Smród szamb i wysypisk śmieci, gnijące pozostałości organiczne - wszystko to powoduje u ludzi trwałe uczucie wstrętu. Kiedy jednak mija pierwsza reakcja i włącza się zdrowy rozsądek, przychodzi zrozumienie, że jest to obowiązkowy proces życia. Za wszelkim rozkładem widać wyłaniające się nowe życie. Taki jest wieczny cykl substancji w przyrodzie. I niezależnie od tego, jak różnorodne są żywe organizmy na planecie, zaskakujące jest to, że za rozkład odpowiedzialne są jedynie gnijące bakterie.
Co się rozkłada
Procesy rozkładu to cały szereg reakcji, w wyniku których substancje złożone ulegają rozkładowi na prostsze i trwalsze. Proces rozkładu (amonifikacji) to rozkład substancji organicznych zawierających azot i siarkę na proste cząsteczki. Podobny proces – fermentacja – to rozkład niezawierających azotu substancji organicznych – cukrów czy węglowodanów. Obydwa procesy przeprowadzane są przez mikroorganizmy. Wyjaśnienie mechanizmu tych procesów rozpoczęto od eksperymentów Louisa Pasteura (1822-1895). Jeśli spojrzymy na gnijące bakterie wyłącznie z chemicznego punktu widzenia, zobaczymy, że przyczyną tych procesów jest niestabilność związków organicznych, a mikroorganizmy działają jedynie jako czynniki wywołujące reakcje chemiczne. Ponieważ jednak białko, krew i zwierzęta ulegają różnego rodzaju rozkładowi pod wpływem bakterii, dominująca rola mikroorganizmów jest niezaprzeczalna.
Studia nad tym tematem są kontynuowane
Gnicie ma ogromne znaczenie zarówno w gospodarce przyrody, jak i działalności człowieka: od produkcji technicznej po rozwój chorób. Bakteriologia stosowana narodziła się dopiero około 50 lat temu, a trudności w jej studiowaniu są nadal ogromne. Ale perspektywy są ogromne:
Kim są ci destruktorzy?
Bakterie to całe królestwo jednokomórkowych organizmów prokariotycznych (bez jądra), które liczy około 10 tysięcy gatunków. Ale są one nam znane i ogólnie przyjmuje się, że istnieje ponad milion gatunków. Pojawili się na planecie na długo przed nami (3-4 miliony lat temu), byli jej pierwszymi mieszkańcami i w dużej mierze dzięki nim Ziemia nadawała się do rozwoju innych form życia. Po raz pierwszy holenderski przyrodnik Antonie van Leeuwenhoek zobaczył „zwierzęce” mikroskopy za pomocą własnoręcznie wykonanego mikroskopu w 1676 roku. Dopiero w 1828 roku otrzymały swoją nazwę dzięki dziełu Christiana Ehrenberga. Rozwój technologii powiększającej umożliwił Louisowi Pasteurowi w 1850 roku opisanie fizjologii i metabolizmu bakterii gnilnych i fermentacyjnych, w tym patogennych. To Pasteur, wynalazca szczepionki przeciwko wąglikowi i wściekliźnie, uważany jest za twórcę bakteriologii – nauki o bakteriach. Drugim wybitnym bakteriologiem jest niemiecki lekarz Robert Koch (1843-1910), który odkrył Vibrio cholerę i prątek gruźlicy.
Takie proste i takie złożone
Kształt bakterii może być kulisty (cocci), prosty pręcik (bacillus), zakrzywiony (vibrio), spiralny (spirilla). Mogą się łączyć - diplokoki (dwa ziarniaki), paciorkowce (łańcuch ziarniaków), gronkowce (skupisko ziarniaków). Ściana komórkowa mureiny (polisacharydu połączonego z aminokwasami) nadaje kształt ciału i chroni zawartość komórki. Błona komórkowa zbudowana z fosfolipidów może ulegać inwazji i zawiera kompleksy narządów ruchu (wici). Komórki nie mają jądra, ale cytoplazma zawiera rybosomy i kolisty DNA (plazmidy). Nie ma organelli, a funkcje mitochondriów i chloroplastów pełnią mezosomy - występy błonowe. Niektóre mają wakuole: wakuole gazowe pełnią funkcję poruszania się w słupie wody, podczas gdy wakuole magazynujące zawierają glikogen lub skrobię, tłuszcze i polifosforany.
Jak oni jedzą
W zależności od rodzaju odżywiania bakterie są autotroficzne (same syntetyzują substancje organiczne) i heterotroficzne (zużywają gotowe substancje organiczne). Autotrofami mogą być fotosyntetyki (zielone i fioletowe) i chemosyntetyki (bakterie nitryfikacyjne, bakterie siarkowe, bakterie żelazowe). Heterotrofy to saprotrofy (wykorzystują odpady, martwe szczątki zwierząt i roślin) oraz symbionty (wykorzystują materię organiczną organizmów żywych). Gnicie i fermentacja są przeprowadzane przez bakterie saprotroficzne. Do przeprowadzenia metabolizmu niektóre bakterie wymagają tlenu (tlenowce), inne zaś nie potrzebują go (beztlenowce).
Nasza armia jest niezliczona
Bakterie żyją wszędzie. Dosłownie. W każdej kropli wody, w każdej kałuży, na kamieniach, w powietrzu i glebie. Wymieńmy tylko kilka grup:
Optymalne warunki
Gnicie wymaga pewnych warunków i to właśnie pozbawienie bakterii tych warunków leży u podstaw naszego gotowania (sterylizacja, pasteryzacja, konserwowanie itp.). Do intensywnego procesu rozkładu konieczne jest:
- Obecność samych bakterii.
- Warunki zewnętrzne - środowisko wilgotne, temperatura +30-40°C.
Możliwe są różne opcje. Ale woda jest integralną cechą hydrolizy substancji organicznych. A enzymy działają tylko w określonym reżimie temperaturowym.
Główne amplifikatory
Gnijące bakterie żyjące w glebie ziemi są najczęstszą grupą prokariotów. Odgrywają ważną rolę w obiegu azotu i przywracają do gleby minerały (mineralizują) niezbędne roślinom do procesów fotosyntezy. Kształt bakterii, ich związek z obecnością tlenu i sposoby odżywiania są zróżnicowane. Głównymi przedstawicielami tej grupy są Clostridia tworzące przetrwalniki, pałeczki i enterobakterie nie tworzące przetrwalników.
Etapy rozkładu organicznego
Etapy rozkładu substancji organicznych przez gnijące bakterie są dość złożone z chemicznego punktu widzenia. Ogólnie rzecz biorąc, proces ten przeprowadza się w następujący sposób:
Bacillus subtilis
Najlepiej zbadaną bakterią jest Bacillus subtilis, bardzo skuteczny wzmacniacz. Lepiej zbadano jedynie Escherichia coli, nasz symbiont jelitowy. Bacillus subtilis jest bakterią powodującą rozkład tlenowy. Na jego powierzchni znajdują się katalizatory enzymatyczne proteazy produkowane przez bakterię i wykorzystywane do pozyskiwania energii życiowej. Proteazy wchodzą w reakcje hydrolizy z białkami środowiska i niszczą ich wiązania peptydowe, uwalniając początek dużych, a następnie coraz mniejszych łańcuchów aminokwasów. Wszystko, czego potrzebuje, trafia do celi, a to, czego nie potrzebuje, zostaje rozdane. Pozostają toksyczne substancje - siarkowodór i amoniak. To z powodu tych gazów siedliska patyków siana pachną tak nieprzyjemnie.
Nasi sąsiedzi
W naszych jelitach żyje około 50 bilionów różnych mikroorganizmów, czyli około dwóch kilogramów. A to 1,5 razy więcej niż całkowita liczba komórek w całym ludzkim ciele. A kto tu jest panem, a kto symbiontem? To oczywiście żart. Ale wśród tej różnorodności sąsiadów są też gnijące bakterie. Korzyści i szkody dla organizmu zależą od ich ilości i patogeniczności. W naszej jamie ustnej żyje nawet czterdzieści tysięcy bakterii. Lactobacilli, niektóre paciorkowce i sarcyna są w stanie wytrzymać kwaśne środowisko naszego żołądka. Sok trzustkowy z agresywnymi enzymami trawiennymi (lipazami i amylazami) wydzielany jest do dwunastnicy i sprawia, że jest ona niemal całkowicie sterylna.
Środowisko w jelicie cienkim i grubym jest zasadowe, skupia się tu cała masa mikroflory. To tutaj bakterie pomagają nam wchłaniać witaminy (bifidobakterie), syntetyzować witaminy (K i B) i tłumić florę chorobotwórczą (Escherichia coli), rozkładać skrobię i celulozę, białka i tłuszcze (bakterie amonifikujące), a to nie cała lista przydatnych funkcji naszych sąsiadów. Każdy człowiek wydala w swoim kale około 18 miliardów bakterii, czyli więcej niż jest ludzi na całej planecie. Ale te same bakterie mogą w pewnych warunkach powodować choroby. Dlatego wiele z nich uważa się za oportunistyczne.
Znaczenie gnijących bakterii
Pierwszymi żywymi organizmami tej planety, najskuteczniej zajmującymi wszystkie nisze ekologiczne istniejące na planecie Ziemia, są bakterie. Mineralizują glebę, czyniąc ją żyzną. Zawróć substancje nieorganiczne do obiegu. Pozbywają się zwłok i odpadów wszystkich żywych organizmów na planecie. Zapewnij ludzkości zasoby naturalne. Ułatwiają nam życie i pomagają w wchłanianiu składników pożywienia. Listę tę można kontynuować długo. Oczywiście negatywne znaczenie bakterii gnilnych jest również ogromne. Ale natura wiedziała, co robi, a naszym zadaniem na tej planecie nie jest zachwianie kruchej równowagi, jaką osiągnął otaczający nas świat przez te prawie cztery miliony lat.
W procesie metabolizmu mikroorganizmy nie tylko syntetyzują złożone substancje białkowe własnej cytoplazmy, ale także głęboko niszczą związki białkowe substratu. Proces mineralizacji organicznych substancji białkowych przez mikroorganizmy, który zachodzi wraz z uwolnieniem amoniaku lub utworzeniem soli amonowych, nazywany jest w mikrobiologii gniciem lub amonifikacją białek.
Zatem w sensie ściśle mikrobiologicznym gnicie to mineralizacja białka organicznego, chociaż w życiu codziennym „gnicie” odnosi się do szeregu różnych procesów, które mają czysto przypadkowe podobieństwa, do których zalicza się w tym pojęciu psucie się produktów spożywczych (mięsa, ryb, jaja, owoce, warzywa) oraz rozkład zwłok zwierząt i roślin oraz różne procesy zachodzące w oborniku, odpadach roślinnych itp.
Amonifikacja białek jest złożonym, wieloetapowym procesem. Jego wewnętrzna istota polega na przemianach energetycznych aminokwasów przez mikroorganizmy wykorzystujące swój szkielet węglowy do syntezy związków cytoplazmatycznych. W warunkach naturalnych rozkład bogatych w białko substancji pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, wzbudzanych przez różne bakterie, pleśnie i promieniowce, przebiega niezwykle łatwo zarówno przy szerokim dostępie powietrza, jak i w warunkach całkowitej beztlenowości. Pod tym względem chemia rozkładu substancji białkowych i charakter powstałych produktów rozkładu mogą się znacznie różnić w zależności od rodzaju mikroorganizmu, charakteru chemicznego białka i warunków procesu: napowietrzenia, wilgotności, temperatury.
Na przykład przy dostępie powietrza proces rozkładu przebiega bardzo intensywnie, aż do całkowitej mineralizacji substancji białkowych - powstaje amoniak, a nawet częściowo azot elementarny, powstaje metan lub dwutlenek węgla, a także siarkowodór i fosfor sole kwasowe. W warunkach beztlenowych z reguły nie dochodzi do całkowitej mineralizacji białek, a część powstałych (pośrednich) produktów rozkładu, które zwykle mają nieprzyjemny zapach, zatrzymuje się w podłożu, nadając mu obrzydliwy zapach zgnilizny.
Niska temperatura zapobiega amonifikacji białek. Na przykład w warstwach wiecznej zmarzliny ziemi na Dalekiej Północy odnaleziono zwłoki mamutów, które leżały przez dziesiątki tysięcy lat, ale nie uległy rozkładowi.
W zależności od indywidualnych właściwości mikroorganizmów - czynników powodujących rozkład - następuje płytki rozpad cząsteczki białka lub jej głębokie rozszczepienie (całkowita mineralizacja). Ale są też mikroorganizmy, które biorą udział w rozpadzie dopiero po pojawieniu się produktów hydrolizy substancji białkowych w podłożu w wyniku żywotnej aktywności innych drobnoustrojów. W rzeczywistości „gnilne” są te drobnoustroje, które stymulują głęboki rozkład substancji białkowych, powodując ich całkowitą mineralizację.
Substancje białkowe nie mogą być bezpośrednio wchłaniane przez komórkę drobnoustroju podczas odżywiania. Koloidalna struktura białek zapobiega ich przedostawaniu się do komórki przez błonę komórkową. Dopiero po rozszczepieniu hydrolitycznym prostsze produkty hydrolizy białek wnikają do komórki drobnoustroju i są przez nią wykorzystywane w syntezie substancji komórkowej. Zatem hydroliza białek zachodzi poza organizmem drobnoustroju. W tym celu drobnoustrój wydziela do substratu egzoenzymy proteolityczne (proteinazy). Ten sposób odżywiania powoduje rozkład ogromnych mas substancji białkowych w substratach, podczas gdy wewnątrz komórki drobnoustroju tylko stosunkowo niewielka część produktów hydrolizy białek ulega przemianie do postaci białkowej. Proces rozkładu substancji białkowych w tym przypadku w dużej mierze przeważa nad procesem ich syntezy. Z tego powodu ogólna biologiczna rola drobnoustrojów gnilnych jako czynników rozkładu substancji białkowych jest ogromna.
Mechanizm mineralizacji złożonej cząsteczki białka przez gnilne drobnoustroje można przedstawić za pomocą następującego łańcucha przemian chemicznych:
I. Hydroliza dużej cząsteczki białka do albumoz, peptonów, polipeptydów, dipeptydów.
II. Kontynuowana głębsza hydroliza produktów rozkładu białek do aminokwasów.
III. Przemiany aminokwasów pod wpływem enzymów drobnoustrojowych. Różnorodność aminokwasów i enzymów obecnych w kompleksie enzymatycznym różnych drobnoustrojów, pewne warunki procesu, determinują także skrajną różnorodność chemiczną produktów przemiany aminokwasów.
Zatem aminokwasy mogą ulegać dekarboksylacji, deaminacji, zarówno oksydacyjnej, jak i redukcyjnej oraz hydrolitycznej. Silna karboksylaza powoduje dekarboksylację aminokwasów, tworząc lotne aminy lub diaminy, które mają mdlący zapach. Z aminokwasu lizyny powstaje kadaweryna, z aminokwasu ornityny putrescyna:
Zwłoki i putrescyna nazywane są „truciznami zwłok” lub ptomainami (od greckiego ptoma - zwłoki, padlina). Wcześniej uważano, że ptomainy powstające w wyniku rozkładu białek powodują zatrucie pokarmowe. Obecnie jednak odkryto, że trujące są nie same ptomainy, lecz towarzyszące im pochodne – neuryna, muskaryna, a także niektóre substancje o nieznanym charakterze chemicznym.
Podczas deaminacji z aminokwasów usuwana jest grupa aminowa (NH2), z której powstaje amoniak. Odczyn podłoża staje się zasadowy. Podczas deaminacji oksydacyjnej oprócz amoniaku powstają także kwasy ketonowe:
Podczas deaminacji redukcyjnej powstają nasycone kwasy tłuszczowe:
Hydrolityczna deaminacja i dekarboksylacja prowadzą do powstania alkoholi:
Ponadto mogą powstawać węglowodory (na przykład metan), nienasycone kwasy tłuszczowe i wodór.
Aminokwasy aromatyczne w warunkach beztlenowych wytwarzają śmierdzące produkty rozkładu: fenol, indol, skatol. Indol i skatol powstają zwykle z tryptofanu. Z aminokwasów zawierających siarkę w tlenowych warunkach rozkładu powstają siarkowodór lub merkaptany, które również mają nieprzyjemny zapach zgniłych jaj. Białka złożone – nukleoproteiny – rozkładają się na kwasy nukleinowe i białka, które z kolei ulegają rozkładowi. Kwasy nukleinowe po rozkładzie dają kwas fosforowy, rybozę, dezoksyrybozę i azotowe zasady organiczne. W każdym konkretnym przypadku może nastąpić tylko część wskazanych przemian chemicznych, a nie cały cykl.
Pojawienie się amoniaku, amin i innych produktów rozkładu aminokwasów w produktach bogatych w białko (takich jak mięso lub ryby) jest wskaźnikiem psucia się drobnoustrojów.
Mikroorganizmy stymulujące amonifikację substancji białkowych są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Występują wszędzie: w glebie, wodzie, powietrzu i są reprezentowane w niezwykle różnorodnych postaciach - tlenowych i beztlenowych, fakultatywnie beztlenowych, tworzących zarodniki i nie tworzących zarodników.
Aerobowe mikroorganizmy gnilne
Bacillus subtilis (ryc. 35) to szeroko rozpowszechniona w przyrodzie pałeczka tlenowa, zwykle izolowana z siana, o bardzo ruchliwym pręciku (3-5 x 0,6 µm) ze sznurkiem okołowierzchowiowym. Jeśli hodowlę prowadzi się w płynnych pożywkach (na przykład w wywarze z siana), wówczas komórki Bacillus stają się nieco większe i łączą się w długie łańcuchy, tworząc pomarszczony i suchy srebrzystobiaławy film na powierzchni cieczy. Podczas wywoływania na podłożach stałych zawierających węglowodany tworzy się drobno pomarszczona, sucha lub ziarnista kolonia, zlewająca się z podłożem. Na plasterkach ziemniaków kolonie Bacillus subtilis są zawsze lekko pomarszczone, bezbarwne lub lekko różowawe, przypominające aksamitną powłokę.
Bacillus subtilis rozwija się w bardzo szerokim zakresie temperatur, będąc praktycznie kosmopolitycznym. Jednak ogólnie uważa się, że najlepsza temperatura dla jego rozwoju to 37-50°C. Zarodniki Bacillus subtilis są owalne, rozmieszczone ekscentrycznie, bez ścisłej lokalizacji (ale w wielu przypadkach wciąż bliżej środka komórki). Kiełkowanie zarodników jest równikowe. Gram-dodatni, rozkłada węglowodany do acetonu i aldehydu octowego i ma bardzo wysoką zdolność proteolityczną. Zarodniki Bacillus subtilis są bardzo odporne na ciepło - często konserwuje się je w konserwach, sterylizowanych w temperaturze 120°C.
Bacillus ziemniaczany (Bac. mesentericus) (ryc. 36) jest nie mniej rozpowszechniony w przyrodzie niż siano. Zazwyczaj paluszki ziemniaczane znajdują się na ziemniakach, dostających się tu z gleby.
Morfologicznie Bacillus ziemniaczany jest bardzo podobny do subtilusa: jego komórki (3-10 x 0,5-0,6 µm) mają sznur okołotririchowy; Istnieją zarówno pojedyncze, jak i połączone w łańcuch. Zarodniki Bacillus ziemniaka, podobnie jak Bacillus siana, są owalne, czasem podłużne, duże; są zlokalizowane w dowolnej części komórki (ale częściej centralnie). Kiedy tworzą się zarodniki, komórka nie pęcznieje; zarodniki kiełkują równikowo.
Uprawiane na plasterkach ziemniaków, słupki ziemniaczane tworzą obfitą żółtobrązową, złożoną, wilgotną, błyszczącą powłokę, przypominającą krezkę, od której wzięła się nazwa tego drobnoustroju. Na podłożu agarowym tworzy cienkie, suche i pomarszczone kolonie, które nie rosną wraz z podłożem.
Zdaniem Grama patyczek ziemniaczany barwi się pozytywnie. Optymalna temperatura rozwoju, podobnie jak Bacillus subtilis, wynosi 35-45 °C. Podczas rozkładu białek powstają duże ilości siarkowodoru. Zarodniki Bacillus ziemniaków są bardzo odporne na ciepło i podobnie jak zarodniki Bacillus subtilis wytrzymują długotrwałe gotowanie i często są konserwowane w żywności w puszkach.
Bac. Cereus. Są to pręty (3-5 x 1-1,5 mikrona) z prostymi końcami, pojedyncze lub połączone w misterne łańcuchy. Istnieją również opcje z krótszymi ogniwami. Cytoplazma komórek jest wyraźnie ziarnista lub wakuolizowana, a na końcach komórek często tworzą się błyszczące, przypominające tłuszcz ziarna. Komórki Bacillus są ruchliwe, mają sznurek okołobłonowy. Kwestionuje Cię. cereus tworzy owalny lub elipsoidalny, zwykle położony centralnie i rośnie biegunowo. Podczas rozwoju na MPA (agarze z peptonem mięsnym) Bacillus tworzy duże, zwarte kolonie z zagiętym środkiem i ryzoidalnymi falistymi krawędziami. Czasem kolonie są drobne, grudkowate, z frędzlowymi krawędziami i wiciowatymi wyrostkami, z charakterystycznymi ziarnami załamującymi światło. Bac. cereus jest tlenowcem. Jednak w niektórych przypadkach rozwija się również wtedy, gdy dostęp tlenu jest utrudniony. Bacillus ten występuje w glebie, wodzie i podłożach roślinnych. Upłynnia żelatynę, peptonizuje mleko i hydrolizuje skrobię. Optymalna temperatura dla rozwoju Bac. cereus 30°C, maksymalnie 37-48°C. Rozwijany w bulionie mięsno-peptonowym tworzy obfitą, jednorodną chmurę z łatwo rozpadającym się miękkim osadem i delikatnym filmem na powierzchni.
Wśród innych tlenowych drobnoustrojów gnilnych możemy wyróżnić gliniasty kij (Bac. mycoides), Bac. megatherium, a także niepozbawione zarodników bakterie pigmentowe - „cudowny pręt” (Bact. prodigiosum), Pseudomonas fluorescens.
Bacillus ziemny (Bac. mycoides) (ryc. 37) to jeden z najpowszechniejszych gnilnych prątków glebowych, posiadający dość duże (5-7 x 0,8-1,2 mikrona) pojedyncze komórki lub komórki połączone w długie łańcuchy. Na podłożu stałym gliniasta pałeczka tworzy bardzo charakterystyczne kolonie – puszyste, ryzoidalne lub grzybniowe, rozprzestrzeniające się po powierzchni podłoża niczym grzybnia grzybowa. Z powodu tego podobieństwa Bacillus otrzymał nazwę Bac. mycoides, co oznacza „w kształcie grzyba”.
Bac. megaterium to duża Bacillus i dlatego ma swoją nazwę, oznaczającą „duże zwierzę”. Stale występuje w glebie i na powierzchni materiałów gnijących. Młode komórki są zwykle grube - do 2 mikronów średnicy i długości od 3,5 do 7 mikronów. Zawartość komórek jest gruboziarnista z dużą liczbą dużych wtrąceń substancji tłuszczopodobnych lub glikogenopodobnych. Często inkluzje wypełniają niemal całą komórkę, nadając jej bardzo charakterystyczną strukturę, po której łatwo rozpoznać ten gatunek. Kolonie na podłożu agarowym są gładkie, białawe i tłusto-błyszczące. Brzegi kolonii są ostro odcięte, czasem z falistymi frędzlami.
Bakteria pigmentowa Pseudomonas fluorescens to mała (1-2 x 0,6 µm), Gram-ujemna, nie zawierająca zarodników pałeczka, ruchliwa, z lofotrychowym sznurkiem. Bakteria wytwarza zielonkawo-żółty fluorescencyjny pigment, który wnikając w podłoże zabarwia je na żółto-zieloną barwę.
Bakteria pigmentowa Bacterium prodigiosum (ryc. 38) jest powszechnie znana jako „cudowny kij” lub „cudowny kij krwi”. Bardzo mały, Gram-ujemny, wolny od zarodników, ruchliwy pręcik ze sznurkiem okołowierzchowiowym. Rozwijając się na podłożu agarowym i żelatynowym tworzy kolonie o ciemnoczerwonym kolorze z metalicznym połyskiem, przypominającym krople krwi.
Pojawienie się takich kolonii na chlebie i ziemniakach w średniowieczu wywoływało zabobonny strach wśród ludzi religijnych i wiązało się z intrygami „heretyków” i „diabelską obsesją”. Z powodu tej nieszkodliwej bakterii Święta Inkwizycja spalił na stosie ponad tysiąc zupełnie niewinnych ludzi.
Fakultatywne bakterie beztlenowe
Kij Proteus lub proteus vulgaris (Proteus vulgaris) (ryc. 39). Drobnoustrój ten jest jednym z najbardziej typowych patogenów gnijących substancji białkowych. Często występuje na samorzutnie zgniłym mięsie, w jelitach zwierząt i ludzi, w wodzie, w glebie itp. Komórki tej bakterii są wysoce polimorficzne. W kulturach jednodniowych w bulionie mięsno-peptonowym są one małe (1-3 x 0,5 µm), z dużą liczbą wici okołowierzchowiowych. Następnie zaczynają pojawiać się zwinięte komórki nitkowate, osiągające długość 10-20 mikronów lub więcej. Ze względu na taką różnorodność budowy morfologicznej komórek bakteria została nazwana na cześć boga morza Proteusa, któremu starożytna mitologia grecka przypisywała zdolność zmiany swojego wizerunku i dowolnego przekształcania się w różne zwierzęta i potwory.
Zarówno małe, jak i duże komórki Proteus mają silny ruch. Nadaje to koloniom bakteryjnym na podłożu stałym charakterystyczną cechę „roju”. Proces „rojenia się” polega na tym, że pojedyncze komórki wyłaniają się z kolonii, przesuwają się po powierzchni podłoża i zatrzymują w pewnej odległości od niego, rozmnażają się dając początek nowemu wzrostowi. Rezultatem jest masa małych białawych kolonii, ledwo widocznych gołym okiem. Nowe komórki ponownie oddzielają się od tych kolonii i tworzą nowe centra reprodukcji itp. w części pożywki wolnej od płytki bakteryjnej.
Proteus vulgaris jest drobnoustrojem Gram-ujemnym. Optymalna temperatura dla jego rozwoju to 25-37°C. W temperaturze około 5°C przestaje rosnąć. Zdolność proteolityczna Proteusa jest bardzo wysoka: rozkłada białka z utworzeniem indolu i siarkowodoru, powodując gwałtowną zmianę kwasowości środowiska - środowisko staje się silnie zasadowe. Podczas wywoływania na podłożach węglowodanowych Proteus wytwarza dużo gazów (CO2 i H2).
W warunkach umiarkowanego dostępu powietrza, podczas rozwoju na podłożu peptonowym, E. coli (Escherichia coli) ma pewne zdolności proteolityczne. Charakteryzuje się to powstawaniem indolu. Jednak E. coli nie jest typowym mikroorganizmem gnilnym i w środowisku węglowodanowym, w warunkach beztlenowych, powoduje nietypową fermentację kwasu mlekowego z utworzeniem kwasu mlekowego i szeregu produktów ubocznych.
Beztlenowe mikroorganizmy gnilne
Clostridium putrificum (ryc. 40) jest energetycznym czynnikiem powodującym beztlenowy rozkład substancji białkowych, przeprowadzając ten rozkład z obfitym uwalnianiem gazów - amoniaku i siarkowodoru. kl. putrificum dość często występuje w glebie, wodzie, jamie ustnej, jelitach zwierząt i różnych gnijących pokarmach. Czasami można go znaleźć w konserwach. kl. putrificum - ruchome pręciki ze sznurkiem okołowierzchowiowym, wydłużone i cienkie (7-9 x 0,4-0,7 µm). Istnieją również ogniwa dłuższe, połączone łańcuchami i pojedyncze. Optymalna temperatura dla rozwoju Clostridia wynosi 37°C. Rozwijając się w głębi agaru mięsno-peptonowego, tworzy łuszczące się, luźne kolonie. Zarodniki są kuliste i umieszczone terminalnie. Kiedy następuje sporulacja, komórka znacznie pęcznieje w miejscu zarodnika. Komórki zarodnikowe Cl. putrificum przypominają komórki zarodnikowe Bacillus zatrucia jadem kiełbasianym.
Odporność cieplna Cl. putrificum jest dość wysokie. Jeśli zarodniki nie zostaną zniszczone podczas produkcji konserw, podczas przechowywania gotowych produktów w magazynie mogą się rozwinąć i spowodować psucie się (bombardowanie mikrobiologiczne) konserw. Właściwości sacharylityczne Cl. putrificum nie ma.
Clostridium sporogenes (ryc. 41) - według cech morfologicznych jest to dość duży pręcik o zaokrąglonych końcach, łatwo tworzący łańcuchy. Drobnoustrój jest bardzo mobilny dzięki wici okołowierzchołkowej. Nazwa Clostridium sporogenes, nadana przez I.I. Mechnikova (1908), charakteryzuje zdolność tego drobnoustroju do szybkiego tworzenia zarodników. Po 24 godzinach pod mikroskopem można zobaczyć wiele pręcików i swobodnie leżących zarodników. Po 72 godzinach proces sporulacji kończy się i nie pozostają żadne formy wegetatywne. Drobnoustrój tworzy owalne zarodniki, umiejscowione centralnie lub bliżej jednego z końców pałeczki (podterminal). Nie tworzy kapsułek. Optymalny rozwój wynosi 37°C.
kl. sporogenes - beztlenowy. Nie posiada właściwości toksycznych ani chorobotwórczych. W warunkach beztlenowych na podłożu agarowym tworzy powierzchowne, małe kolonie o nieregularnym kształcie, które początkowo są przezroczyste, a następnie przekształcają się w nieprzezroczyste, żółtawo-białe kolonie z frędzlami na krawędziach. W głębi agaru kolonie są „kudłate”, okrągłe, z gęstym środkiem. Podobnie w warunkach beztlenowych drobnoustrój powoduje szybkie zmętnienie bulionu mięsno-peptonowego, powstawanie gazów i pojawienie się nieprzyjemnego gnilnego zapachu. Kompleks enzymatyczny Clostridium sporogenes zawiera bardzo aktywne enzymy proteolityczne, które mogą rozkładać białko aż do jego ostatniego etapu. Pod wpływem Clostridium sporogenes mleko po 2-3 dniach ulega peptonizacji i luźno koaguluje, żelatyna ulega upłynnieniu. Na podłożach zawierających wątrobę czasami tworzy się czarny pigment z wyróżniającymi się białymi kryształkami tyrozyny. Drobnoustrój powoduje czernienie i trawienie środowiska mózgu oraz ostry, gnilny zapach. Kawałki tkaniny są szybko trawione, rozluźniane i prawie całkowicie topią się w ciągu kilku dni.
Clostridium sporogenes ma również właściwości sacharylityczne. Występowanie tego drobnoustroju w przyrodzie, wyraźne właściwości proteolityczne i wysoka odporność termiczna zarodników charakteryzują go jako jeden z głównych czynników sprawczych procesów gnilnych w produktach spożywczych.
kl. sporogenes jest czynnikiem powodującym psucie się konserw mięsnych oraz mięsa i warzyw. Najczęściej psują się gulasze mięsne w puszkach i pierwsze dania obiadowe z mięsem i bez (barszcz, rassolnik, kapuśniak itp.). Obecność niewielkiej ilości zarodników pozostałych w produkcie po sterylizacji może powodować psucie się żywności konserwowej przechowywanej w temperaturze pokojowej. Najpierw obserwuje się zaczerwienienie mięsa, następnie czernienie, pojawia się ostry zgniły zapach i często obserwuje się bombardowanie puszek.
W gnilnym rozkładzie białek biorą również udział różne pleśnie i promieniowce - Penicillium, Mucor mucedo, Botrytis, Aspergillus, Trichoderma itp.
Znaczenie procesu gnicia
Ogólne znaczenie biologiczne procesu rozkładu jest ogromne. Gnijące mikroorganizmy to „posłańcy ziemi”. Powodując mineralizację ogromnej ilości substancji białkowych dostających się do gleby, dokonując rozkładu zwłok zwierząt i odpadów roślinnych, dokonują biologicznego oczyszczenia ziemi. Głęboki rozkład białek jest powodowany przez tlenowce zarodników, mniej głęboki - przez beztlenowce zarodników. W warunkach naturalnych proces ten zachodzi etapowo przy współpracy wielu typów mikroorganizmów.
Jednak w produkcji żywności gnicie jest procesem szkodliwym i powoduje ogromne szkody materialne. Psucie się mięsa, ryb, warzyw, jaj, owoców i innych produktów spożywczych następuje szybko i bardzo gwałtownie, jeśli są przechowywane bez zabezpieczenia w warunkach sprzyjających rozwojowi drobnoustrojów.
Tylko w niektórych przypadkach w produkcji żywności psucie można wykorzystać jako pożyteczny proces - podczas dojrzewania solonych śledzi i serów. Gnicie wykorzystuje się w garbarstwie do zszywania skór (usuwania sierści ze skór zwierzęcych podczas produkcji skór). Znając przyczyny procesów rozkładu, ludzie nauczyli się chronić produkty spożywcze pochodzenia białkowego przed ich rozkładem stosując różnorodne metody konserwacji.
Gnicie to rozkład substancji białkowych przez mikroorganizmy. Jest to psucie się mięsa, ryb, owoców, warzyw, drewna, a także procesy zachodzące w glebie, oborniku itp.
W węższym znaczeniu za gnicie uważa się proces rozkładu białek lub substratów bogatych w białko pod wpływem mikroorganizmów.
Białka są ważnym składnikiem żywego i martwego świata organicznego i można je znaleźć w wielu produktach spożywczych. Białka charakteryzują się dużą różnorodnością i złożonością strukturalną.
Zdolność do niszczenia substancji białkowych jest nieodłączną cechą wielu mikroorganizmów. Niektóre mikroorganizmy powodują płytki rozkład białka, inne natomiast niszczą je głębiej. Procesy gnilne zachodzą stale w warunkach naturalnych i często występują w produktach i produktach zawierających substancje białkowe. Rozkład białka rozpoczyna się od jego hydrolizy pod wpływem enzymów proteolitycznych uwalnianych przez drobnoustroje do środowiska. Gnicie następuje w obecności wysokiej temperatury i wilgotności.
Aerobowe gnicie. Zachodzi w obecności tlenu atmosferycznego. Końcowymi produktami rozkładu tlenowego są, oprócz amoniaku, dwutlenek węgla, siarkowodór i merkaptany (które mają zapach zgniłych jaj). Siarkowodór i merkaptany powstają podczas rozkładu aminokwasów zawierających siarkę (cystyna, cysteina, metionina). Bacillus należy również do bakterii gnilnych, które w warunkach tlenowych niszczą substancje białkowe. mykoides. Bakteria ta jest szeroko rozpowszechniona w glebie. Jest to mobilny pręt tworzący zarodniki.
Gnicie beztlenowe. Zachodzi w warunkach beztlenowych. Końcowymi produktami rozkładu beztlenowego są produkty dekarboksylacji aminokwasów (usunięcia grupy karboksylowej) z utworzeniem śmierdzących substancji: indolu, akatolu, fenolu, krezolu, diamin (ich pochodne są truciznami trującymi i mogą powodować zatrucia) .
Najczęstszymi i aktywnymi patogenami rozkładu w warunkach beztlenowych są Bacillus putrificus i Bacillus sporogenes.
Optymalna temperatura rozwoju większości drobnoustrojów gnilnych mieści się w przedziale 25-35°C. Niskie temperatury nie powodują ich śmierci, a jedynie zatrzymują ich rozwój. W temperaturze 4-6°C aktywność życiowa gnilnych mikroorganizmów zostaje zahamowana. Bakterie gnilne niebędące zarodnikami giną w temperaturach powyżej 60°C, natomiast bakterie tworzące przetrwalniki mogą wytrzymać ogrzewanie do 100°C.
Rola mikroorganizmów gnilnych w przyrodzie, w procesach psucia się żywności.
W naturze rozkład odgrywa dużą pozytywną rolę. Jest integralną częścią cyklu substancji. Procesy rozkładu zapewniają wzbogacenie gleby w formy azotu potrzebne roślinom.
Półtora wieku temu wielki francuski mikrobiolog L. Pasteur zdał sobie sprawę, że bez mikroorganizmów rozkładu i fermentacji, przekształcających materię organiczną w związki nieorganiczne, życie na Ziemi stałoby się niemożliwe. Najwięcej gatunków z tej grupy żyje w glebie – w 1 g żyznej gleby ornej znajduje się ich kilka miliardów Flora glebowa reprezentowana jest głównie przez bakterie rozkładające. Rozkładają pozostałości organiczne (martwe ciała roślin i zwierząt) na substancje zużywane przez rośliny: dwutlenek węgla, wodę i sole mineralne. Proces ten w skali planetarnej nazywa się mineralizacją pozostałości organicznych; im więcej bakterii znajduje się w glebie, tym intensywniejszy jest proces mineralizacji, a zatem tym większa żyzność gleby. Jednakże mikroorganizmy gnilne i procesy przez nie wywoływane w przemyśle spożywczym powodują psucie się produktów, szczególnie pochodzenia zwierzęcego oraz materiałów zawierających substancje białkowe. Aby zapobiec psuciu się produktów przez gnilne mikroorganizmy, konieczne jest zapewnienie takich warunków przechowywania, które wykluczają rozwój tych mikroorganizmów.
Aby chronić produkty spożywcze przed gniciem, stosuje się sterylizację, solenie, wędzenie, zamrażanie itp. Jednak wśród bakterii gnilnych występują formy zarodnikowe, halofilne i psychrofilne, formy powodujące psucie się solonej lub mrożonej żywności.
Temat 1.2. Wpływ warunków środowiskowych na mikroorganizmy. Rozmieszczenie mikroorganizmów w przyrodzie.
Czynniki wpływające na mikroorganizmy (temperatura, wilgotność, stężenie w środowisku, promieniowanie)
Plan
1. Wpływ temperatury: mikroorganizmy psychrofilne, mezofilne i termofilne. Mikrobiologiczne zasady przechowywania żywności w postaci schłodzonej i zamrożonej. Stabilność termiczna komórek wegetatywnych i zarodników: pasteryzacja i sterylizacja. Wpływ obróbki termicznej produktów spożywczych na mikroflorę.
2. Wpływ wilgotności produktu i środowiska na mikroorganizmy. Znaczenie wilgotności względnej powietrza dla rozwoju mikroorganizmów na produktach suchych.
3. Wpływ stężenia substancji rozpuszczonych w siedlisku mikroorganizmów. Wpływ promieniowania, wykorzystanie promieni UV do dezynfekcji powietrza.
Wpływ temperatury: mikroorganizmy psychrofilne, mezofilne i termofilne. Mikrobiologiczne zasady przechowywania żywności w postaci schłodzonej i zamrożonej. Stabilność termiczna komórek wegetatywnych i zarodników: pasteryzacja i sterylizacja. Wpływ obróbki termicznej produktów spożywczych na mikroflorę.
Temperatura jest najważniejszym czynnikiem rozwoju mikroorganizmów. Dla każdego mikroorganizmu istnieje minimalny, optymalny i maksymalny reżim temperaturowy wzrostu. Ze względu na tę właściwość drobnoustroje dzielą się na trzy grupy:
§ psychrofile - mikroorganizmy, które dobrze rosną w niskich temperaturach, minimalnie w temperaturze -10-0 °C, optymalnie w temperaturze 10-15 °C;
§ mezofile - mikroorganizmy, dla których optymalny wzrost obserwuje się w temperaturze 25-35°C, minimalnie w 5-10°C, maksymalnie w 50-60°C;
§ termofile - mikroorganizmy, które dobrze rosną w stosunkowo wysokich temperaturach, przy optymalnym wzroście w temperaturze 50–65 °C, maksymalnie w temperaturach powyżej 70 °C.
Większość mikroorganizmów to mezofile, dla których optymalna temperatura wynosi 25-35°C. Dlatego przechowywanie produktów spożywczych w tej temperaturze prowadzi do szybkiego namnażania się w nich mikroorganizmów i psucia się żywności. Niektóre drobnoustroje gromadzące się w dużej ilości w żywności mogą prowadzić do zatrucia pokarmowego u ludzi. Mikroorganizmy chorobotwórcze, tj. wywołujące choroby zakaźne u ludzi są również klasyfikowane jako mezofile.
Niskie temperatury spowalniają rozwój mikroorganizmów, ale ich nie zabijają. W chłodzonej żywności rozwój drobnoustrojów jest powolny, ale trwa. W temperaturach poniżej 0°C większość drobnoustrojów przestaje się rozmnażać, tzn. Kiedy żywność zostaje zamrożona, rozwój drobnoustrojów zatrzymuje się, a część z nich stopniowo obumiera. Ustalono, że w temperaturach poniżej 0°C większość mikroorganizmów wchodzi w stan podobny do anabiozy, zachowuje żywotność i kontynuuje swój rozwój wraz ze wzrostem temperatury. Tę właściwość mikroorganizmów należy uwzględnić podczas przechowywania i dalszej obróbki kulinarnej produktów spożywczych. Przykładowo salmonella może długo utrzymywać się w mrożonym mięsie, a po rozmrożeniu mięsa w sprzyjających warunkach szybko gromadzi się w ilościach niebezpiecznych dla człowieka.
Poddane działaniu wysokich temperatur przekraczających maksymalną wytrzymałość mikroorganizmów giną. Bakterie, które nie mają zdolności do tworzenia przetrwalników, giną po podgrzaniu w wilgotnym środowisku do 60-70°C w ciągu 15-30 minut, do 80-100°C w ciągu kilku sekund lub minut. Zarodniki bakterii mają znacznie większą odporność na ciepło. Wytrzymują temperaturę 100°C przez 1-6 godzin, w temperaturze 120-130°C zarodniki bakterii w wilgotnym środowisku giną po 20-30 minutach. Zarodniki pleśni są mniej odporne na ciepło.
Termiczna obróbka kulinarna produktów spożywczych w gastronomii publicznej, pasteryzacja i sterylizacja produktów w przemyśle spożywczym prowadzą do częściowej lub całkowitej (sterylizacja) śmierci komórek wegetatywnych mikroorganizmów.
Podczas pasteryzacji produkt spożywczy poddawany jest minimalnym wpływom temperatury. W zależności od reżimu temperaturowego rozróżnia się pasteryzację niską i wysoką.
Niską pasteryzację przeprowadza się w temperaturze nieprzekraczającej 65-80°C, przez co najmniej 20 minut, aby lepiej zagwarantować bezpieczeństwo produktu.
Pasteryzacja wysoka to krótkotrwałe (nie dłużej niż 1 minuta) wystawienie pasteryzowanego produktu na działanie temperatury powyżej 90°C, które prowadzi do śmierci patogennej mikroflory niezarodnikowej i jednocześnie nie powoduje istotnych zmian w naturalnych właściwościach pasteryzowanych produktów. Pasteryzowanej żywności nie można przechowywać bez chłodzenia.
Sterylizacja polega na uwolnieniu produktu od wszelkich form mikroorganizmów, w tym zarodników. Sterylizacja konserw odbywa się w specjalnych urządzeniach - autoklawach (pod ciśnieniem pary) w temperaturze 110-125 ° C przez 20-60 minut. Sterylizacja zapewnia możliwość długotrwałego przechowywania konserw. Mleko poddawane jest sterylizacji metodą ultrawysokiej temperatury (w temperaturach powyżej 130°C) przez kilka sekund, co pozwala zachować wszystkie korzystne właściwości mleka.
Gnicie to proces głębokiego rozkładu substancji białkowych przez mikroorganizmy. Mikroorganizmy wykorzystują produkty rozkładu białek do syntezy substancji komórkowych oraz jako materiał energetyczny.
Gnicie jest złożonym, wieloetapowym procesem biochemicznym, którego charakter i końcowy wynik zależą od składu białek, warunków procesu i rodzaju mikroorganizmów je powodujących.
Substancje białkowe nie mogą przedostać się bezpośrednio do komórek mikroorganizmów, dlatego tylko drobnoustroje posiadające enzymy - egzoproteazy - mogą wykorzystywać białka.
Proces rozkładu prostych białek rozpoczyna się od ich hydrolizy. Podstawowymi produktami hydrolizy są peptydy. Dostają się do komórki i są hydrolizowane przez proteazy wewnątrzkomórkowe do aminokwasów.
Nukleoproteiny pod wpływem gnilnych drobnoustrojów rozkładają się na kompleksy białkowe i kwasy nukleinowe. Białka są następnie rozkładane na aminokwasy, a kwasy nukleinowe na kwas fosforowy, węglowodany i mieszaninę zasad zawierających azot.
Aminokwasy są wykorzystywane przez mikroorganizmy do syntezy komórek lub podlegają dalszym zmianom, takim jak deaminacja. Wyróżnia się deaminację: hydrolityczną, utleniającą i redukcyjną.
Deaminacji hydrolitycznej towarzyszy powstawanie hydroksykwasów i amoniaku. Jeśli nastąpi dekarboksylacja aminokwasu, powstaje alkohol, amoniak i dwutlenek węgla.
W wyniku deaminacji oksydacyjnej powstają ketokwasy i amoniak.
W wyniku deaminacji redukcyjnej powstają kwasy karboksylowe i amoniak.
Wśród produktów rozkładu aminokwasów, w zależności od budowy ich rodników, występują różne kwasy organiczne i alkohole. Podczas rozkładu aminokwasów tłuszczowych mogą gromadzić się kwasy mrówkowy, octowy, propionowy, masłowy i inne; alkohole propylowe, butylowe, amylowe i inne. Podczas rozkładu aminokwasów aromatycznych produktami pośrednimi są charakterystyczne produkty gnicia: fenol, krezol, skatol, indol - substancje o bardzo nieprzyjemnym zapachu. W wyniku rozkładu aminokwasów zawierających siarkę powstaje siarkowodór lub jego pochodne – merkaptany. Merkaptany mają zapach zgniłych jaj, który jest wyczuwalny nawet przy znikomych stężeniach.
Diaminokwasy powstałe podczas hydrolizy białek mogą ulegać dekarboksylacji bez eliminacji amoniaku, w wyniku czego powstają diaminy i CO2.
Zwłoki, putrescyna i inne aminy powstające podczas rozkładu są często grupowane pod ogólną nazwą ptomaines (trucizny ze zwłok). Niektóre pochodne ptomainy mają właściwości toksyczne.
Pod wpływem mikroorganizmów tlenowych azotowe i nieazotowe związki organiczne ulegają utlenianiu, dzięki czemu mogą zostać całkowicie zmineralizowane. W tym przypadku końcowymi produktami rozkładu są amoniak, dwutlenek węgla, woda, sole kwasów siarkowego i fosforowego. W warunkach beztlenowych nie zachodzi całkowite utlenianie produktów pośrednich rozkładu aminokwasów. W związku z tym oprócz NH3 i CO2 gromadzą się różne wymienione powyżej związki organiczne, do których mogą zaliczać się substancje o właściwościach toksycznych oraz substancje nadające gnijącym materiałom obrzydliwy zapach.
Najbardziej aktywnymi czynnikami sprawczymi procesów gnilnych są bakterie. Są wśród nich przetrwalnikujące i niezarodnikujące, tlenowe i beztlenowe. Mezofile, odporne na zimno i ciepło, w większości są wrażliwe na kwasowość środowiska i wysoką zawartość w nim soli kuchennej. Najczęstsze bakterie gnilne są następujące.
Pałeczki ziemniaka i siana są bakteriami tlenowymi, ruchliwymi, gram-dodatnimi, tworzącymi przetrwalniki. Ich zarodniki są odporne na ciepło. Optymalna temperatura mieści się w przedziale 30-450C, maksymalny wzrost osiąga w t0 55-600C, w t0 poniżej 50 nie rozmnażają się.
Bakterie z rodzaju Pseudomonas to tlenowe, ruchliwe pałeczki z polarnym sznurem, bezzarodnikowe, Gram-ujemne. Niektóre gatunki syntetyzują pigmenty, nazywane są one fluorescencyjnymi pseudomonas. Występują odporne na zimno temperatury wzrostu od -20 do -50 C. Są zdolne do utleniania węglowodanów z tworzeniem kwasów i wydzielaniem śluzu. Rozwój i aktywność biochemiczna są hamowane przy pH poniżej 5,5 i 5-6% stężenia NaCl w pożywce. Pseudomonas są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie i są antagonistami wielu bakterii i grzybów nitkowatych.
Proteus vulgaris - małe, Gram-ujemne, nie zawierające zarodników pałeczki o wyraźnych właściwościach gnilnych, fakultatywne beztlenowce. Fermentuje węglowodany, tworząc gaz i kwas. W zależności od warunków życia bakterie te są w stanie zauważalnie zmieniać kształt i rozmiar. Dobrze rozwija się w t0 250 C i 370 C, przestaje się namnażać w t0 około 5-100 C, ale można go także konserwować w mrożonkach.
Jego cechą charakterystyczną jest mobilność energetyczna. Ta właściwość leży u podstaw metody identyfikacji Proteusa w produktach spożywczych i oddzielania go od powiązanych bakterii. Niektóre gatunki wytwarzają substancje toksyczne dla ludzi.
Clostridium sporogenes jest beztlenową, ruchliwą pałką zarodnikową. Zarodniki są odporne na ciepło i znajdują się centralnie w komórce. Bardzo szybko wytwarza zarodniki. Fermentuje węglowodany, tworząc kwasy i gazy, ma zdolność lipolityczną. Podczas rozkładu białek wydziela się obficie siarkowodór. Optymalny rozwój t0 wynosi 35-400 C, minimalny to około 50 C.
Mikroorganizmy gnilne wyrządzają ogromne szkody gospodarce narodowej, powodując psucie się cennych, bogatych w białko produktów spożywczych, takich jak ryby i przetwory rybne, mięso i przetwory mięsne, jaja i mleko. Ale te same mikroorganizmy odgrywają dużą pozytywną rolę w obiegu azotu w przyrodzie, mineralizując substancje białkowe, które trafiają do zepsutej wody.
Gnicie to proces rozkładu białek powodowany przez mikroorganizmy. Gnicie obejmuje szereg procesów, które znacznie różnią się od siebie. Istnieją różne ścieżki rozkładu złożonych cząsteczek białka, a głębokość tego rozkładu jest różna.
Rozpad cząsteczki białka służy niektórym mikroorganizmom jako sposób na przekształcenie jej w stan przyswajalny, podczas gdy inne mikroorganizmy wykorzystują białko do celów plastycznych i jako materiał energetyczny. Mikroorganizmy te powodują głębszy rozkład białek i tworzą bardziej zróżnicowane produkty gnicia. Najważniejsze bakterie gnilne: Bact. proteus vulgare - fakultatywny beztlenowiec rozkładający białka na amoniak i siarkowodór; Ty. subtilis, ty. mycoides i ty. krezka. Pierwsze dwa typy podczas procesu gnicia podczas rozkładu białka tworzą amoniak przy braku siarkowodoru; B. mesentericus wytwarza dużo siarkowodoru.
Biochemia procesu rozpadu
W początkowych stadiach gnilny rozkład cząsteczki białka jest najwyraźniej podobny do tego, który zachodzi podczas hydrolizy kwasowej lub zasadowej, tj. cząsteczka białka po dodaniu wody rozkłada się z utworzeniem albumoz i peptonów, bliskich polipeptydom, związków składających się z więcej niż dwa aminokwasy. Substancje te szybko ulegają dalszemu rozkładowi także poprzez hydrolizę do aminokwasów, które szybko ulegają dalszym przemianom - deaminacji (eliminacja NH2) i dekarboksylacji (eliminacja COOH), a częściowo jeszcze głębszemu rozszczepieniu. Powstający w tym procesie amoniak i dwutlenek węgla są charakterystycznymi produktami gnilnego rozkładu białek. O zgniłym zapachu w dużej mierze decydują inne produkty rozpadu aminokwasów charakterystyczne dla procesu rozkładu (indol, skatol, merkaptany); powstają także substancje toksyczne: histamina, tyramina. Jednak zatrucie pokarmowe obserwowane podczas jedzenia zepsutej żywności nie jest spowodowane tymi substancjami, ale toksynami wytwarzanymi przez określone typy bakterii. Indol i skatol powstają w wyniku rozkładu tryptofanu. Merkaptany, podobnie jak siarkowodór, powstają w wyniku rozkładu aminokwasów zawierających siarkę, cystyny i metioniny. W tworzeniu zapachu gnijących białek, obok amoniaku, siarkowodoru, merkaptanów, indolu, skatolu i fenolu, biorą udział niewątpliwie inne substancje będące pośrednimi produktami rozkładu.
Mikroorganizmy gnilne są szeroko rozpowszechnione, dlatego też, gdy substancja białkowa jest przechowywana bez zabezpieczenia przed mikroorganizmami i w warunkach umożliwiających ich namnażanie, gnicie następuje w możliwie najkrótszym czasie i rozwija się bardzo energicznie.
Zastosowania i znaczenie procesu gnicia
Ze względów technicznych w niektórych gałęziach przemysłu stosuje się procesy gnilne - serowarstwo, garbowanie i marynowanie śledzi. Proces rozkładu odgrywa rolę w przyrodzie, ponieważ dzięki niemu azot substancji białkowych zawartych w pozostałościach zwierzęcych i roślinnych przekształca się w amoniak, czyli w formę łatwo przyswajalną przez rośliny wyższe.
Artykuł przygotował i zredagował: chirurgWideo:
Zdrowy:
Powiązane artykuły:
- Białka (białka) to wielkocząsteczkowe, zawierające azot substancje organiczne, które stanowią najwięcej...
- Współczesny sport elitarny stopniowo zmienia się z aktywności w towar: zmiany w regulaminach zawodów dla...
- Niedobory białka i poszczególnych aminokwasów eliminowane są poprzez wzbogacanie produktów o brakujące aminokwasy lub hydrolizaty białkowe. Stosować...
