Zápach zo žúmp a skládok, hnijúce organické zvyšky – to všetko vyvoláva v ľuďoch pretrvávajúci pocit znechutenia. Ale keď pominie prvá reakcia a naštartuje sa zdravý rozum, príde pochopenie, že toto je povinný proces života. Za každým hnilobou môžete vidieť vznikajúci nový život. Toto je večný kolobeh látok v prírode. A bez ohľadu na to, aké rozmanité sú živé organizmy na planéte, je prekvapujúce, že jediné, ktoré sú zodpovedné za rozklad, sú hnijúce baktérie.
Čo sa rozkladá
Dekompozičné procesy sú celým radom reakcií, v dôsledku ktorých sa zložité látky rozkladajú na jednoduchšie a trvácnejšie. Proces rozpadu (amonifikácia) je rozklad organických látok obsahujúcich dusík a síru na jednoduché molekuly. Podobným procesom – fermentáciou – je rozklad bezdusíkových organických látok – cukrov alebo sacharidov. Oba procesy vykonávajú mikroorganizmy. Objasnenie mechanizmu týchto procesov začalo pokusmi Louisa Pasteura (1822-1895). Ak sa na hnijúce baktérie pozrieme výlučne z chemického hľadiska, uvidíme, že príčinou týchto procesov je nestabilita organických zlúčenín a mikroorganizmy pôsobia len ako pôvodcovia chemických reakcií. Ale keďže bielkoviny, krv a zvieratá pod vplyvom baktérií podliehajú rôznym druhom rozkladu, dominantná úloha mikroorganizmov je nepopierateľná.
Štúdium predmetu pokračuje
Hnitie má veľký význam v hospodárstve prírody aj v ľudskej činnosti: od technickej výroby až po rozvoj chorôb. Aplikovaná bakteriológia sa zrodila len asi pred 50 rokmi a ťažkosti so štúdiom sú aj dnes obrovské. Ale vyhliadky sú obrovské:
Kto sú títo deštruktori?
Baktérie sú celé kráľovstvo jednobunkových prokaryotických (bez jadra) organizmov, ktoré má asi 10 tisíc druhov. Ale tieto sú nám známe a vo všeobecnosti sa predpokladá, že existuje viac ako milión druhov. Objavili sa na planéte dávno pred nami (pred 3-4 miliónmi rokov), boli jej prvými obyvateľmi a z veľkej časti aj vďaka nim sa Zem stala vhodnou pre rozvoj iných foriem života. Holandský prírodovedec Antonie van Leeuwenhoek prvýkrát videl „zvieratá“ cez mikroskop, ktorý vyrobil vlastnými rukami v roku 1676. Až v roku 1828 dostali svoje meno vďaka dielu Christiana Ehrenberga. Rozvoj zväčšovacej technológie umožnil Louisovi Pasteurovi v roku 1850 opísať fyziológiu a metabolizmus hnilobných a fermentačných baktérií, vrátane patogénnych. Práve Pasteur, vynálezca vakcíny proti antraxu a besnote, je považovaný za zakladateľa bakteriológie – vedy o baktériách. Druhým vynikajúcim bakteriológom je nemecký lekár Robert Koch (1843-1910), ktorý objavil Vibrio cholera a tuberkulózny bacil.
Tak jednoduché a také zložité
Tvar baktérií môže byť guľovitý (koky), rovné tyčinky (bacil), zakrivený (vibrio), špirálový (spirilla). Môžu sa spájať - diplokoky (dva koky), streptokoky (reťazec kokov), stafylokoky (zhluk kokov). Bunková stena mureínu (polysacharid kombinovaný s aminokyselinami) dáva telu tvar a chráni obsah bunky. Bunková membrána z fosfolipidov môže byť invaginovaná a obsahuje komplexy pohybových orgánov (bičíky). Bunky nemajú jadro, ale cytoplazma obsahuje ribozómy a kruhovú DNA (plazmidy). Neexistujú žiadne organely a funkcie mitochondrií a chloroplastov vykonávajú mezozómy - membránové výbežky. Niektoré majú vakuoly: plynové vakuoly plnia funkciu pohybu vo vodnom stĺpci, zatiaľ čo zásobné vakuoly obsahujú glykogén alebo škrob, tuky a polyfosfáty.
Ako sa stravujú
Podľa druhu výživy sú baktérie autotrofné (sami si syntetizujú organické látky) a heterotrofné (spotrebúvajú hotové organické látky). Autotrofy môžu byť fotosyntetické (zelené a fialové) a chemosyntetiká (nitrifikačné, sírne baktérie, železité baktérie). Heterotrofy sú saprotrofy (využívajú odpadové produkty, odumreté zvyšky živočíchov a rastlín) a symbionty (využívajú organickú hmotu živých organizmov). Hnitie a fermentáciu vykonávajú saprotrofné baktérie. Niektoré baktérie potrebujú na svoj metabolizmus kyslík (aeróby), zatiaľ čo iné ho nepotrebujú (anaeróby).
Naša armáda je nespočetná
Baktérie žijú všade. Doslova. V každej kvapke vody, v každej kaluži, na kameňoch, vo vzduchu a pôde. Uveďme len niekoľko skupín:
Optimálne podmienky
Hnitie si vyžaduje určité podmienky a práve zbavenie baktérií týchto podmienok je základom nášho varenia (sterilizácia, pasterizácia, konzervovanie atď.). Pre intenzívny proces rozkladu je potrebné:
- Prítomnosť samotných baktérií.
- Vonkajšie podmienky - vlhké prostredie, teplota +30-40 °C.
Možné sú rôzne možnosti. Voda je však neoddeliteľnou súčasťou hydrolýzy organických látok. A enzýmy fungujú len v určitom teplotnom režime.
Hlavné amonizátory
Hnijúce baktérie, žijúce v pôde zeme, sú najbežnejšou skupinou prokaryotov. Zohrávajú dôležitú úlohu v kolobehu dusíka a vracajú do pôdy minerály (mineralizujú), tak potrebné pre rastliny pre procesy fotosyntézy. Tvar baktérií, ich vzťah k prítomnosti kyslíka a spôsoby ich kŕmenia sú rôzne. Hlavnými predstaviteľmi tejto skupiny sú spórotvorné klostrídie, bacily a nespórujúce enterobaktérie.
Etapy organického rozkladu
Štádiá rozkladu organických látok hnijúcimi baktériami sú z chemického hľadiska pomerne zložité. Vo všeobecnosti sa tento proces vykonáva takto:
Bacillus subtilis
Najviac študovanou baktériou je Bacillus subtilis, veľmi účinný amonifikátor. Len Escherichia coli, náš črevný symbiont, bola preskúmaná lepšie ako ona. Bacillus subtilis je aeróbna rozkladná baktéria. Na jeho povrchu sú proteázové enzýmové katalyzátory produkované baktériou a používané na získavanie životnej energie. Proteázy vstupujú do hydrolytických reakcií s environmentálnymi proteínmi a ničia ich peptidové väzby, pričom uvoľňujú začiatok veľkých reťazcov aminokyselín a potom čoraz menších. Všetko, čo potrebuje, ide do cely a to, čo nepotrebuje, je rozdané. A toxické látky zostávajú - sírovodík a amoniak. Práve kvôli týmto plynom tak nepríjemne zapáchajú biotopy tyčiniek sena.
Naši susedia
V našich črevách žije asi 50 biliónov rôznych mikroorganizmov, čo sú asi dva kilogramy. A to je 1,5-krát viac ako celkový počet buniek v celom ľudskom tele. A kto je tu pán a kto symbiont? To je, samozrejme, vtip. Ale medzi touto rozmanitosťou susedov sú aj hnijúce baktérie. Výhody a poškodenia tela z nich závisia od ich množstva a patogenity. V našej ústnej dutine žije až štyridsaťtisíc baktérií. Laktobacily, niektoré streptokoky a sarcina znesú kyslé prostredie nášho žalúdka. Pankreatická šťava s agresívnymi tráviacimi enzýmami (lipázami a amylázami) sa vylučuje do dvanástnika a robí ho takmer úplne sterilným.
Prostredie v tenkom a hrubom čreve je zásadité, koncentruje sa tu celá masa mikroflóry. Práve tu nám baktérie pomáhajú absorbovať vitamíny (bifidobaktérie), syntetizovať vitamíny (K a B) a potláčať patogénnu flóru (Escherichia coli), rozkladať škrob a celulózu, bielkoviny a tuky (amonizujúce baktérie), a to nie je celý zoznam užitočných funkcií našich susedov. Každý človek vylúči stolicou asi 18 miliárd baktérií, čo je viac, ako majú ľudia na celej planéte. Ale tie isté baktérie môžu za určitých podmienok spôsobiť ochorenie. Preto sa mnohé z nich považujú za oportunistické.
Význam hnijúcich baktérií
Prvými živými organizmami tejto planéty, ktoré najúčinnejšie zaberajú všetky ekologické niky existujúce na planéte Zem, sú baktérie. Mineralizujú pôdu a robia ju úrodnou. Vráťte anorganické látky do kolobehu. Likvidujú mŕtvoly a odpadové produkty všetkých živých organizmov na planéte. Poskytnite ľudstvu prírodné zdroje. Uľahčujú nám život a pomáhajú pri vstrebávaní zložiek potravy. Tento zoznam môže pokračovať ešte dlho. Veľký je samozrejme aj negatívny význam hnilobných baktérií. Ale príroda vedela, čo robí, a našou úlohou na tejto planéte nie je narušiť krehkú rovnováhu, ktorú svet okolo nás dosiahol za tieto takmer štyri milióny rokov.
V procese metabolizmu mikroorganizmy nielen syntetizujú komplexné proteínové látky svojej vlastnej cytoplazmy, ale tiež hlboko ničia proteínové zlúčeniny substrátu. Proces mineralizácie organických bielkovinových látok mikroorganizmami, ku ktorému dochádza pri uvoľňovaní amoniaku alebo pri tvorbe amónnych solí, sa v mikrobiológii nazýva hnitie alebo amonifikácia bielkovín.
V prísnom mikrobiologickom zmysle je teda hniloba mineralizáciou organických bielkovín, hoci v každodennom živote sa „hniloba“ vzťahuje na množstvo rôznych procesov, ktoré majú čisto náhodné podobnosti, vrátane v tomto koncepte kazenia potravinových produktov (mäso, ryby, atď.). vajcia, ovocie, zelenina) a rozklad mŕtvol zvierat a rastlín a rôzne procesy vyskytujúce sa v hnoji, rastlinnom odpade atď.
Amonifikácia bielkovín je komplexný viacstupňový proces. Jeho vnútorná podstata spočíva v energetických premenách aminokyselín mikroorganizmami pomocou ich uhlíkového skeletu pri syntéze cytoplazmatických zlúčenín. V prirodzených podmienkach dochádza k rozkladu látok bohatých na bielkoviny rastlinného a živočíšneho pôvodu, excitovaných rôznymi baktériami, plesňami a aktinomycétami, mimoriadne ľahko ako pri širokom prístupe vzduchu, tak aj v podmienkach úplnej anaerobiózy. V tomto ohľade sa chémia rozkladu proteínových látok a povaha výsledných produktov rozkladu môžu značne líšiť v závislosti od typu mikroorganizmu, chemickej povahy proteínu a podmienok procesu: prevzdušňovanie, vlhkosť, teplota.
Za prístupu vzduchu napríklad prebieha proces rozpadu veľmi intenzívne, až po úplnú mineralizáciu bielkovinových látok - vzniká amoniak a čiastočne aj elementárny dusík, vzniká buď metán alebo oxid uhličitý, ako aj sírovodík a fosfor. kyslé soli. Za anaeróbnych podmienok spravidla nedochádza k úplnej mineralizácii bielkovín a niektoré výsledné (medziprodukty) rozkladné produkty, ktoré zvyčajne nepríjemne zapáchajú, sa zadržiavajú v substráte, čo mu dodáva nepríjemný zápach hnitia.
Nízka teplota zabraňuje amonizácii bielkovín. Vo vrstvách večne zamrznutej zeme na Ďalekom severe sa napríklad našli mŕtvoly mamutov, ktoré ležali desiatky tisíc rokov, no neprešli rozkladom.
V závislosti od individuálnych vlastností mikroorganizmov - pôvodcov rozpadu - dochádza buď k plytkému rozpadu molekuly proteínu, alebo k jej hlbokému štiepeniu (úplnej mineralizácii). Existujú však aj mikroorganizmy, ktoré sa podieľajú na rozklade až potom, čo sa v substráte objavia produkty hydrolýzy proteínových látok v dôsledku životnej aktivity iných mikróbov. V skutočnosti sú „hnilobné“ mikróby, ktoré stimulujú hlboký rozklad proteínových látok, čo spôsobuje ich úplnú mineralizáciu.
Proteínové látky nemôžu byť priamo absorbované mikrobiálnou bunkou počas výživy. Koloidná štruktúra bielkovín bráni ich vstupu do bunky cez bunkovú membránu. Až po hydrolytickom štiepení jednoduchšie produkty hydrolýzy bielkovín prenikajú do mikrobiálnej bunky a sú ňou využité pri syntéze bunkovej substancie. K hydrolýze bielkovín teda dochádza mimo mikrobiálneho tela. Na tento účel mikrób vylučuje do substrátu proteolytické exoenzýmy (proteinázy). Tento spôsob výživy spôsobuje rozklad obrovských más bielkovinových látok v substrátoch, pričom vo vnútri mikrobiálnej bunky sa na bielkovinovú formu premieňa len relatívne malá časť produktov hydrolýzy bielkovín. Proces rozkladu bielkovinových látok v tomto prípade do značnej miery prevažuje nad procesom ich syntézy. Z tohto dôvodu je všeobecná biologická úloha hnilobných mikróbov ako agentov rozkladu proteínových látok obrovská.
Mechanizmus mineralizácie komplexnej proteínovej molekuly hnilobnými mikróbmi môže byť reprezentovaný nasledujúcim reťazcom chemických transformácií:
I. Hydrolýza veľkej molekuly proteínu na albumózy, peptóny, polypeptidy, dipeptidy.
II. Pokračujúca hlbšia hydrolýza produktov rozkladu bielkovín na aminokyseliny.
III. Transformácie aminokyselín pôsobením mikrobiálnych enzýmov. Rozmanitosť aminokyselín a enzýmov prítomných v enzymatickom komplexe rôznych mikróbov, určité podmienky procesu, tiež určujú extrémnu chemickú diverzitu produktov transformácie aminokyselín.
Aminokyseliny teda môžu podliehať dekarboxylácii, deaminácii, oxidatívnej aj redukčnej a hydrolytickej. Silná karboxyláza spôsobuje dekarboxyláciu aminokyselín za vzniku prchavých amínov alebo diamínov, ktoré majú nepríjemný zápach. Z aminokyseliny lyzínu vzniká kadaverín, z aminokyseliny ornitínu putrescín:
Kadaverín a putrescín sa nazývajú „kadaverické jedy“ alebo ptomainy (z gréckeho ptóma - mŕtvola, zdochliny). Predtým sa verilo, že ptomaíny, ktoré vznikajú pri rozklade bielkovín, spôsobujú otravu jedlom. Teraz sa však zistilo, že jedovaté nie sú samotné ptomainy, ale ich sprievodné deriváty – neurín, muskarín, ako aj niektoré látky neznámej chemickej povahy.
Pri deaminácii sa z aminokyselín odstraňuje aminoskupina (NH2), z ktorej vzniká amoniak. Reakcia substrátu sa stáva zásaditou. Počas oxidačnej deaminácie sa okrem amoniaku tvoria aj ketónové kyseliny:
Pri redukčnej deaminácii vznikajú nasýtené mastné kyseliny:
Hydrolytická deaminácia a dekarboxylácia vedú k tvorbe alkoholov:
Okrem toho môžu vznikať aj uhľovodíky (napríklad metán), nenasýtené mastné kyseliny a vodík.
Aromatické aminokyseliny v anaeróbnych podmienkach produkujú zapáchajúce produkty rozkladu: fenol, indol, skatol. Indol a skatol sa zvyčajne tvoria z tryptofánu. Z aminokyselín obsahujúcich síru vzniká za aeróbnych podmienok rozkladu sírovodík alebo merkaptány, ktoré tiež nepríjemne zapáchajú po skazených vajciach. Komplexné bielkoviny – nukleoproteíny – sa rozkladajú na nukleové kyseliny a bielkoviny, ktoré sa zase štiepia. Nukleové kyseliny, keď sa rozložia, poskytujú kyselinu fosforečnú, ribózu, deoxyribózu a dusíkaté organické zásady. V každom konkrétnom prípade môže dôjsť len k časti uvedených chemických premien a nie k celému cyklu.
Výskyt amoniaku, amínov a iných produktov rozkladu aminokyselín v potravinách bohatých na bielkoviny (ako je mäso alebo ryby) je indikátorom mikrobiálneho kazenia.
V prírode sú veľmi rozšírené mikroorganizmy, ktoré stimulujú amonifikáciu proteínových látok. Nachádzajú sa všade: v pôde, vo vode, vo vzduchu – a sú zastúpené v mimoriadne rozmanitých formách – aeróbne a anaeróbne, fakultatívne anaeróbne, spórotvorné a netvoriace spóry.
Aeróbne hnilobné mikroorganizmy
Bacillus subtilis (obr. 35) je v prírode rozšírený aeróbny bacil, zvyčajne izolovaný zo sena, veľmi pohyblivá tyčinka (3-5 x 0,6 µm) s peritrichiálnou šnúrou. Ak sa kultivácia uskutočňuje v tekutom médiu (napríklad v odvare zo sena), potom sa bunky bacila o niečo zväčšia a sú spojené do dlhých reťazcov, čím sa na povrchu tekutiny vytvorí zvrásnený a suchý strieborno-belavý film. Pri vyvolávaní na pevnom médiu obsahujúcom sacharidy sa vytvorí jemne zvrásnená, suchá alebo zrnitá kolónia, ktorá splýva so substrátom. Na zemiakových plátkoch sú kolónie Bacillus subtilis vždy mierne zvrásnené, bezfarebné alebo jemne ružovkasté, pripomínajúce zamatový povlak.
Bacillus subtilis sa vyvíja vo veľmi širokom rozsahu teplôt a je prakticky kozmopolitný. Ale vo všeobecnosti sa verí, že najlepšia teplota pre jeho vývoj je 37-50 °C. Spóry Bacillus subtilis sú oválne, umiestnené excentricky, bez prísnej lokalizácie (ale stále v mnohých prípadoch bližšie k stredu bunky). Klíčenie spór je rovníkové. Gram-pozitívny, rozkladá sacharidy za vzniku acetónu a acetaldehydu a má veľmi vysokú proteolytickú schopnosť. Spóry Bacillus subtilis sú veľmi tepelne odolné – často sú konzervované v konzervách, sterilizované pri 120°C.
Zemiakový bacil (Bac. mesentericus) (obr. 36) je v prírode nemenej rozšírený ako seno. Typicky sa zemiakové tyčinky nachádzajú na zemiakoch, ktoré sa sem dostávajú z pôdy.
Morfologicky je zemiakový bacil veľmi podobný subtilage: jeho bunky (3-10 x 0,5-0,6 µm) majú peritrichóznu šnúru; Sú jednoduché aj spojené v reťazci. Výtrusy zemiakového bacilu, ako bacil senový, sú oválne, niekedy podlhovasté, veľké; nachádzajú sa v ktorejkoľvek časti bunky (častejšie však centrálne). Keď sa vytvoria spóry, bunka nenapučí, spóry klíčia ekvatoriálne.
Keď sa pestuje na zemiakových plátkoch, zemiaková tyčinka vytvára hojný žltohnedý, zložený, vlhký lesklý povlak, ktorý pripomína mezentériu, podľa toho dostal mikrób svoje meno. Na proteínovom agarovom médiu tvorí tenké, suché a zvrásnené kolónie, ktoré nerastú spolu so substrátom.
Podľa Grama sa zemiaková tyčinka farbí pozitívne. Optimálna vývojová teplota, podobne ako u Bacillus subtilis, je 35-45 °C. Pri rozklade bielkovín vzniká veľa sírovodíka. Spóry zemiakového bacila sú veľmi odolné voči teplu a podobne ako spóry Bacillus subtilis znesú aj dlhší var, často sa uchovávajú v konzervovaných potravinách.
Bac. Cereus. Sú to tyče (3-5 x 1-1,5 mikrónov) s rovnými koncami, jednoduché alebo spojené v zložitých reťazcoch. Existujú aj možnosti s kratšími bunkami. Cytoplazma buniek je nápadne zrnitá alebo vakuolizovaná a na koncoch buniek sa často tvoria lesklé zrná podobné tuku. Bunky bacilu sú pohyblivé, s peritrichiálnym povrazom. Spochybňuje vás. cereus tvorí oválne alebo elipsoidné, zvyčajne centrálne umiestnené a rastúce polárne. Pri vývoji na MPA (mäsový peptónový agar) tvorí bacil veľké kompaktné kolónie so zloženým stredom a rizoidnými zvlnenými okrajmi. Niekedy sú kolónie malé, hrudkovité so strapcovými okrajmi a bičíkovitými výrastkami, s charakteristickými zrnami, ktoré lámu svetlo. Bac. cereus je aerób. V niektorých prípadoch sa však vyvíja aj vtedy, keď je sťažený prístup kyslíka. Tento bacil sa nachádza v pôde, vode a rastlinných substrátoch. Skvapalňuje želatínu, peptonizuje mlieko a hydrolyzuje škrob. Teplotné optimum pre vývoj Bac. cereus 30 °C, maximálne 37-48 °C. Po vyvinutí v mäsovo-peptónovom bujóne vytvára bohatý homogénny oblak s ľahko sa rozpadajúcim mäkkým sedimentom a jemným filmom na povrchu.
Z ďalších aeróbnych hnilobných mikróbov si môžeme všimnúť hlinenú palicu (Bac. mycoides), Bac. megatherium, ako aj pigmentové baktérie bez spór – „úžasná tyčinka“ (Bact. prodigiosum), Pseudomonas fluorescens.
Hlinený bacil (Bac. mycoides) (obr. 37) je jedným z veľmi rozšírených hnilobných pôdnych bacilov, má pomerne veľké (5-7 x 0,8-1,2 mikrónov) jednotlivé bunky alebo bunky spojené do dlhých reťazcov. Na pevnom médiu tvorí hlinená tyčinka veľmi charakteristické kolónie - našuchorené, rizoidné alebo mycéliové, ktoré sa rozprestierajú po povrchu pôdy ako hubové mycélium. Pre túto podobnosť dostal bacil meno Bac. mycoides, čo znamená „v tvare huby“.
Bac. megaterium je veľký bacil, a preto dostal svoje meno, čo znamená „veľké zviera“. Neustále sa nachádza v pôde a na povrchu hnijúcich materiálov. Mladé bunky sú zvyčajne hrubé - až 2 mikróny v priemere, s dĺžkou 3,5 až 7 mikrónov. Bunkový obsah je hrubozrnný s veľkým počtom veľkých inklúzií tukových alebo glykogénových látok. Inklúzie často vypĺňajú takmer celú bunku, čo jej dáva veľmi charakteristickú štruktúru, podľa ktorej je tento druh ľahko rozpoznateľný. Kolónie na agarovom médiu sú hladké, sivobiele a mastne lesklé. Okraje kolónie sú ostro zrezané, niekedy zvlnené.
Pigmentová baktéria Pseudomonas fluorescens je malá (1-2 x 0,6 µm), gramnegatívna tyčinka bez spór, pohyblivá, s lofotrichiálnym povrazom. Baktéria produkuje zelenožltý fluorescenčný pigment, ktorý preniknutím do substrátu zafarbí žltozeleno.
Pigmentová baktéria Bacterium prodigiosum (obr. 38) je všeobecne známa ako „úžasná tyčinka“ alebo „nádherná krvná tyčinka“. Veľmi malá gramnegatívna pohyblivá tyčinka bez spór s peritrichiálnou šnúrou. Pri vyvíjaní na agarovom a želatínovom médiu vytvára kolónie tmavočervenej farby s kovovým leskom, pripomínajúcim kvapky krvi.
Objavenie sa takýchto kolónií na chlebe a zemiakoch v stredoveku spôsobilo poverčivú hrôzu medzi veriacimi ľuďmi a spájalo sa s intrigami „kacírov“ a „diabolskej posadnutosti“. Kvôli tejto neškodnej baktérii Svätá inkvizícia upálila na hranici viac ako tisíc úplne nevinných ľudí.
Fakultatívne anaeróbne baktérie
Proteus stick, alebo proteus vulgaris (Proteus vulgaris) (obr. 39). Tento mikrób je jedným z najtypickejších patogénov hnijúcich proteínových látok. Často sa nachádza na samovoľne zhnitom mäse, v črevách zvierat a ľudí, vo vode, v pôde atď. Bunky tejto baktérie sú vysoko polymorfné. V jednodňových kultúrach v mäsovo-peptónovom bujóne sú malé (1-3 x 0,5 µm) s veľkým počtom peritrichiálnych bičíkov. Potom sa začnú objavovať stočené vláknité bunky dosahujúce dĺžku 10-20 mikrónov alebo viac. Vďaka takejto rozmanitosti v morfologickej štruktúre buniek bola baktéria pomenovaná po bohovi mora Proteovi, ktorému staroveká grécka mytológia pripisovala schopnosť meniť svoj obraz a premieňať sa podľa ľubovôle na rôzne zvieratá a príšery.
Malé aj veľké bunky Proteus majú silný pohyb. To dáva bakteriálnym kolóniám na pevnom médiu charakteristickú vlastnosť „rojenia“. Proces „rojenia“ spočíva v tom, že jednotlivé bunky vychádzajú z kolónie, skĺznu po povrchu substrátu a zastavia sa v určitej vzdialenosti od neho, množia sa a vytvárajú nový rast. Výsledkom je množstvo malých belavých kolónií, ktoré sú sotva viditeľné voľným okom. Nové bunky sa opäť oddelia od týchto kolónií a vytvoria nové centrá rozmnožovania atď. v časti média bez mikrobiálneho plaku.
Proteus vulgaris je gramnegatívny mikrób. Optimálna teplota pre jeho vývoj je 25-37°C. Pri teplote okolo 5 °C prestáva rásť. Proteolytická schopnosť Proteusu je veľmi vysoká: rozkladá bielkoviny za vzniku indolu a sírovodíka, čo spôsobuje prudkú zmenu kyslosti prostredia – prostredie sa stáva vysoko alkalickým. Pri vývoji na sacharidovom médiu produkuje Proteus veľa plynov (CO2 a H2).
V podmienkach mierneho prístupu vzduchu, pri vývoji na peptónovom médiu, má E. coli (Escherichia coli) určitú proteolytickú schopnosť. Toto je charakterizované tvorbou indolu. Ale E. coli nie je typický hnilobný mikroorganizmus a v sacharidovom médiu za anaeróbnych podmienok spôsobuje atypickú mliečnu fermentáciu s tvorbou kyseliny mliečnej a množstva vedľajších produktov.
Anaeróbne hnilobné mikroorganizmy
Clostridium putrificum (obr. 40) je energetickým pôvodcom anaeróbneho rozkladu bielkovinových látok, pričom tento rozklad uskutočňuje za výdatného uvoľňovania plynov - amoniaku a sírovodíka. Cl. putrificum sa pomerne často nachádza v pôde, vode, v ústnej dutine, v črevách zvierat a na rôznych hnijúcich potravinách. Niekedy ho možno nájsť v konzervách. Cl. putrificum - pohyblivé tyčinky s peritrichiálnou šnúrou, predĺžené a tenké (7-9 x 0,4-0,7 µm). Existujú aj dlhšie bunky, spojené v reťaziach a jednotlivé. Optimálna teplota pre vývoj klostrídií je 37 °C. Vyvíja sa v hĺbke mäsovo-peptónového agaru a vytvára vločkovité, voľné kolónie. Výtrusy sú guľovité a umiestnené terminálne. Keď dôjde k sporulácii, bunka v mieste spóry silne napučí. Výtrusné bunky Cl. putrificum pripomínajú výtrusné bunky bacilu botulizmu.
Tepelná odolnosť Cl. hnilobný je dosť vysoký. Ak sa pri výrobe konzerv nezničia spóry, pri skladovaní hotových výrobkov v sklade sa môžu vyvinúť a spôsobiť znehodnotenie (mikrobiologické bombardovanie) konzervovaných potravín. Sacharolytické vlastnosti Cl. putrificum nemá.
Clostridium sporogenes (obr. 41) - podľa morfologických charakteristík ide o pomerne veľkú tyčinku so zaoblenými koncami, ľahko tvoriace retiazky. Mikrób je veľmi mobilný vďaka peritrichiálnym bičíkom. Názov Clostridium sporogenes, ktorý dal I. I. Mechnikov (1908), charakterizuje schopnosť tohto mikróbu rýchlo vytvárať spóry. Po 24 hodinách je možné pod mikroskopom vidieť veľa tyčiniek a voľne ležiacich spór. Po 72 hodinách sa sporulačný proces ukončí a nezostanú žiadne vegetatívne formy. Mikrób tvorí oválne spóry, umiestnené v strede alebo bližšie k jednému z koncov tyčinky (subterminál). Netvorí kapsuly. Optimálny vývoj je 37 °C.
Cl. sporogenes - anaeróbne. Nemá toxické ani patogénne vlastnosti. V anaeróbnych podmienkach na agarovom médiu vytvára povrchové, malé, nepravidelne tvarované kolónie, ktoré sú spočiatku priehľadné a potom sa menia na nepriehľadné žltkastobiele kolónie so strapcovými okrajmi. V hĺbke agaru sú kolónie „huňaté“, okrúhle, s hustým stredom. Podobne za anaeróbnych podmienok mikrób spôsobuje rýchle zakalenie mäsovo-peptónového vývaru, tvorbu plynov a vznik nepríjemného hnilobného zápachu. Enzymatický komplex Clostridium sporogenes obsahuje veľmi aktívne proteolytické enzýmy, ktoré dokážu štiepiť bielkoviny až do ich poslednej fázy. Pod vplyvom Clostridium sporogenes sa mlieko po 2-3 dňoch peptonizuje a voľne sa zráža, želatína sa skvapalňuje. Na médiách obsahujúcich pečeň sa niekedy tvorí čierny pigment s výraznými bielymi kryštálmi tyrozínu. Mikrób spôsobuje sčernenie a trávenie prostredia mozgu a štipľavý hnilobný zápach. Kusy látky sa rýchlo strávia, uvoľnia a takmer úplne roztopia v priebehu niekoľkých dní.
Clostridium sporogenes má tiež sacharolytické vlastnosti. Prevalencia tohto mikróbu v prírode, výrazné proteolytické vlastnosti a vysoká tepelná odolnosť spór ho charakterizujú ako jedného z hlavných pôvodcov hnilobných procesov v potravinách.
Cl. sporogenes je pôvodcom kazenia mäsových a mäsových a zeleninových konzerv. Najčastejšie sa kazia mäsové dusené konzervy a jedlá z prvej večere s mäsom a bez neho (boršč, rassolnik, kapustová polievka atď.). Prítomnosť malého množstva spór zostávajúcich vo výrobku po sterilizácii môže spôsobiť znehodnotenie konzervovaných potravín pri skladovaní pri izbovej teplote. Najprv sa pozoruje sčervenanie mäsa, potom sčernenie, ostrý hnilobný zápach a často sa pozoruje bombardovanie plechoviek.
Na hnilobnom rozklade bielkovín sa podieľajú aj rôzne plesne a aktinomycéty - Penicillium, Mucor mucedo, Botrytis, Aspergillus, Trichoderma atď.
Význam hnilobného procesu
Všeobecný biologický význam procesu rozpadu je obrovský. Hnilobné mikroorganizmy sú „poriadky zeme“. Spôsobujú mineralizáciu veľkého množstva bielkovinových látok vstupujúcich do pôdy, vykonávajú rozklad živočíšnych tiel a rastlinného odpadu, produkujú biologické čistenie zeme. Hlboký rozklad bielkovín je spôsobený spórovými aeróbmi, menej hlbokými - spórovými anaeróbmi. V prirodzených podmienkach sa tento proces vyskytuje v etapách v spolupráci mnohých typov mikroorganizmov.
Ale pri výrobe potravín je hniloba škodlivý proces a spôsobuje veľké materiálne škody. Ku skaze mäsa, rýb, zeleniny, vajec, ovocia a iných potravinových produktov dochádza rýchlo a veľmi intenzívne, ak sú skladované nechránené v podmienkach priaznivých pre vývoj mikróbov.
Len v niektorých prípadoch pri výrobe potravín môže byť hniloba použitá ako užitočný proces - počas dozrievania solených sleďov a syrov. Hnitie sa používa v garbiarskom priemysle na zošívanie koží (odstraňovanie chlpov z koží zvierat pri výrobe kože). Ľudia, ktorí poznajú príčiny rozkladných procesov, sa naučili chrániť potravinové produkty bielkovinového pôvodu pred ich rozkladom pomocou širokej škály metód konzervácie.
Hnitie je rozklad bielkovinových látok mikroorganizmami. Ide o kazenie mäsa, rýb, ovocia, zeleniny, dreva, ako aj procesy vyskytujúce sa v pôde, hnoji atď.
V užšom zmysle sa za hnilobu považuje proces rozkladu bielkovín alebo substrátov bohatých na bielkoviny pod vplyvom mikroorganizmov.
Proteíny sú dôležitou súčasťou živého a mŕtveho organického sveta a nachádzajú sa v mnohých potravinách. Proteíny sa vyznačujú veľkou rozmanitosťou a štrukturálnou zložitosťou.
Schopnosť ničiť bielkovinové látky je vlastná mnohým mikroorganizmom. Niektoré mikroorganizmy spôsobujú plytký rozklad bielkovín, zatiaľ čo iné ho môžu zničiť hlbšie. Hnilobné procesy sa neustále vyskytujú v prírodných podmienkach a často sa vyskytujú vo výrobkoch a výrobkoch obsahujúcich bielkovinové látky. Rozklad bielkovín začína jeho hydrolýzou pod vplyvom proteolytických enzýmov uvoľňovaných mikróbmi do prostredia. Hniloba sa vyskytuje v prítomnosti vysokej teploty a vlhkosti.
Aeróbne hnitie. Vyskytuje sa v prítomnosti vzdušného kyslíka. Konečnými produktmi aeróbneho hnitia sú okrem amoniaku oxid uhličitý, sírovodík a merkaptány (ktoré majú zápach po skazených vajciach). Sírovodík a merkaptány vznikajú pri rozklade aminokyselín obsahujúcich síru (cystín, cysteín, metionín). Bacillus tiež patrí medzi hnilobné baktérie, ktoré ničia bielkovinové látky v aeróbnych podmienkach. mycoides. Táto baktéria je rozšírená v pôde. Je to pohyblivá tyčinka tvoriaca výtrusy.
Anaeróbne hnitie. Vyskytuje sa v anaeróbnych podmienkach. Konečnými produktmi anaeróbneho rozpadu sú produkty dekarboxylácie aminokyselín (odstránenie karboxylovej skupiny) za vzniku zapáchajúcich látok: indol, akatol, fenol, krezol, diamíny (ich deriváty sú kadaverózne jedy a môžu spôsobiť otravu) .
Najbežnejšími a najaktívnejšími patogénmi rozpadu v anaeróbnych podmienkach sú Bacillus putrificus a Bacillus sporogenes.
Optimálna vývojová teplota pre väčšinu hnilobných mikroorganizmov je v rozmedzí 25-35°C. Nízke teploty nespôsobujú ich smrť, ale iba zastavujú ich vývoj. Pri teplote 4-6°C je životne dôležitá aktivita hnilobných mikroorganizmov potlačená. Nespórové hnilobné baktérie odumierajú pri teplotách nad 60°C a spórotvorné baktérie vydržia zahriatie až na 100°C.
Úloha hnilobných mikroorganizmov v prírode, v procesoch kazenia potravín.
V prírode zohráva rozklad veľkú pozitívnu úlohu. Je neoddeliteľnou súčasťou kolobehu látok. Procesy rozkladu zabezpečujú, že pôda je obohatená o formy dusíka, ktoré rastliny potrebujú.
Pred poldruha storočím si veľký francúzsky mikrobiológ L. Pasteur uvedomil, že bez mikroorganizmov rozkladu a fermentácie, ktoré premieňajú organickú hmotu na anorganické zlúčeniny, by sa život na Zemi stal nemožným. Najväčší počet druhov tejto skupiny žije v pôde - 1 g úrodnej ornej pôdy ich obsahuje niekoľko miliárd.Pôdna flóra je zastúpená najmä hnilobnými baktériami. Organické zvyšky (odumreté telá rastlín a živočíchov) rozkladajú na látky, ktoré rastliny konzumujú: oxid uhličitý, vodu a minerálne soli. Tento proces v planetárnom meradle sa nazýva mineralizácia organických zvyškov; čím viac baktérií je v pôde, tým intenzívnejší je proces mineralizácie, tým vyššia je úrodnosť pôdy. Hnilobné mikroorganizmy a procesy, ktoré spôsobujú v potravinárskom priemysle, však spôsobujú kazenie produktov, najmä živočíšneho pôvodu a materiálov obsahujúcich bielkovinové látky. Aby sa zabránilo znehodnoteniu produktov hnilobnými mikroorganizmami, je potrebné zabezpečiť režim skladovania, ktorý by vylúčil rozvoj týchto mikroorganizmov.
Na ochranu potravinárskych výrobkov pred hnilobou sa používa sterilizácia, solenie, údenie, mrazenie atď.. Medzi hnilobnými baktériami však existujú spóronosné, halofilné a psychrofilné formy, formy, ktoré spôsobujú kazenie solených alebo mrazených potravín.
Téma 1.2. Vplyv podmienok prostredia na mikroorganizmy. Rozšírenie mikroorganizmov v prírode.
Faktory ovplyvňujúce mikroorganizmy (teplota, vlhkosť, koncentrácia prostredia, žiarenie)
Plán
1. Vplyv teploty: psychrofilné, mezofilné a termofilné mikroorganizmy. Mikrobiologické princípy skladovania potravín v chladenej a mrazenej forme. Tepelná stabilita vegetatívnych buniek a spór: pasterizácia a sterilizácia. Vplyv tepelného spracovania potravín na mikroflóru.
2. Vplyv vlhkosti produktu a prostredia na mikroorganizmy. Význam relatívnej vlhkosti vzduchu pre rozvoj mikroorganizmov na suchých produktoch.
3. Vplyv koncentrácie rozpustených látok v biotope mikroorganizmov. Vplyv žiarenia, využitie UV lúčov na dezinfekciu vzduchu.
Vplyv teploty: psychrofilné, mezofilné a termofilné mikroorganizmy. Mikrobiologické princípy skladovania potravín v chladenej a mrazenej forme. Tepelná stabilita vegetatívnych buniek a spór: pasterizácia a sterilizácia. Vplyv tepelného spracovania potravín na mikroflóru.
Teplota je najdôležitejším faktorom pre vývoj mikroorganizmov. Pre každý mikroorganizmus existuje minimálny, optimálny a maximálny teplotný režim pre rast. Na základe tejto vlastnosti sú mikróby rozdelené do troch skupín:
§ psychrofili - mikroorganizmy, ktoré dobre rastú pri nízkych teplotách s minimom pri -10-0 °C, optimum pri 10-15 °C;
§ mezofili - mikroorganizmy, u ktorých sa optimálny rast pozoruje pri 25 – 35 °C, minimálne pri 5 – 10 °C, maximálne pri 50 – 60 °C;
§ teplomilné - mikroorganizmy, ktoré dobre rastú pri relatívne vysokých teplotách s optimálnym rastom pri 50-65 °C, maximálne pri teplotách nad 70 °C.
Väčšina mikroorganizmov sú mezofily, pre ktoré je optimálna teplota 25-35 °C. Preto skladovanie potravinárskych výrobkov pri tejto teplote vedie k rýchlemu množeniu mikroorganizmov v nich a kazeniu potravín. Niektoré mikróby, keď sú výrazne nahromadené v potravinách, môžu viesť k otrave jedlom u ľudí. Patogénne mikroorganizmy, t.j. spôsobujúce infekčné ochorenia u ľudí sú tiež klasifikované ako mezofily.
Nízke teploty spomaľujú rast mikroorganizmov, no nezabíjajú ich. V chladených potravinách je mikrobiálny rast pomalý, ale pokračuje. Pri teplotách pod 0 °C sa väčšina mikróbov prestane rozmnožovať, t.j. Pri zmrazení potravín sa rast mikróbov zastaví, niektoré z nich postupne odumierajú. Zistilo sa, že pri teplotách pod 0 °C sa väčšina mikroorganizmov dostáva do stavu podobného anabióze, zachováva si svoju životaschopnosť a pokračuje vo svojom vývoji, keď teplota stúpa. Táto vlastnosť mikroorganizmov by sa mala brať do úvahy pri skladovaní a ďalšom kulinárskom spracovaní potravinárskych výrobkov. Napríklad salmonela môže v mrazenom mäse dlho pretrvávať a po rozmrazení mäsa sa za priaznivých podmienok rýchlo nahromadí na množstvo nebezpečné pre človeka.
Pri vystavení vysokým teplotám presahujúcim maximálnu odolnosť mikroorganizmov uhynú. Baktérie, ktoré nemajú schopnosť vytvárať spóry, odumrú pri zahriatí vo vlhkom prostredí na 60-70 °C za 15-30 minút, na 80-100 °C za pár sekúnd alebo minút. Bakteriálne spóry majú oveľa vyššiu tepelnú odolnosť. Sú schopné odolať 100 °C 1-6 hodín, pri teplote 120-130 °C spóry baktérií vo vlhkom prostredí odumierajú po 20-30 minútach. Spóry plesní sú menej odolné voči teplu.
Tepelné kulinárske spracovanie potravinárskych výrobkov vo verejnom stravovaní, pasterizácia a sterilizácia výrobkov v potravinárskom priemysle vedie k čiastočnej alebo úplnej (sterilizácii) smrti vegetatívnych buniek mikroorganizmov.
Počas pasterizácie je potravinový výrobok vystavený minimálnym teplotným vplyvom. V závislosti od teplotného režimu sa rozlišuje nízka a vysoká pasterizácia.
Nízka pasterizácia sa vykonáva pri teplote nepresahujúcej 65-80 ° C, najmenej 20 minút, aby sa lepšie zaručila bezpečnosť produktu.
Vysoká pasterizácia je krátkodobé (nie dlhšie ako 1 minútu) vystavenie pasterizovaného produktu teplote nad 90 °C, ktorá vedie k odumretiu patogénnej nespórovej mikroflóry a zároveň nemá za následok výrazné zmeny v prirodzených vlastnostiach pasterizovaných produktov. Pasterizované potraviny nemožno skladovať bez chladenia.
Sterilizácia zahŕňa uvoľnenie produktu zo všetkých foriem mikroorganizmov vrátane spór. Sterilizácia konzervovaných potravín sa vykonáva v špeciálnych zariadeniach - autokláve (pod tlakom pary) pri teplote 110-125 ° C počas 20-60 minút. Sterilizácia poskytuje možnosť dlhodobého skladovania konzervovaných potravín. Mlieko sa sterilizuje pomocou ultravysokoteplotnej úpravy (pri teplotách nad 130 °C) niekoľko sekúnd, čo umožňuje zachovať všetky prospešné vlastnosti mlieka.
Hnitie je proces hlbokého rozkladu bielkovinových látok mikroorganizmami. Mikroorganizmy využívajú produkty rozkladu bielkovín na syntézu bunkových látok a ako energetický materiál.
Hnitie je zložitý, viacstupňový biochemický proces, ktorého povaha a konečný výsledok závisí od zloženia bielkovín, podmienok procesu a typov mikroorganizmov, ktoré ho spôsobujú.
Proteínové látky nemôžu vstúpiť priamo do buniek mikroorganizmov, preto môžu proteíny využívať iba mikróby, ktoré majú enzýmy - exoproteázy.
Proces rozkladu jednoduchých bielkovín začína ich hydrolýzou. Primárnymi produktmi hydrolýzy sú peptidy. Vstupujú do bunky a sú hydrolyzované intracelulárnymi proteázami na aminokyseliny.
Nukleoproteíny sa pod vplyvom hnilobných mikróbov rozkladajú na proteínové komplexy a nukleové kyseliny. Proteíny sa potom štiepia na aminokyseliny a nukleové kyseliny sa štiepia na kyselinu fosforečnú, sacharidy a zmes zásad obsahujúcich dusík.
Aminokyseliny používajú mikroorganizmy na syntézu buniek alebo podliehajú ďalším zmenám, ako je deaminácia. Deaminácia sa rozlišuje: hydrolytická, oxidačná a redukčná.
Hydrolytická deaminácia je sprevádzaná tvorbou hydroxykyselín a amoniaku. Ak dôjde k dekarboxylácii aminokyseliny, vzniká alkohol, amoniak a oxid uhličitý.
Oxidačná deaminácia produkuje ketokyseliny a amoniak.
Pri redukčnej deaminácii vznikajú karboxylové kyseliny a amoniak.
Medzi produktmi rozkladu aminokyselín sa v závislosti od štruktúry ich radikálov nachádzajú rôzne organické kyseliny a alkoholy. Pri rozklade mastných aminokyselín sa môžu hromadiť kyseliny mravčia, octová, propiónová, maslová a iné; propyl, butyl, amyl a iné alkoholy. Pri rozklade aromatických aminokyselín sú medziprodukty charakteristické hnilobné produkty: fenol, krezol, skatol, indol - látky s veľmi nepríjemným zápachom. Rozkladom aminokyselín obsahujúcich síru vzniká sírovodík alebo jeho deriváty – merkaptány. Merkaptany majú zápach zhnitých vajec, ktorý je viditeľný aj pri zanedbateľných koncentráciách.
Diaminokyseliny vznikajúce počas hydrolýzy proteínov môžu podliehať dekarboxylácii bez odstránenia amoniaku, čo vedie k diamínom a CO2.
Kadaverín, putrescín a iné amíny vznikajúce pri rozklade sa často združujú pod všeobecným názvom ptomainy (kadaverické jedy). Niektoré deriváty ptomainu majú toxické vlastnosti.
Vplyvom aeróbnych mikroorganizmov dochádza k oxidácii dusíkatých a nedusíkatých organických zlúčenín, takže môžu byť úplne mineralizované. V tomto prípade sú konečnými produktmi rozpadu amoniak, oxid uhličitý, voda, soli kyseliny sírovej a fosforečnej. V anaeróbnych podmienkach nedochádza k úplnej oxidácii medziproduktov rozkladu aminokyselín. V tomto ohľade sa okrem NH3 a CO2 hromadia rôzne organické zlúčeniny uvedené vyššie, medzi ktoré môžu patriť látky s toxickými vlastnosťami a látky, ktoré hnijúcemu materiálu dodávajú nechutný zápach.
Najaktívnejšími pôvodcami hnilobných procesov sú baktérie. Medzi nimi sú sporotvorné a netvoriace spóry, aeróbne a anaeróbne. Mezofilné, mrazuvzdorné a tepelne odolné, väčšina je citlivá na kyslosť prostredia a vysoký obsah kuchynskej soli v ňom. Najbežnejšie hnilobné baktérie sú nasledujúce.
Zemiakové a senné bacily sú aeróbne, pohyblivé, grampozitívne baktérie tvoriace spóry. Ich spóry sú odolné voči teplu. Teplotné optimum je v rozmedzí 30-450C, maximálny rast je pri t0 55-600C, pri t0 pod 50 sa nerozmnožujú.
Baktérie rodu Pseudomonas sú aeróbne, pohyblivé tyčinky s polárnou šnúrou, bez spór, gramnegatívne. Niektoré druhy syntetizujú pigmenty, nazývajú sa fluorescenčné pseudomonas. Sú tam mrazuvzdorné rastové teploty od -20 do -50 C. Sú schopné oxidovať sacharidy za tvorby kyselín a vylučovať hlien. Vývoj a biochemická aktivita sú inhibované pri pH pod 5,5 a 5-6 % koncentrácie NaCl v médiu. Pseudomonas sú v prírode rozšírené a sú antagonistami mnohých baktérií a vláknitých húb.
Proteus vulgaris - malé, gramnegatívne tyčinky bez spór s výraznými hnilobnými vlastnosťami, fakultatívne anaeróby. Fermentuje sacharidy za vzniku plynu a kyseliny. V závislosti od životných podmienok sú tieto baktérie schopné výrazne meniť tvar a veľkosť. Vyvíja sa dobre pri t0 250 C a 370 C, prestáva sa množiť pri t0 asi 5-100 C, ale môže sa uchovávať aj v mrazených potravinách.
Jeho zvláštnosťou je jeho energetická mobilita. Táto vlastnosť je základom metódy identifikácie Proteus v potravinových produktoch a jeho oddelenia od pridružených baktérií. Niektoré druhy produkujú látky, ktoré sú pre človeka toxické.
Clostridium sporogenes je anaeróbna, pohyblivá, spórová tyčinka. Spóry sú odolné voči teplu a sú umiestnené centrálne v bunke. Veľmi rýchlo produkuje spóry. Fermentuje sacharidy za tvorby kyselín a plynov, má lipolytické schopnosti. Pri rozklade bielkovín sa hojne uvoľňuje sírovodík. Optimálny vývoj t0 je 35-400 C, minimum je asi 50 C.
Hnilobné mikroorganizmy spôsobujú veľké škody v národnom hospodárstve, spôsobujú kazenie cenných potravinových produktov bohatých na bielkoviny, ako sú ryby a rybie výrobky, mäso a mäsové výrobky, vajcia a mlieko. Ale tieto isté mikroorganizmy hrajú veľkú pozitívnu úlohu v kolobehu dusíka v prírode, mineralizujú bielkovinové látky, ktoré končia v skazenej vode.
Hnitie je proces rozkladu bielkovín spôsobený mikroorganizmami. Hnitie zahŕňa množstvo procesov, ktoré sa navzájom výrazne líšia. Existujú rôzne cesty, po ktorých môže dôjsť k rozkladu zložitých molekúl proteínov a hĺbka tohto rozkladu je rôzna.
Rozpad molekuly proteínu slúži niektorým mikroorganizmom ako spôsob premeny do asimilovateľného stavu, zatiaľ čo iné mikroorganizmy využívajú proteín na plastové účely a ako energetický materiál. Tieto mikroorganizmy spôsobujú hlbší rozklad bielkovín a vytvárajú rozmanitejšie hnilobné produkty. Najdôležitejšie hnilobné baktérie: Bact. proteus vulgare - fakultatívny anaerób, ktorý rozkladá proteíny na amoniak a sírovodík; vy. subtilis, ty. mycoides a vy. mesentericus. Prvé dva typy počas procesu hnitia počas rozkladu bielkovín tvoria amoniak v neprítomnosti sírovodíka; B. mesentericus produkuje veľa sírovodíka.
Biochémia procesu rozpadu
V počiatočných štádiách je hnilobný rozklad molekuly proteínu zrejme podobný tomu, ktorý nastáva pri kyslej alebo alkalickej hydrolýze, t.j. molekula proteínu sa po pridaní vody rozkladá za vzniku albumóz a peptónov, blízkych polypeptidom, zlúčenín pozostávajúcim z viacerých ako dve aminokyseliny. Tieto látky sa ďalej rýchlo rozkladajú aj hydrolýzou na aminokyseliny, ktoré rýchlo podliehajú ďalším premenám - deaminácii (eliminácia NH2) a dekarboxylácii (eliminácii COOH) a čiastočne aj hlbšiemu štiepeniu. Amoniak a oxid uhličitý vznikajúci pri tomto procese sú charakteristické produkty hnilobného rozkladu bielkovín. Hnilobný zápach je do značnej miery určený inými produktmi rozpadu aminokyselín charakteristickými pre proces rozpadu (indol, skatol, merkaptány); tvoria sa aj toxické látky: histamín, tyramín. Otravu jedlom pozorovanú pri konzumácii pokazených potravín však nespôsobujú tieto látky, ale toxíny produkované určitými druhmi baktérií. Indol a skatol vznikajú v dôsledku rozkladu tryptofánu. Merkaptány, podobne ako sírovodík, vznikajú rozkladom aminokyselín obsahujúcich síru, cystínu a metionínu. Na vytváraní zápachu hnijúcich bielkovín sa spolu s amoniakom, sírovodíkom, merkaptánmi, indolom, skatolom a fenolom nepochybne podieľajú aj ďalšie látky, ktoré sú medziproduktmi rozkladu.
Hnilobné mikroorganizmy sú všade rozšírené, a preto, keď je bielkovinová látka skladovaná nechránená pred mikroorganizmami a v podmienkach, ktoré umožňujú ich množenie, dochádza v čo najkratšom čase k hnilobe a rozvíja sa veľmi bujne.
Využitie a význam hnilobného procesu
Na technické účely sa v niektorých odvetviach používajú hnilobné procesy – výroba syra, garbiarstvo a morenie sleďov. V prírode zohráva úlohu proces rozkladu, pretože prostredníctvom neho sa dusík bielkovinových látok obsiahnutých v živočíšnych a rastlinných zvyškoch premieňa na amoniak, teda do formy, ktorú ľahko asimilujú vyššie rastliny.
Článok pripravil a upravil: chirurgVideo:
zdravé:
Súvisiace články:
- Proteíny (proteíny) sú vysokomolekulárne organické látky obsahujúce dusík, ktoré tvoria najviac...
- Moderný vrcholový šport sa postupne zmenil z činnosti na tovar: zmeny v pravidlách súťaží o...
- Nedostatok bielkovín a jednotlivých aminokyselín sa odstraňuje obohatením produktov o chýbajúce aminokyseliny alebo proteínové hydrolyzáty. Použiť...
