи организми - сето тоа е најприфатливото живеалиште за прокариотите.

Бактериите беа пронајдени и на јужниот пол и во гејзерите. Тие се наоѓаат на дното на океанот, како и во горните слоеви на воздушната обвивка на Земјата. Бактериите живеат насекаде, но нивниот број зависи од поволните услови. На пример, голем број бактериски видови живеат во отворени водни тела, како и во почвата.

Структурни карактеристики

Бактериска клетка се одликува не само со фактот дека нема јадро, туку и со отсуство на митохондрии и пластиди. ДНК на овој прокариот се наоѓа во посебна нуклеарна зона и има изглед на нуклеоид затворен во прстен. Кај бактериите, клеточната структура се состои од клеточен ѕид, капсула, мембрана слична на капсула, флагели, пили и цитоплазматска мембрана. Внатрешната структура е формирана од цитоплазма, гранули, мезозоми, рибозоми, плазмиди, инклузии и нуклеоиди.

Клеточниот ѕид на бактеријата ја врши функцијата на одбрана и поддршка. Супстанциите можат слободно да течат низ него поради пропустливоста. Оваа обвивка содржи пектин и хемицелулоза. Некои бактерии лачат специјална слуз што може да помогне да се заштити од сушење. Слузта формира капсула - полисахарид во хемиски состав. Во оваа форма, бактеријата може да толерира дури и многу високи температури. Исто така врши и други функции, како што е адхезија на која било површина.

На површината на бактериската клетка има тенки протеински влакна наречени пили. Може да има голем број од нив. Пили помага на клетката да помине на генетски материјал и исто така обезбедува адхезија на други клетки.

Под рамнината на ѕидот има трислојна цитоплазматска мембрана. Го гарантира транспортот на супстанции и исто така игра значајна улога во формирањето на спори.

Цитоплазмата на бактериите е 75 проценти направена од вода. Состав на цитоплазмата:

  • Риби;
  • мезозоми;
  • амино киселини;
  • ензими;
  • пигменти;
  • шеќер;
  • гранули и подмножества;
  • нуклеоид.

Метаболизмот кај прокариотите е можен и со и без учество на кислород. Повеќето од нив се хранат со готови хранливи материи од органско потекло. Многу малку видови се способни да синтетизираат органски материи од неоргански. Тоа се сино-зелени бактерии и цијанобактерии, кои одиграле значајна улога во формирањето на атмосферата и нејзината заситеност со кислород.

Репродукција

Во услови поволни за размножување, се изведува со пупки или вегетативно. Асексуалната репродукција се јавува во следнава секвенца:

  1. Бактериската клетка го достигнува својот максимален волумен и го содржи потребното снабдување со хранливи материи.
  2. Клетката се издолжува и во средината се појавува септум.
  3. Нуклеотидната делба се случува внатре во клетката.
  4. Главната и одвоената ДНК се разминуваат.
  5. Клетката се дели на половина.
  6. Резидуално формирање на ќерки клетки.

Со овој метод на репродукција нема размена на генетски информации, па сите ќерки ќе бидат точна копија на мајката.

Поинтересен е процесот на размножување на бактериите под неповолни услови. Научниците дознале за способноста за сексуална репродукција на бактерии релативно неодамна - во 1946 година. Бактериите немаат поделба на женски и репродуктивни клетки. Но, нивната ДНК е хетерогена. Кога две такви клетки ќе се приближат една до друга, тие формираат канал за пренос на ДНК, и доаѓа до размена на места - рекомбинација. Процесот е прилично долг, чиј резултат се две сосема нови поединци.

Повеќето бактерии се многу тешко да се видат под микроскоп бидејќи немаат своја боја. Неколку сорти се со виолетова или зелена боја поради нивната содржина на бактериохлорофил и бактериопурпурин. Иако ако погледнеме некои колонии на бактерии, станува јасно дека тие испуштаат обоени материи во нивната околина и добиваат светла боја. Со цел подетално да се проучат прокариотите, тие се обоени.


Класификација

Класификацијата на бактериите може да се заснова на индикатори како што се:

  • Форма
  • начин на патување;
  • метод на добивање енергија;
  • отпадни производи;
  • степен на опасност.

Симбионти на бактерииживеат во заедница со други организми.

Бактерии сапрофитиживеат на веќе мртви организми, производи и органски отпад. Тие ги промовираат процесите на гниење и ферментација.

Распаѓањето ја чисти природата од трупови и друг органски отпад. Без процесот на распаѓање не би постоел циклус на супстанции во природата. Значи, каква е улогата на бактериите во циклусот на супстанции?

Гнили бактерии се помошник во процесот на разградување на протеинските соединенија, како и мастите и другите соединенија кои содржат азот. Откако ќе извршат сложена хемиска реакција, тие ги кршат врските помеѓу молекулите на органските организми и ги заробуваат протеинските молекули и амино киселините. Кога се распаѓаат, молекулите ослободуваат амонијак, водород сулфид и други штетни материи. Тие се отровни и можат да предизвикаат труење кај луѓето и животните.

Гнили бактерии брзо се размножуваат во услови поволни за нив. Бидејќи ова не се само корисни бактерии, туку и штетни, за да се спречи предвремено гниење на производите, луѓето научија да ги обработуваат: сушење, мариноване, солење, пушење. Сите овие методи на лекување ги убиваат бактериите и го спречуваат нивното размножување.

Бактериите на ферментација со помош на ензими се способни да ги разградат јаглехидратите. Луѓето ја забележале оваа способност уште во античко време и сè уште користат такви бактерии за да направат производи од млечна киселина, оцети и други прехранбени производи.

Бактериите, кои работат заедно со други организми, вршат многу важна хемиска работа. Многу е важно да се знае какви видови бактерии постојат и каква корист или штета и носат на природата.

Значењето во природата и за луѓето

Големото значење на многу видови бактерии (во процесите на распаѓање и разни видови на ферментација) е веќе забележано погоре, т.е. исполнување на санитарната улога на Земјата.

Бактериите исто така играат огромна улога во циклусот на јаглерод, кислород, водород, азот, фосфор, сулфур, калциум и други елементи. Многу видови бактерии придонесуваат за активно фиксирање на атмосферскиот азот и го претвораат во органска форма, помагајќи да се зголеми плодноста на почвата. Од особена важност се оние бактерии кои ја разградуваат целулозата, која е главен извор на јаглерод за животот на почвените микроорганизми.

Бактериите кои го намалуваат сулфатот се вклучени во формирањето на нафта и водород сулфид во медицинската кал, почви и мориња. Така, слојот на вода заситен со водород сулфид во Црното Море е резултат на виталната активност на бактериите што ги намалуваат сулфатите. Активноста на овие бактерии во почвите доведува до формирање на сода и сода засолување на почвата. Бактериите кои го намалуваат сулфатот ги претвораат хранливите материи во почвите на плантажата со ориз во форма што станува достапна за корените на културата. Овие бактерии можат да предизвикаат корозија на метални подземни и подводни структури.

Благодарение на виталната активност на бактериите, почвата се ослободува од многу производи и штетни организми и е заситена со вредни хранливи материи. Бактерицидните препарати успешно се користат за борба против многу видови на штетници од инсекти (пченкарница и сл.).

Многу видови бактерии се користат во различни индустрии за производство на ацетон, етил и бутил алкохол, оцетна киселина, ензими, хормони, витамини, антибиотици, протеинско-витамински препарати итн.

Без бактерии, невозможни се процесите на штавење кожа, сушење лисја од тутун, производство на свила, гума, преработка на какао, кафе, натопување на коноп, лен и други растенија со влакна од баст, кисела зелка, третман на отпадни води, истекување на метали итн.


Модерната биотехнологија се заснова на многу науки: генетика, микробиологија, биохемија, природни науки. Главните објекти на нивното проучување се бактериите и микроорганизмите. Многу проблеми во биотехнологијата се решаваат со употреба на бактерии. Денес, областа на нивната употреба во човечкиот живот е толку широка и разновидна што дава непроценлив придонес во развојот на такви индустрии како што се:

  • медицина и здравство;
  • сточарство;
  • растително производство;
  • рибарска индустрија;
  • прехранбена индустрија;
  • рударството и енергијата;
  • тешка и лесна индустрија;
  • септичка јама;
  • екологијата.

Здравство и фармакологија

Опсегот на примена на бактериите во фармакологијата и медицината е толку широк и значаен што нивната улога во лекувањето на многу човечки болести е едноставно непроценлива. Во нашиот живот, тие се неопходни во создавањето на замени за крв, антибиотици, аминокиселини, ензими, антивирусни и антиканцерогени лекови, примероци на ДНК за дијагностика и хормонски лекови.

Научниците дадоа непроценлив придонес во медицината со идентификување на генот одговорен за хормонот инсулин. Вградувајќи го во бактериите коли, тие произвеле инсулин, спасувајќи ги животите на многу пациенти. Јапонските научници открија бактерии кои лачат супстанца која ја уништува плаката, а со тоа спречува појава на кариес кај луѓето.

Генот кој ги кодира ензимите кои се вредни во научните истражувања е изведен од термофилните бактерии, бидејќи тие се нечувствителни на високи температури. Во производството на витамини во медицината се користи микроорганизмот Клостридиум, при што се добива рибофлавин, кој игра важна улога за здравјето на луѓето.

Сопственоста на бактериите да произведуваат антибактериски супстанции се користеше при создавањето на антибиотици, решавајќи го проблемот со лекувањето на многу заразни болести, а со тоа спасувајќи ги животите на повеќе од едно лице.

Рударство и преработка на минерали

Употребата на биотехнологијата во рударската индустрија може значително да ги намали трошоците и трошоците за енергија. Така, употребата на литотрофни бактерии (Thiobacillus ferrooxidous), со нивната способност да оксидираат железо, се користи во хидрометалургијата. Бактериското истекување се користи за екстракција на благородни метали од карпи со низок степен. Бактериите кои содржат метан се користат за зголемување на производството на нафта. При екстракција на нафта со вообичаениот метод, не повеќе од половина од природните резерви се извлекуваат од подземјето, а со помош на микроорганизми поефикасно се ослободуваат резервите.

Лесна и тешка индустрија

Микробиолошкото лужење се користи во старите рудници за добивање на цинк, никел, бакар и кобалт. Во рударската индустрија, бактериските сулфати се користат за реакции на редукција во старите рудници, бидејќи остатоците од сулфурна киселина имаат деструктивни ефекти врз потпорите, материјалите и животната средина. Анаеробните микроорганизми придонесуваат за темелно распаѓање на органската материја. Овој имот се користи за прочистување на водата во металуршката индустрија.

Луѓето користат бактерии во производството на волна, вештачка кожа, текстилни суровини и за парфимерија и козметички цели.

Чистење на одводи и водни тела

Бактериите вклучени во распаѓањето се користат за чистење на септички јами. Основата на овој метод е дека микроорганизмите се хранат со отпадна вода. Овој метод обезбедува отстранување на мирис и дезинфекција на отпадните води. Микроорганизмите што се користат во септички јами се одгледуваат во лаборатории. Резултатот од нивното дејство се одредува со разградување на органската материја во едноставни материи кои се безопасни за животната средина. Во зависност од видот на септичката јама, се избираат анаеробни или аеробни микроорганизми. Аеробните микроорганизми, покрај септичките јами, се користат и во биофилтрите.

Потребни се и микроорганизми за одржување на квалитетот на водата во резервоарите и одводите и за чистење на загадените површини на морињата и океаните од нафтени продукти.

Со развојот на биотехнологијата во нашите животи, човештвото зачекори напред во речиси сите сектори на својата дејност.

Бактериите се едноклеточни, без нуклеарни микроорганизми кои припаѓаат на класата на прокариоти. До денес, има повеќе од 10 илјади проучувани видови (се претпоставува дека има околу милион од нив), многу од нив се патогени и можат да предизвикаат разни болести кај луѓето, животните и растенијата.

За нивна репродукција потребна е доволна количина на кислород и оптимална влажност. Големините на бактериите варираат од десетини од микрон до неколку микрони; според нивната форма, тие се поделени на топчести (коки), во облик на прачка, филаментозни (спирила) и во форма на закривени прачки (вибрио).

Првите организми кои се појавија пред милијарди години

(Бактерии и микроби под микроскоп)

Бактериите играат многу важна улога на нашата планета, бидејќи се важен учесник во секој биолошки циклус на супстанции, основа за постоење на целиот живот на Земјата. Повеќето од органските и неорганските соединенија значително се менуваат под влијание на бактериите. Бактериите, кои се појавија на нашата планета пред повеќе од 3,5 милијарди години, стоеја на првобитните извори на живата обвивка на планетата и сè уште активно обработуваат нежива и жива органска материја и ги вклучуваат резултатите од метаболичкиот процес во биолошкиот циклус. .

(Структура на бактерија)

Сапрофитните почвени бактерии играат огромна улога во процесот на формирање на почвата, тие ги обработуваат остатоците од растителните и животинските организми и помагаат во формирањето на хумус и хумус, кои ја зголемуваат нејзината плодност. Најважната улога во процесот на зголемување на плодноста на почвата ја играат бактериите-симбионти на јазли кои фиксираат азот, „живеат“ на корените на мешунките, благодарение на што почвата се збогатува со вредни азотни соединенија неопходни за раст на растенијата. Тие го фаќаат азот од воздухот, го врзуваат и создаваат соединенија во форма достапна за растенијата.

Важноста на бактериите во циклусот на супстанции во природата

Бактериите имаат одлични санитарни квалитети, ја отстрануваат нечистотијата во отпадните води, ги разградуваат органските материи, претворајќи ги во безопасни неоргански материи. Уникатните цијанобактерии, кои потекнуваат од недопрени мориња и океани пред 2 милијарди години, биле способни за фотосинтеза, тие ја снабдувале животната средина со молекуларен кислород и на тој начин ја формирале атмосферата на Земјата и создале озонска обвивка, која ја штити нашата планета од штетните ефекти на ултравиолетовите зраци. Многу минерали биле создадени во текот на многу илјадници години од дејството на воздухот, температурата, водата и бактериите на биомасата.

Бактериите се најчестите организми на Земјата, тие ги дефинираат горните и долните граници на биосферата, продираат насекаде и се одликуваат со голема издржливост. Да нема бактерии, мртвите животни и растенија нема да се обработуваат понатаму, туку едноставно би се акумулирале во огромни количини; без нив биолошкиот циклус би станал невозможен, а супстанциите нема да можат повторно да се вратат во природата.

Бактериите се важна алка во трофичните синџири на исхрана; тие дејствуваат како разградувачи, разградувајќи ги остатоците од мртвите животни и растенија, а со тоа ја чистат Земјата. Многу бактерии играат улога на симбионти во телото на цицачите и им помагаат да ги разградат влакната кои не се способни да ги сварат. Животниот процес на бактериите е извор на витамин К и Б витамини, кои играат важна улога во нормалното функционирање на нивните организми.

Корисни и штетни бактерии

Голем број на патогени бактерии можат да предизвикаат огромна штета на здравјето на луѓето, домашните животни и култивираните растенија, имено, предизвикувајќи заразни болести како што се дизентерија, туберкулоза, колера, бронхитис, бруцелоза и антракс (животни), бактериоза (растенија).

Постојат бактерии кои имаат корист за луѓето и нивните економски активности. Луѓето научија да користат бактерии во индустриското производство, произведувајќи ацетон, етил и бутил алкохол, оцетна киселина, ензими, хормони, витамини, антибиотици, протеини и витамински препарати. Моќта за чистење на бактериите се користи во постројките за третман на вода, за третман на отпадни води и претворање на органската материја во безопасни неоргански материи. Современиот напредок во генетскиот инженеринг овозможи да се добијат лекови како што се инсулин, интерферон од бактериите на ешерихија коли и протеини за храна и храна од одредени бактерии. Во земјоделството се користат специјални бактериски ѓубрива, а земјоделците користат и бактерии за борба против разни плевели и штетни инсекти.

(Бактериите омилено јадење на влечки од цилијати)

Бактериите се вклучени во процесот на потемнување на кожата, сушење на листовите од тутун, со нивна помош тие произведуваат свила, гума, какао, кафе, натопуваат коноп, лен и метали за истекување. Тие се вклучени во процесот на производство на лекови, такви моќни антибиотици како тетрациклин и стрептомицин. Без бактерии на млечна киселина, кои го предизвикуваат процесот на ферментација, невозможен е процесот на подготовка на такви млечни производи како јогурт, ферментирано печено млеко, ацидофилус, павлака, путер, кефир, јогурт, урда. Бактериите на млечна киселина исто така се вклучени во процесот на кисела краставици, кисела зелка и засилување на добиточната храна.

Микробиолошките процеси се широко користени во различни сектори на националната економија. Многу процеси се засноваат на метаболички реакции кои се случуваат за време на растот и репродукцијата на одредени микроорганизми.

Со помош на микроорганизми се произведуваат протеини за добиточна храна, ензими, витамини, аминокиселини, органски киселини и сл.

Главните групи на микроорганизми кои се користат во прехранбената индустрија се бактерии, квасец и мувла.

Бактерија.Тие се користат како активатори на млечна киселина, оцетна киселина, маслена киселина и ацетон-бутил ферментација.

Културните бактерии на млечна киселина се користат за производство на млечна киселина, за печење, а понекогаш и за производство на алкохол. Тие го претвораат шеќерот во млечна киселина според равенката

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ

Вистинските (хомоферментативни) и невистинските (хетероферментативни) бактерии на млечна киселина се вклучени во производството на 'ржан леб. Хомоферментативите се вклучени само во формирањето на киселината, додека хетероферментативите, заедно со млечната киселина, формираат испарливи киселини (главно оцетна киселина), алкохол и јаглерод диоксид.

Во индустријата за алкохол, ферментацијата на млечна киселина се користи за закиселување на кантарионот. Дивите бактерии на млечна киселина негативно влијаат на технолошките процеси на производство на ферментација и го влошуваат квалитетот на готовиот производ. Добиената млечна киселина ја инхибира виталната активност на странските микроорганизми.

Ферментацијата на маслена киселина, предизвикана од бактерии на маслена киселина, се користи за производство на маслена киселина, чии естри се користат како ароматични материи.

Бактериите на бутерната киселина го претвораат шеќерот во маслен киселина според равенката

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Бактериите на оцетна киселина се користат за производство на оцет (раствор на оцетна киселина), бидејќи тие се способни да оксидираат етил алкохол во оцетна киселина според равенката

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ

Ферментацијата на оцетна киселина е штетна за производство на алкохол, бидејќи доведува до намалување на приносот на алкохол, а при подготовката предизвикува расипување на пивото.

Квасец.Тие се користат како средства за ферментација во производството на алкохол и пиво, во производството на вино, во производството на леб квас и во пекарницата.

За производство на храна, важни се квасците - Saccharomyces, кои формираат спори, и несовршениот квасец - не-сахаромицити (габи слични на квасец), кои не формираат спори. Фамилијата Saccharomyces е поделена на неколку родови. Најважниот род е Saccharomyces (saccharomycetes). Родот е поделен на видови, а поединечните сорти на видот се нарекуваат раси. Секоја индустрија користи посебни раси на квасец. Има запрашани и флокулирани квасци. Во ќелиите слични на прашина, клетките се изолирани една од друга, додека во флокулентните клетки, тие се држат заедно, формирајќи снегулки и брзо се таложат.

Култивираниот квасец припаѓа на семејството Saccharomyces S. cerevisiae. Оптималната температура за размножување на квасецот е 25-30 0C, а минималната температура е околу 2-3 0C. На 40 0C растот престанува, квасецот умира, а при ниски температури размножувањето престанува.

Постојат квасци кои ферментираат одозгора и долу.

Од култивираните квасци, квасците со долна ферментација ги вклучуваат повеќето вински и пивски квасци, а квасците со врвна ферментација вклучуваат алкохол, пекарски и некои раси на пивски квасци.

Како што е познато, во процесот на алкохолна ферментација, од гликоза се формираат два главни производи - етанол и јаглерод диоксид, како и средно секундарни производи: глицерин, сукцинска, оцетна и пирувична киселина, ацеталдехид, 2,3-бутилен гликол, ацетоин. , етери и фузелово масла (изоамил, изопропил, бутил и други алкохоли).

Ферментацијата на поединечните шеќери се случува во одредена низа, одредена од брзината на нивната дифузија во клетката на квасецот. Гликозата и фруктозата најбрзо се ферментираат од квасецот. Сахарозата, како таква, исчезнува (инвертира) во медиумот на почетокот на ферментацијата под дејство на квасецот ензим b - фруктофуранозидаза, со формирање на гликоза и фруктоза, кои лесно се користат од клетката. Кога во медиумот нема гликоза и фруктоза, квасецот троши малтоза.

Квасецот има способност да ферментира многу високи концентрации на шеќер - до 60%; тие исто така толерираат високи концентрации на алкохол - до 14-16 вол. %.

Во присуство на кислород, алкохолната ферментација престанува и квасецот добива енергија преку кислородното дишење:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ

Бидејќи процесот е повеќе богат со енергија од процесот на ферментација (118 kJ), квасецот го троши шеќерот многу поекономично. Престанокот на ферментацијата под влијание на атмосферскиот кислород се нарекува ефект на Пастер.

Во производството на алкохол се користи видот квасец S. cerevisiae, кој има најголема енергија на ферментација, произведува максимален алкохол и ферментира моно- и дисахариди, како и некои декстрини.

Кај пекарскиот квасец се вреднуваат брзорастечки раси со добра кревачка моќ и стабилност на складирање.

Во подготовката се користи квасец за ферментирање на дното, прилагоден на релативно ниски температури. Тие мора да бидат микробиолошки чисти, да имаат способност да формираат флоки и брзо да се сместат на дното на апаратот за ферментација. Температурата на ферментација е 6-8 0C.

Во винарството квасецот се цени затоа што брзо се размножува, има способност да ги потиснува другите видови квасец и микроорганизми и да му даде на виното соодветен букет. Квасецот што се користи во производството на вино припаѓа на видот S. vini и енергично ферментира гликоза, фруктоза, сахароза и малтоза. Во производството на вино, речиси сите производни култури на квасец се изолирани од младите вина во различни области.

Зигомицети– мувла, тие играат важна улога како произведувачи на ензими. Габите од родот Aspergillus произведуваат амилолитички, пектолитички и други ензими, кои се користат во индустријата за алкохол наместо слад за сахарификација на скроб, при подготовка при делумно замена на слад со суровини од немалди итн.

Во производството на лимонска киселина, A. niger е предизвикувачки агенс на ферментација на лимонска киселина, претворајќи го шеќерот во лимонска киселина.

Микроорганизмите играат двојна улога во прехранбената индустрија. Од една страна, тоа се културни микроорганизми, од друга страна, инфекција навлегува во производството на храна, т.е. странски (диви) микроорганизми. Дивите микроорганизми се вообичаени во природата (на бобинки, овошје, воздух, вода, почва) и влегуваат во производството од околината.

За одржување на соодветни санитарни и хигиенски услови во прехранбените претпријатија, ефикасен начин за уништување и потиснување на развојот на странски микроорганизми е дезинфекцијата.

Прочитајте исто така:

II. БАРАЊА ЗА БЕЗБЕДНОСТ ЗА ОРГАНИЗАЦИЈА НА РАБОТА (ПРОИЗВОДНИ ПРОЦЕСИ) ВО ЕКСТРАКЦИЈА И ПРЕРАБОТКА НА РИБИ И МОРСКИ ПРОЦЕСИ
Тема: Информациска технологија (Информациска технологија)
V. Конкуренција помеѓу увозот и домашното производство
Автоматско производство.
Активен дел од основни средства
Анализа на употребата на опремата за производство.
Анализа на искористеноста на производните капацитети.
Анализа на главните економски показатели на преработувачките индустрии
АНАЛИЗА НА ПРОИЗВОДСТВО И ЕКОНОМСКА ДЕЈНОСТ НА ЗЕМЈОДЕЛСКА ОРГАНИЗАЦИЈА
Анализа на производните резерви на Курск ОАД „Прибор“

Прочитајте исто така:

Важноста на бактериите во нашиот живот. Откривање на пеницилин и развој на медицината. Резултати од употребата на антибиотици во флората и фауната. Што се пробиотици, принципот на нивното делување врз телото на луѓето и животните, растенијата, предностите на употребата.

Студентите, дипломираните студенти, младите научници кои ја користат базата на знаење во нивните студии и работа ќе ви бидат многу благодарни.

Примена на микроорганизми во медицината, земјоделството; придобивките од пробиотиците

Родникова Ина

ВОВЕД

Луѓето се однесуваат како биотехнолози илјадници години: печеле леб, вареле пиво, правеле сирење и други производи од млечна киселина, користејќи различни микроорганизми и без да знаат за нивното постоење.

Всушност, самиот термин „биотехнологија“ се појави во нашиот јазик не толку одамна, наместо тоа се користеа зборовите „индустриска микробиологија“, „техничка биохемија“ итн.. Веројатно најстариот биотехнолошки процес беше ферментацијата. Ова е поткрепено со опис на процесот на правење пиво откриен во 1981 година.

за време на ископувањата на Вавилон на плоча која датира приближно во 6-тиот милениум п.н.е. д. Во III милениум п.н.е. д. Сумерите произвеле до дваесетина видови пиво. Не помалку антички биотехнолошки процеси се производството на вино, печењето леб и производството на производи од млечна киселина.

Од горенаведеното гледаме дека човечкиот живот долго време е нераскинливо поврзан со живите микроорганизми. И ако луѓето успешно, иако несвесно, „соработуваат“ со бактерии толку многу години, би било логично да се постави прашањето: зошто, точно, треба да го прошириме нашето знаење во оваа област?

На крајот на краиштата, се чини дека сè е во ред, знаеме да печеме леб и да свариме пиво, да правиме вино и кефир, што друго ни треба? Зошто ни е потребна биотехнологија? Некои одговори може да се најдат во овој есеј.

МЕДИЦИНА И БАКТЕРИИ

Низ историјата на човештвото (до почетокот на дваесеттиот век) семејствата имаа многу деца бидејќи ...

многу често децата не живееле до полнолетство, тие умирале од многу болести, дури и од пневмонија, која е лесно излечива во наше време, да не кажам ништо за сериозни болести како колера, гангрена и чума. Сите овие болести се предизвикани од патогени микроорганизми и се сметаа за неизлечиви, но, конечно, медицинските научници сфатија дека други бактерии, или екстракти од нивните ензими, можат да ги победат „злобните“ бактерии.

Александар Флеминг беше првиот што го забележа ова користејќи го примерот на елементарната мувла.

Се покажа дека некои видови бактерии добро се согласуваат со мувла, но стрептококите и стафилококите не се развиле во присуство на мувла.

Бројни претходни експерименти со размножување на штетни бактерии покажаа дека некои од нив се способни да уништат други и не дозволуваат нивен развој во општата средина. Овој феномен беше наречен „антибиоза“ од грчкиот „анти“ - против и „биос“ - живот. Додека работел на пронаоѓање на ефикасен антимикробен агенс, Флеминг бил добро свесен за ова. Не се сомневаше дека на шолјата со мистериозната мувла се сретнал со феноменот на антибиоза. Почна внимателно да ја испитува мувлата.

По некое време, тој дури успеа да изолира антимикробна супстанција од мувла. Бидејќи мувлата со која се занимавал имало латинско име на видот Penicilium notatum, тој ја нарекол супстанцијата што се добивала пеницилин.

Така, во 1929 година, во лабораторијата на Лондон Св. Мери го родила добро познатиот пеницилин.

Прелиминарните тестови на супстанцијата на експериментални животни покажаа дека дури и кога се инјектира во крвта не предизвикува штета, а во исто време во слаби раствори совршено ги потиснува стрептококите и стафилококите.

Улогата на микроорганизмите во технологијата за производство на храна

Асистентот на Флеминг, д-р Стјуарт Граддок, кој се разболел од гнојно воспаление на таканаречената максиларна празнина, бил првиот човек кој решил да земе екстракт од пеницилин.

Во неговата празнина била вбризгана мала количина екстракт од мувла и за три часа било јасно дека неговото здравје значително се подобрило.

Така, започна ерата на антибиотиците, кои спасија милиони животи, и во мир и во време на војна, кога ранетите не умираа од сериозноста на раните, туку од инфекции поврзани со нив. Последователно, беа развиени нови антибиотици базирани на пеницилин и методи за нивно производство за широка употреба.

БИОТЕХНОЛОГИЈА И ЗЕМЈОДЕЛСТВО

Последица на пробивот во медицината беше брзиот демографски пораст.

Населението нагло се зголемило, што значи дека се барало повеќе храна, а поради влошувањето на животната средина поради нуклеарните тестови, индустрискиот развој и исцрпувањето на хумусот на обработуваното земјиште, се појавиле многу болести на растенијата и добитокот.

На почетокот луѓето ги третирале животните и растенијата со антибиотици и тоа донело резултати.

Ајде да ги разгледаме овие резултати. Да, ако за време на сезоната на растење третирате зеленчук, овошје, билки итн. со силни фунгициди, тоа ќе помогне да се потисне развојот на некои патогени (не сите и не целосно), но, прво, тоа води до акумулација на отрови и токсините во плодовите, што значи дека се намалуваат корисните квалитети на плодот, а второ, штетните микроби брзо развиваат имунитет на супстанции кои ги трујат и последователните третмани мора да се спроведуваат со сè посилни антибиотици.

Истиот феномен е забележан во животинскиот свет и, за жал, кај луѓето.

Покрај тоа, во телото на топлокрвните животни, антибиотиците предизвикуваат низа негативни последици, како што се дисбиоза, деформитети на плодот кај трудниците итн.

Како да се биде? Самата природа го дава одговорот на ова прашање! А тој одговор е ПРОБИОТИК!

Водечките институти за биотехнологија и генетски инженеринг долго време се ангажирани во развојот на нови и селекција на познати микроорганизми кои имаат неверојатна еластичност и способност да „победат“ во борбата против другите микроби.

Овие елитни соеви како што се „bacillus subtilis“ и „Licheniformis“ се широко користени за лекување на луѓето, животните и растенијата неверојатно ефикасно и целосно безбедно.

Како е можно ова? Еве како: телото на луѓето и животните нужно содржи многу есенцијални бактерии. Тие се вклучени во процесите на варење, формирање на ензими и сочинуваат речиси 70% од човечкиот имунолошки систем. Доколку од која било причина (земање антибиотици, лоша исхрана) се наруши бактериската рамнотежа на човекот, тогаш тој е незаштитен од нови штетни микроби и во 95% од случаите повторно ќе се разболи.

Истото важи и за животните. И елитните соеви, кога ќе влезат во телото, почнуваат активно да се размножуваат и да ја уништуваат патогената флора, бидејќи веќе споменато погоре, тие имаат поголема виталност. Така, со помош на соеви на елитни микроорганизми, можно е макро-организмот да се одржи во здравје без антибиотици и во хармонија со природата, бидејќи сами по себе, бидејќи се во телото, овие соеви носат само корист и никаква штета.

Тие се подобри од антибиотиците и затоа што:

Одговорот на микрокосмосот на воведувањето на суперантибиотиците во деловната практика е очигледен и следи од експерименталниот материјал што веќе го имаат на располагање научниците - раѓањето на супермикроб.

Микробите се неверојатно совршени биолошки машини кои сами се развиваат и самостојно учат, способни да ги запомнат во својата генетска меморија механизмите што ги создале за да ги заштитат од штетните ефекти на антибиотиците и да пренесуваат информации на нивните потомци.

Бактериите се еден вид „биореактор“ во кој се произведуваат ензими, амино киселини, витамини и бактериоцини, кои, како и антибиотиците, ги неутрализираат патогените микроорганизми.

Сепак, нема зависност од нив или несакани ефекти типични при користење на хемиски антибиотици. Напротив, тие се способни да ги исчистат цревните ѕидови, да ја зголемат нивната пропустливост на основните хранливи материи, да ја вратат биолошката рамнотежа на цревната микрофлора и да го стимулираат целиот имунолошки систем

Научниците го искористија природниот начин на одржување на здравјето на макро-организмот, имено, од природната средина изолираа бактерии - сапрофити, кои имаат својство да го потиснуваат растот и развојот на патогената микрофлора, вклучително и во гастроинтестиналниот тракт на топло- крвави животни.

Милиони години еволуција на животот на планетата создадоа толку прекрасни и совршени механизми за сузбивање на патогената микрофлора од непатогени што нема сомнеж за успехот на овој пристап.

Непатогената микрофлора ја победува конкуренцијата во неспорно мнозинство случаи, а да не беше така, јас и ти денес немаше да бидеме на нашата планета.

Врз основа на горенаведеното, научниците кои произведуваат ѓубрива и фунгициди за земјоделска употреба исто така се обидоа да преминат од хемиски на биолошки поглед.

И резултатите не забавија да се покажат! Се испостави дека истиот бацилус субтилис успешно се бори против дури седумдесет сорти на патогени претставници кои предизвикуваат болести на градинарските култури како што се бактериски рак, фузариум, гниење на коренот и базалот итн., кои претходно се сметаа за неизлечиви растителни болести кои не можеа да се лекуваат. НИЕДЕН ФУНГИЦИД не може да се справи со тоа!

Покрај тоа, овие бактерии имаат јасно позитивно влијание врз сезоната на растење на растението: се намалува периодот на полнење и зреење на овошјето, се зголемуваат корисните квалитети на овошјето, се намалува содржината на нитрати во нив итн.

токсични материи, а најважно е значително намалена потребата од минерални ѓубрива!

Препаратите што содржат соеви на елитни бактерии веќе го заземаат првото место на руските и меѓународните изложби, тие освојуваат медали за нивната ефикасност и еколошка пријатност. Малите и големите земјоделски производители веќе почнаа активно да ги користат, а фунгицидите и антибиотиците постепено стануваат минато.

Производите на компанијата Био-Бан се препаратите „Флора-С“ и „Фитоп-Флора-С“ кои нудат суви тресет-хумични ѓубрива кои содржат концентрирани хумусни киселини (а заситениот хумус е клучот за одлична жетва) и вид на бактерија „bacillus subtilis“ за борба против болести. Благодарение на овие лекови, можете брзо да го обновите исцрпеното земјиште, да ја зголемите продуктивноста на земјиштето, да ги заштитите вашите култури од болести и што е најважно, можно е да добиете одлични жетви во ризични земјоделски области!

Верувам дека горенаведените аргументи се доволни за да се проценат придобивките од пробиотиците и да се разбере зошто научниците тврдат дека дваесеттиот век е век на антибиотиците, а дваесет и првиот век е векот на пробиотиците!

Слични документи

    Избор на микроорганизми

    Концептот и значењето на селекцијата како наука за создавање нови и подобрување на постоечките раси на животни, растителни сорти и видови на микроорганизми.

    Проценка на улогата и важноста на микроорганизмите во биосферата и карактеристики на нивната употреба. Форми на бактерии на млечна киселина.

    презентација, додадена на 17.03.2015 година

    Биологија на животните

    Важноста на пајаковидите и инсектите во медицината и земјоделството, контрола на штетници. Критериуми за поделба на 'рбетниците на анамнија и амниоти. Животен циклус на маларичниот плазмодиум.

    тест, додаден 05/12/2009

    Генетски модифицирани организми. Принципи на добивање, примена

    Главните методи за добивање на генетски модифицирани растенија и животни. Трансгенски микроорганизми во медицината, хемиската индустрија, земјоделството.

    Негативни ефекти од генетски инженерските организми: токсичност, алергии, онкологија.

    работа на курсот, додадена 11/11/2014

    Методи за размножување животни и микроорганизми

    Разлики меѓу животните и растенијата.

    Карактеристики на избор на животни за размножување. Што е хибридизација, нејзината класификација. Модерни сорти на селекција на животни. Области на употреба на микроорганизми, нивните корисни својства, методи и карактеристики на селекција.

    презентација, додадена на 26.05.2010 година

    Класификација на микроорганизми. Основи на бактериска морфологија

    Проучување на предметот, главни задачи и историја на развојот на медицинската микробиологија.

    Систематика и класификација на микроорганизми. Основи на бактериска морфологија. Проучување на структурните карактеристики на бактериска клетка. Важноста на микроорганизмите во животот на човекот.

    предавање, додадено на 12.10.2013

    Карактеристики на микроорганизмите на млечна киселина, бифидобактерии и бактерии на пропионска киселина кои се користат во производството на био-сладолед

    Пробиотиците се бактерии кои не се патогени за луѓето и имаат антагонистичка активност против патогени микроорганизми.

    Вовед во карактеристиките на пробиотските лактобацили. Анализа на ферментирани млечни производи со пробиотски својства.

    апстракт, додаден на 17.04.2017 година

    Модерна доктрина за потеклото на микроорганизмите

    Хипотези за потеклото на животот на Земјата.

    Проучување на биохемиската активност на микроорганизмите, нивната улога во природата, животот на луѓето и животните во делата на Л. Пастер. Генетски студии на бактерии и вируси, нивната фенотипска и генотипска варијабилност.

    апстракт, додаден на 26.12.2013 година

    Подобрување на потрошувачките својства на пробиотските препарати

    Ефектот на пробиотиците врз здравјето на луѓето.

    Имуностимулирачки, антимутагени својства на бактериите на пропионска киселина. Влијанието на јодот врз биохемиските својства на пробиотските бактерии. Квалитативни карактеристики на јодизирани препарати, биохемиски параметри.

    статија, додадена на 24.08.2013 година

    Биоинженеринг - употреба на микроорганизми, вируси, трансгенски растенија и животни во индустриска синтеза

    Производство на производи за микробна синтеза од првата и втората фаза, амино киселини, органски киселини, витамини.

    Големо производство на антибиотици. Производство на алкохоли и полиоли. Главните видови биопроцеси. Метаболичко инженерство на растенијата.

    работа на курсот, додадена 22.12.2013

    Употреба на корисни микроорганизми

    Улогата на микроорганизмите во природата и земјоделството.

    тест, додаден на 27.09.2009 година

МИКРОБИОЛОШКА ИНДУСТРИЈА,производство на кој било производ со користење на микроорганизми. Процесот што го спроведуваат микроорганизмите се нарекува ферментација; садот во кој тече се нарекува ферментер (или биореактор).

Процесите кои вклучуваат бактерии, квасци и мувла се користат од страна на луѓето стотици години за производство на храна и пијалоци, како и за обработка на текстил и кожа, но учеството на микроорганизмите во овие процеси беше јасно покажано дури во средината на 19 век.

Во 20 век индустријата ја искористи различноста на извонредните биосинтетички способности на микроорганизмите, а ферментацијата сега зазема централно место во биотехнологијата. Со негова помош се добиваат различни хемикалии и лекови со висока чистота, се прави пиво, вино и ферментирана храна.

Во сите случаи, процесот на ферментација е поделен на шест главни фази.

Создавање средина.Пред сè, неопходно е да се избере соодветен медиум за култура. На микроорганизмите им се потребни органски извори на јаглерод, соодветен извор на азот и разни минерали за да растат. Кога се произведуваат алкохолни пијалоци, медиумот мора да содржи слад јачмен, овошен или бобинки пушач.

На пример, пивото обично се прави од слад, а виното обично се прави од сок од грозје. Покрај водата и можеби некои адитиви, овие екстракти го сочинуваат медиумот за раст.

Околините за производство на хемикалии и лекови се многу посложени. Најчесто како извор на јаглерод се користат шеќери и други јаглехидрати, но често масла и масти, а понекогаш и јаглеводороди.

Изворот на азот обично се соли на амонијак и амониум, како и разни производи од растително или животинско потекло: брашно од соја, соја, брашно од памук, брашно од кикирики, нуспроизводи од пченкарен скроб, отпад од кланица, рибен оброк, екстракт од квасец. Формулирањето и оптимизацијата на медиумот за раст е многу сложен процес, а рецептите за индустриски медиуми се љубоморно чувана тајна.

Стерилизација.Медиумот мора да се стерилизира за да се уништат сите контаминирачки микроорганизми. Самиот ферментер и помошната опрема се исто така стерилизирани. Постојат два методи на стерилизација: директно вбризгување на прегреана пареа и загревање со помош на разменувач на топлина.

Посакуваниот степен на стерилитет зависи од природата на процесот на ферментација.

Главни групи на микроорганизми кои се користат во прехранбената индустрија

Треба да биде максимум при примање лекови и хемикалии. Барањата за стерилитет во производството на алкохолни пијалоци се помалку строги.

Се вели дека таквите процеси на ферментација се „заштитени“ затоа што условите создадени во околината се такви што во нив можат да растат само одредени микроорганизми. На пример, во производството на пиво, медиумот за раст едноставно се вари наместо стерилизиран; Ферменторот исто така се користи чист, но не стерилен.

Примање култура.Пред да започне процесот на ферментација, неопходно е да се добие чиста, високопродуктивна култура. Чистите култури на микроорганизми се складираат во многу мали количини и во услови кои обезбедуваат нивна одржливост и продуктивност; тоа обично се постигнува со складирање на ниски температури.

Ферментерот може да собере неколку стотици илјади литри медиум за култура, а процесот започнува со воведување на култура (инокулум) во него, што сочинува 1-10% од волуменот во кој ќе се одвива ферментацијата. Така, почетната култура треба да се одгледува во фази (со субкултури) додека не се постигне ниво на микробна биомаса што е доволно за микробиолошкиот процес да се случи со потребната продуктивност.

Апсолутно е неопходно да се одржи чистотата на културата сето ова време, спречувајќи ја нејзината контаминација од странски микроорганизми.

Одржувањето на асептични услови е можно само со внимателна микробиолошка и хемиско-технолошка контрола.

Раст во индустриски ферментер (биореактор).Индустриските микроорганизми мора да растат во ферментаторот под оптимални услови за формирање на потребниот производ.

Овие услови се строго контролирани за да се осигури дека овозможуваат раст на микроби и синтеза на производи. Дизајнот на ферменторот треба да ви овозможи да ги регулирате условите за раст - константна температура, pH (киселост или алкалност) и концентрација на кислород растворен во медиумот.

Конвенционален ферментер е затворен цилиндричен резервоар во кој медиумот и микроорганизмите механички се мешаат.

Воздухот, понекогаш заситен со кислород, се пумпа низ медиумот. Температурата се контролира со помош на вода или пареа помината низ цевките на разменувачот на топлина. Овој мешан ферментатор се користи кога процесот на ферментација бара многу кислород. Некои производи, од друга страна, се формираат во услови без кислород, а во овие случаи се користат ферментатори со различен дизајн. Така, пивото се приготвува на многу ниски концентрации на растворен кислород, а содржината на биореакторот не се газира или меша.

Некои пивари сè уште традиционално користат отворени контејнери, но во повеќето случаи процесот се изведува во затворени, негазирани цилиндрични контејнери кои се стеснуваат кон дното, што овозможува таложење на квасецот.

Производството на оцет се заснова на оксидација на алкохол до оцетна киселина од бактерии.

Ацетобактерија. Процесот на ферментација се одвива во контејнери наречени ацетатори со интензивна аерација. Воздухот и медиумот се вшмукуваат со ротирачки миксер и се доставуваат до ѕидовите на ферментарот.

Изолација и прочистување на производите.По завршувањето на ферментацијата, супата содржи микроорганизми, неискористени хранливи компоненти на медиумот, разни отпадни производи од микроорганизми и производ што се сакаше да се произведе на индустриско ниво. Затоа, овој производ се прочистува од другите компоненти на супата.

Кога се произведуваат алкохолни пијалоци (вино и пиво), доволно е едноставно да се одвои квасецот со филтрација и да се доведе филтратот во состојба. Сепак, поединечните хемикалии произведени со ферментација се извлекуваат од комплексната супа.

Иако индустриските микроорганизми се специјално избрани поради нивните генетски својства, така што приносот на посакуваниот производ од нивниот метаболизам е максимизиран (во биолошка смисла), неговата концентрација е сè уште мала во споредба со онаа што се постигнува во производството врз основа на хемиска синтеза.

Затоа, неопходно е да се прибегне кон сложени методи на изолација - екстракција со растворувач, хроматографија и ултрафилтрација. Рециклирање и отстранување на отпадот од ферментација.Сите индустриски микробиолошки процеси создаваат отпад: супа (течност која останува по екстракција на производниот производ); клетки на користени микроорганизми; валкана вода што се користи за миење на инсталацијата; вода што се користи за ладење; вода која содржи траги од органски растворувачи, киселини и алкалии.

Течниот отпад содржи многу органски соединенија; доколку се испуштат во реките, ќе поттикнат интензивен раст на природната микробна флора, што ќе доведе до исцрпување на водите на реките со кислород и создавање анаеробни услови. Затоа, отпадот е подложен на биолошки третман за да се намали содржината на органски јаглерод пред да се фрли. Индустриските микробиолошки процеси можат да се поделат во 5 главни групи: 1) одгледување на микробна биомаса; 2) добивање на метаболички производи на микроорганизми; 3) добивање на ензими од микробно потекло; 4) добивање на рекомбинантни производи; 5) биотрансформација на супстанции.

Микробна биомаса.Самите микробни клетки можат да послужат како краен производ на производниот процес. Во индустриско ниво, се произведуваат два главни типа на микроорганизми: квасец, неопходен за печење и едноклеточни микроорганизми, кои се користат како извор на протеини кои можат да се додадат во човечката и животинската храна.

Пекарскиот квасец се одгледува во големи количини од почетокот на 20 век. а се користел како прехранбен производ во Германија за време на Првата светска војна.

Сепак, технологијата за производство на микробна биомаса како извор на протеини во храната беше развиена дури во раните 1960-ти. Голем број европски компании го привлекоа вниманието на можноста за одгледување на микроби на супстрат како што се јаглеводородите за да се добие т.н.

протеин на едноклеточни организми (СОО). Технолошки триумф беше производството на производ додаден на добиточната храна, кој се состои од исушена микробна биомаса одгледувана во метанол.

Процесот се одвиваше континуирано во ферментер со работен волумен од 1,5 милиони литри

Но, поради зголемувањето на цените на нафтата и неговите производи, овој проект стана економски неисплатлив, отстапувајќи го местото на производството на соја и рибен брашно. До крајот на 80-тите беа демонтирани погоните за производство на биолошки активен отпад, со што беше ставен крај на брзиот, но краткиот период на развој на оваа гранка од микробиолошката индустрија. Друг процес се покажа како повеќе ветувачки - добивање на габична биомаса и габичен протеин микопротеин користејќи јаглехидрати како супстрат.

Метаболички производи.По додавањето на културата во хранливата средина, се забележува фаза на задоцнување кога не се јавува видлив раст на микроорганизмите; овој период може да се смета како време на адаптација. Потоа стапката на раст постепено се зголемува, достигнувајќи константна, максимална вредност за дадените услови; Овој период на максимален раст се нарекува експоненцијална или логаритамска фаза.

Постепено растот се забавува, а т.н стационарна фаза. Тогаш бројот на одржливи клетки се намалува и растот престанува.

Следејќи ја погоре опишаната кинетика, формирањето на метаболити може да се следи во различни фази.

Во логаритамската фаза се формираат продукти кои се од витално значење за растот на микроорганизмите: амино киселини, нуклеотиди, протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати итн. Тие се нарекуваат примарни метаболити.

Многу примарни метаболити се од значајна вредност. Така, глутаминската киселина (поточно, нејзината натриумова сол) е вклучена во многу намирници; лизин се користи како додаток на храна; Фенилаланин е претходник на замена за шеќер аспартам.

Примарните метаболити се синтетизираат од природни микроорганизми во количини потребни само за задоволување на нивните потреби. Затоа, задачата на индустриските микробиолози е да создадат мутантни форми на микроорганизми - суперпроизводители на соодветните супстанции.

Постигнат е значителен напредок во оваа област: на пример, беше можно да се добијат микроорганизми кои синтетизираат аминокиселини до концентрација од 100 g/l (за споредба, организмите од див тип акумулираат амино киселини во количини пресметани во милиграми).

Во фазата на забавување на растот и во стационарната фаза, некои микроорганизми синтетизираат супстанции кои не се формираат во логаритамската фаза и не играат јасна улога во метаболизмот. Овие супстанции се нарекуваат секундарни метаболити. Тие се синтетизираат не од сите микроорганизми, туку главно од филаментозни бактерии, габи и бактерии кои формираат спори. Така, производителите на примарни и секундарни метаболити припаѓаат на различни таксономски групи. Ако прашањето за физиолошката улога на секундарните метаболити во клетките-производители е предмет на сериозна дебата, тогаш нивното индустриско производство е од несомнен интерес, бидејќи овие метаболити се биолошки активни супстанции: некои од нив имаат антимикробна активност, други се специфични ензимски инхибитори. , а други се фактори на раст. , многумина имаат фармаколошка активност.

Производството на такви супстанции послужи како основа за создавање на голем број гранки на микробиолошката индустрија. Првиот во оваа серија беше производството на пеницилин; Микробиолошкиот метод за производство на пеницилин бил развиен во 1940-тите и ги поставил темелите за модерната индустриска биотехнологија.

Фармацевтската индустрија има развиено високо софистицирани методи за скрининг (масовно тестирање) на микроорганизмите за способноста да се произведат вредни секундарни метаболити.

Првично, целта на скринингот беше да се добијат нови антибиотици, но набрзо беше откриено дека микроорганизмите синтетизираат и други фармаколошки активни супстанции.

Во текот на 1980-тите, беше воспоставено производството на четири многу важни секундарни метаболити. Тоа беа: циклоспорин, имуносупресив кој се користи за да се спречи отфрлање на вградените органи; имипенем (една од модификациите на карбапенемот) е супстанца со најширок спектар на антимикробно дејство од сите познати антибиотици; ловастатин е лек кој го намалува нивото на холестерол во крвта; Ивермектин е антихелминтик кој се користи во медицината за лекување на онхоцерцијаза или „речно слепило“, како и во ветеринарната медицина.

Ензими од микробиско потекло.На индустриско ниво, ензимите се добиваат од растенија, животни и микроорганизми. Употребата на второто има предност што овозможува ензими да се произведуваат во огромни количини користејќи стандардни техники на ферментација.

Покрај тоа, многу е полесно да се зголеми продуктивноста на микроорганизмите отколку растенијата или животните, а употребата на технологија за рекомбинантна ДНК овозможува да се синтетизираат животински ензими во клетките на микроорганизмите.

Ензимите добиени на овој начин главно се користат во прехранбената индустрија и сродните области. Синтезата на ензимите во клетките се контролира генетски и затоа постоечките индустриски производители на микроорганизми се добиени како резултат на насочени промени во генетиката на микроорганизмите од див тип.

Рекомбинантни производи.Технологијата за рекомбинантна ДНК, попозната како генетски инженеринг, овозможува гените од повисоките организми да се инкорпорираат во геномот на бактериите. Како резултат на тоа, бактериите стекнуваат способност да синтетизираат „странски“ (рекомбинантни) производи - соединенија што претходно можеа да се синтетизираат само од повисоки организми.

На оваа основа, создадени се многу нови биотехнолошки процеси за производство на човечки или животински протеини кои претходно биле недостапни или користени со големи здравствени ризици.

Самиот термин „биотехнологија“ се здоби со валута во 1970-тите во врска со развојот на методи за производство на рекомбинантни производи. Сепак, овој концепт е многу поширок и вклучува секој индустриски метод заснован на употреба на живи организми и биолошки процеси.

Првиот рекомбинантен протеин произведен на индустриско ниво беше човечкиот хормон за раст. За лекување на хемофилија се користи еден од протеините на системот за коагулација на крвта, имено фактор

VIII. Пред да се развијат методи за производство на овој протеин преку генетски инженеринг, тој беше изолиран од човечка крв; употребата на таков лек беше поврзана со ризик од инфекција со вирусот на хумана имунодефициенција (ХИВ).

Долго време, дијабетес мелитус успешно се лекуваше со помош на животински инсулин. Сепак, научниците веруваа дека рекомбинантниот производ ќе создаде помалку имунолошки проблеми доколку може да се добие во чиста форма, без нечистотии од други пептиди произведени од панкреасот.

Дополнително, се очекуваше дека бројот на луѓе со дијабетес ќе се зголеми со текот на времето поради фактори како што се промените во режимот на исхрана, подобрената медицинска нега за бремените жени со дијабетес (и како резултат на зголемувањето на инциденцата на генетска предиспозиција за дијабетес), и, конечно, очекуваното зголемување на животниот век на пациентите со дијабетес.

Првиот рекомбинантен инсулин излезе во продажба во 1982 година, а до крајот на 1980-тите практично го замени животинскиот инсулин.

Многу други протеини се синтетизираат во човечкото тело во многу мали количини, а единствениот начин да се произведат на обем доволна за клиничка употреба е преку технологијата на рекомбинантна ДНК. Овие протеини вклучуваат интерферон и еритропоетин.

Еритропоетинот, заедно со факторот за стимулирање на миелоидната колонија, го регулира формирањето на крвни зрнца кај луѓето. Еритропоетин се користи за лекување на анемија поврзана со бубрежна инсуфициенција и може да се користи како засилувач на тромбоцити во хемотерапијата за рак.

Биотрансформација на супстанции.Микроорганизмите може да се користат за претворање на одредени соединенија во структурно слични, но повредни супстанции. Бидејќи микроорганизмите можат да го покажат својот каталитички ефект само во однос на одредени супстанции, процесите што се случуваат со нивно учество се поспецифични од чисто хемиските. Најпознатиот процес на биотрансформација е производството на оцет со претворање на етанол во оцетна киселина.

Но, меѓу производите формирани за време на биотрансформацијата има и такви високо вредни соединенија како стероидни хормони, антибиотици и простагландини. исто така видиГЕНЕТСКИОТ ИНЖЕНЕРИНГ. Индустриска микробиологија и напредок во генетскиот инженеринг(специјално издание на списанието Scientific American).

М., 1984 година
Биотехнологија. Принципи и примена. М., 1988 година

Производство Употреба на микроорганизми од страна на луѓето.

Микроорганизмите се широко користени во прехранбената индустрија, домаќинствата и микробиолошката индустрија за производство на амино киселини, ензими, органски киселини, витамини итн.

Класичното микробиолошко производство вклучува производство на вино, варење, правење леб, производи од млечна киселина и прехранбен оцет. На пример, производството на вино, варењето и производството на тесто од квасец се невозможни без употреба на квасец, кој е широко распространет во природата.

Историјата на индустриското производство на квасец започна во Холандија, каде што во 1870 г. Основана е првата фабрика за производство на квасец. Главниот тип на производ беше компримиран квасец со содржина на влага од околу 70%, кој можеше да се чува само неколку недели.

Долгорочното складирање беше невозможно, бидејќи пресуваните клетки од квасец останаа живи и ја задржаа својата активност, што доведе до нивна автолиза и смрт. Еден од методите за индустриско зачувување на квасецот е сушењето. Кај сувиот квасец, при мала влажност, клетката на квасецот е во анабиотска состојба и може да опстојува долго време.

Првиот сув квасец се појави во 1945 година. Во 1972 г. Се појави втората генерација на сув квасец, таканаречениот инстант квасец.

Употреба на микроорганизми во прехранбената индустрија

Од средината на 1990-тите, се појави трета генерација на сув квасец: пекарски квасец Saccharomyces cerevisiae,кои ги комбинираат придобивките од инстант квасецот со високо концентриран комплекс на специјализирани ензими за печење во еден производ.

Овој квасец не само што го подобрува квалитетот на лебот, туку и активно се спротивставува на процесот на бајат.

Пекарски квасец Saccharomyces cerevisiaeсе користат и во производството на етил алкохол.

Производството на вино користи многу различни раси на квасец за да произведе уникатен бренд на вино со уникатни квалитети.

Бактериите на млечна киселина се вклучени во подготовката на храната како кисела зелка, кисела краставица, кисела маслинка и многу други кисела храна.

Бактериите на млечна киселина го претвораат шеќерот во млечна киселина, која ги штити прехранбените производи од гнили бактерии.

Со помош на бактерии од млечна киселина се подготвува широк спектар на производи од млечна киселина, урда и сирење.

Во исто време, многу микроорганизми играат негативна улога во човечкиот живот, како предизвикувачки агенси на болести кај луѓето, животните и растенијата; можат да предизвикаат расипување на храната, уништување на разни материјали итн.

За борба против ваквите микроорганизми, откриени се антибиотици - пеницилин, стрептомицин, грамицидин итн., кои се метаболички производи на габи, бактерии и актиномицети.

Микроорганизмите ги обезбедуваат луѓето со потребните ензими.

Така, амилазата се користи во прехранбената, текстилната и индустријата за хартија. Протеазата предизвикува разградување на протеините во различни материјали. На исток, протеазата од печурките се користела пред неколку векови за да се направи соја сос.

Денес се користи во производството на детергенти. При конзервирање на овошни сокови, се користи ензим како што е пектиназа.

Микроорганизмите се користат за третман на отпадни води и отпад од преработка на храна. Анаеробното распаѓање на органската материја во отпадот произведува биогас.

Во последните години се појавија нови производствени капацитети.

Каротеноидите и стероидите се добиваат од печурките.

Бактериите синтетизираат многу амино киселини, нуклеотиди и други реагенси за биохемиски истражувања.

Микробиологијата е наука која брзо се развива, чии достигнувања во голема мера се поврзани со развојот на физиката, хемијата, биохемијата, молекуларната биологија итн.

За успешно изучување на микробиологијата потребно е познавање на наведените науки.

Овој курс се фокусира првенствено на микробиологијата на храната.

Многу микроорганизми живеат на површината на телото, во цревата на луѓето и животните, на растенијата, на прехранбените производи и на сите предмети околу нас. Микроорганизмите консумираат широк спектар на храна и многу лесно се прилагодуваат на променливите услови на живеење: топлина, студ, недостаток на влага итн.

n. Оʜᴎ се репродуцира многу брзо. Без познавање на микробиологијата, невозможно е компетентно и ефикасно да се управуваат биотехнолошките процеси, да се одржи високиот квалитет на прехранбените производи во сите фази од неговото производство и да се спречи потрошувачката на производи кои содржат патогени на болести и труења кои се пренесуваат со храна.

Посебно треба да се нагласи дека микробиолошките студии на прехранбените производи, не само од гледна точка на технолошките карактеристики, туку и, не помалку важно, од гледна точка на нивната санитарна и микробиолошка безбедност, се најкомплексниот предмет на санитарната микробиологија. .

Ова се објаснува не само со разновидноста и изобилството на микрофлора во прехранбените производи, туку и со употребата на микроорганизми во производството на многу од нив.

Во овој поглед, во микробиолошката анализа на квалитетот и безбедноста на храната, треба да се разликуваат две групи на микроорганизми:

– специфична микрофлора;

- неспецифична микрофлора.

Специфичен— ϶ᴛᴏ културни раси на микроорганизми кои се користат за подготовка на одреден производ и се суштинска алка во технологијата на неговото производство.

Оваа микрофлора се користи во технологијата за производство на вино, пиво, леб и сите ферментирани млечни производи.

Неспецифични— ϶ᴛᴏ микроорганизми кои влегуваат во прехранбените производи од околината, контаминирајќи ги.

Меѓу оваа група на микроорганизми се издвојуваат сапрофитски, патогени и опортунистички микроорганизми, како и микроорганизми кои предизвикуваат расипување на храната.

Степенот на контаминација зависи од многу фактори, кои вклучуваат правилна набавка на суровини, нивно складирање и преработка, усогласеност со технолошките и санитарните режими за производство на производи, нивно складирање и транспорт.