Thermoanaerobacter ethanolicus Этанол

Раньше считали, что при брожении целлюлозы образуется также метан СН4. Однако современными исследованиями это опровергнуто. Метан образуется не бактериями, использующими полисахариды, а вторичным бактериальным населением, которое разлагает органические кислоты, возникшие в результате сбраживания целлюлозы.

Имеющиеся в растении простые сахара – моно- и дисахариды, а также низкомолекулярные полисахариды (крахмал, инулин, камеди и т. п.) легко разрушаются различными микроорганизмами.

Брожение пектиновых веществ. Разрушение отмерших растений происходит при активном участии микроорганизмов, вызывающих брожение пектиновых межклеточных веществ, связывающих растительные клетки. При нагревании пектиновые вещества приобретают студневидную консистенцию (пектис — студень). Возбудители этого брожения — Cl. pectinovorum — спорообразующие подвижные крупные палочки. Большое практическое значение пектиновокислое брожение имеет при мочке волокнистых растений (льна, конопли).

С46Н68О40+n Н2О=СНО(СНОН)4СООН+С6Н12О6+С5Н10О5+С5Н10О5+СН3ОН+СН3СООН

Спиртовое брожение вызывается дрожжевыми грибами, разлагающими сахара ферментом зимазой с образованием этилового спирта и углекислоты, по следующему уравнению:

C6H12O6=2CH3CH2OH+2CO2

Дикие дрожжи широко распространены в природе, они живут на цветах, листьях и стеблях растений, особенно в большом количестве на плодах. Культурные дрожжи используются в хлебопечении. Кефир изготовляется также с участием дрожжей. Вся промышленность по изготовлению этилового спирта, различных вин, пива основана на деятельности дрожжей. В животноводстве применяются жидкие и сухие кормовые дрожжи, богатые белками, жиром и витаминами.

Saccharomyces cerevisiae — пекарские, хлебные дрожжи — представляют собой овальные клетки величиной 8—10 мкм. Эти дрожжи вызывают верховое и низовое брожение. Верховое брожение происходит при температуре 14—24oС с обильным выделением газа, при этом дрожжи поднимаются вверх, образуя пленку. Этот вид брожения используется в хлебопечении и виноделии. Низовое брожение протекает при температуре 4—10 oС , дрожжи размножаются медленно в нижних слоях, используется в пивоварении.

Tarula utilis — кормовые дрожжи — крупные, круглые клетки, обладающие энергичным ростом, цитоплазма их богата жиром. Torula kephir — кефирные дрожжи — овальные и круглые клетки, сосредоточивающиеся в кефире колониями.

Молочнокислое брожение. Микробиологический характер этого процесса установил Л. Пастер. В результате молочнокислого брожения, главным образом сахара, а также многоатомные спирты и белки расщепляются до молочной кислоты. Схематически этот процесс можно представить следующими уравнениями:

гомоферментативное молочнокислое брожение,

С6Н12О6=2СН3СНОНСООН (реакции гликолиза (пути Эмбдена – Мейергофа - Парнаса)).

гетероферментативное молочнокислое брожение,

Быстрый поиск по Банку Рефератов: | Описание работы | Похожие работы

С6Н12О6=СН3СНОНСООН+СН3СН2ОН+СО2 (пентозофосфатный путь)

бифидоброжение,

С6Н12О6=3СН3СООН+2СН3СНОНСООН (реакции пентозофосфатного пути или пути Энтнера-Дудорова)

Молочнокислое брожение — анаэробный процесс, протекающий без кислорода. Оно давно и широко используется человеком для изготовления различных молочных продуктов — масла, сыра, кефира, кумыса, простокваши. Приготовление силоса, квашение и соление овощей основано также на молочнокислом брожении. Возбудители этого брожения весьма широко распространены в природе, их обнаруживают в почве, воде, воздухе, на растениях, в животноводческих помещениях, на коже животных, в жилых помещениях.

Streptococcus lactis — шарообразные или овальные клетки этого микроба располагаются попарно, но чаще цепочками; образует 0,8—1 % молочной кислоты. Bact. bulgaricum впервые выделена И. И. Мечниковым из болгарской простокваши; это неподвижная длинная, не образующая спор палочка, оптимальная температура для нее 40—48oС, накапливает 3—3,5% молочной кислоты. Bact. acidophilum — морфологически и физиологически сходна с болгарской палочкой. Bact. casei— неподвижная палочка, встречаются короткие и длинные формы, располагающиеся цепочками. Bact. Delbrucki — неподвижная, длинная, бесспоровая палочка, накапливает более 2 % молочной кислоты, а в среде с мелом до 10 %, в промышленных условиях является продуцентом молочной кислоты. Bact. brassicum — основной возбудитель брожения при сквашивании капусты, накапливает около 2 % молочной кислоты. Bact. cucumeris fermentati— возбудитель брожения при засолке огурцов, накапливает 1 % молочной кислоты.

Все молочнокислые бактерии являются антагонистами гнилостных микробов. На этом основано применение диетических молочнокислых продуктов для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний, вызванных гнилостными микробами у человека и новорожденных животных.

Уксуснокислое окисление — микробиологический процесс окисления этилового спирта в уксусную кислоту. Природу его впервые установил Л. Пастер, доказав ведущую роль в нем бактерий. Последние широко распространены в природе, их обнаруживают в почве, воздухе, на растениях, в жилых помещениях и на животноводческих фермах.

Род уксуснокислых бактерий — Acetobacter — состоит из 11 видов, среди них главной является Bact. aceti — уксусная палочка. Это неподвижная, короткая, бесспоровая, аэробная палочка, располагается изолированно, но чаще длинными цепочками.

При длительном хранении пива, сухих (не крепленных спиртом) вин на их поверхности появляется морщинистая пленка, носящая название «уксусная матка», или Mycoderma aceti. Она состоит из трех наиболее распространенных в природе уксуснокислых бактерий — Acetobacter aceti, A. pasteurianurn и A. kutringianurn. В промышленности уксус получают с использованием этих бактерий путем размножения их на буковых опилках, обильно увлажненных раствором этилового спирта.

Уксуснокислое брожение имеет важное практическое значение при силосовании кормов.

СН3СН2ОН+О2=СН3СООН+Н2О

Маслянокислое брожение впервые изучил Л. Пастер, вызывается оно маслянокислыми микробами, разлагающими углеводы с образованием масляной кислоты, по следующему суммарному уравнению:

4С6Н12О6=3СН3СН2СН2СООН+2СН3СООН+8СО2+8Н2

Маслянокислые микробы в большинстве анаэробы, они широко распространены в природе, их обнаруживают в почве, воде, воздухе, на растениях, продуктах питания и кормах. Одновременно с углеводами они разлагают жиры и белки, при этом вначале образуются промежуточные продукты — пировиноградная кислота, уксусный альдегид, затем масляная кислота и побочные продукты — ацетон, бутиловый спирт, углекислота, водород. Маслянокислое брожение вызывает около 25 видов микроорганизмов.

Основные из них:Clostridium butyricum,Cl. pasteurianum, Cl. pectinovorum, Cl. felsineum. Это подвижные крупные палочки с закругленными концами, образуют споры, приобретая характерную веретенообразную форму. В цитоплазме этих микробов содержится гликоген и гранулеза, поэтому они хорошо окрашиваются раствором йода в синий и бурый цвет. Споры микробов весьма устойчивы к теплу и могут переносить стерилизацию при температуре 120 oС, оставаясь живыми, например, в мясных и рыбных консервах. Размножаясь в консервах, они образуют газы, вызывающие вздутие банок (бомбаж). Одновременно в этих продуктах накапливаются и ядовитые вещества. Поэтому консервы с бомбажем в пищу непригодны.

Маслянокислое брожение нередко является причиной прогоркания семян подсолнечника, сои, прогоркание растительных масел и жиров животного происхождения. При накапливании в силосе масляной кислоты в количестве 0,3—0,4 % он плохо поедается животными. Маслянокислые микробы участвуют в самосогревании влажного зерна, сена.

Ацетоноэтиловое брожение разложение крахмала, сахаров, а также спиртов и некоторых х кислот без доступа кислорода (брожение) и с образованием уксусной и муравьиной кислот, ацетона, этилового спирта, углекислого газа и водорода. Вызывается факультативным анаэробом - спороносной палочкой Clostridium acetoethylicum. Возбудитель А.-э. б. образует фермент пектиназу и поэтому вызывает разложение пектина растительных тканей, участвует в минерализации растительных остатков в почве и водоёмах. Промышленного значения А.-а. б. не имеет.

С6Н12О6=СН3СН2ОН+СН3СООН+СНООН+СО2+Н2+СН3СОСН3

Ацетонобутиловое брожение в качестве основных конечных продуктов трансформации углеводов получают ряд ценных веществ: бутиловый СН3СН2СН2СН2ОН и этиловый СН3СН2ОН спирты, ацетон СН3СОСН3, изопропиловый спирт СН3СНОНСН3, а также уксусную и масляную кислоты. Возбудитель этого брожения - Clostridium acetobutylicum.

Суммарная схема ацетонобутилового брожения имеет следующий вид:

С6Н12О6= СН3СН2СН2СН2ОН + СН3СОСН3+СН3СН2ОН+СН3СООН+ СН3СНОНСН3+ СН3СН2СН2СООН +СО2+Н2.

Ацетонобутиловые бактерии значительно более требовательные к среде организмы, чем маслянокислые. Они нуждаются в готовых аминокислотах и витаминах. Характер конечного продукта этого брожения обуславливается как видовой принадлежностью используемого микроорганизма, так и внешними условиями: составом питательной среды, рН и температурой.

Этот вид брожения широко используют в промышленном производстве ацетона и бутилового спирта из кукурузной муки или другого крахмалистого сырья. Ацетон применяют для производства искусственного шелка и кожи, фотографических пленок, искусственного цемента и др. продуктов. Бутиловый спирт используют в производстве лаков. Газы, образующиеся при ацетонобутиловом брожении, идут на синтез метилового спирта СН3ОН.

Разрушение жира (сбраживание жира) и высокомолекулярных кислот жирного ряда.

Жиры и жирные кислоты подвергаются трансформации под влиянием микроорганизмов. Первая стадия расщепления жира – гидролиз, осуществляемый ферментом липазой. Сущность этого процесса может быть показана на примере тристеарина:

С3Н5(С18Н35О2)3+3Н2О=С3Н5(ОН)3+3С18Н36О2

Подобным образом происходит разрушение жиров и другого химического состова. Образующиеся в результате гидролиза глицерин и жирные кислоты претерпевают дальнейшие превращения вплодь до полного окисления. Высокомолекулярные жирные кислоты труднорастворимы и окисляются очень медленно.

Жиры входят в состав всех растительных и животных клеток, причем некоторые ткани и органы особенно богаты этими соединениями. Как и др. составные части тканей, жиры расщепляются микроорганизмами почвы. Многие аэробные и анаэробные бактерии и грибы известны как разрушители жиров.

Наиболее энергично разрушаюет жиры Pseudomonas fluoresens – бесспоровая подвижная палочка, образующая на питательной среде зеленоватый пигмент. В разложении жира также участвуют Clostridium sporogenes, Clostridium perfrigens, Pseudomonas pyacyanea, Serratia marcescens, представители родов Bacillus (Bac. mycoides, Bac. mesentericus) и многие другие микроорганизмы. Эти организмы не только разлагают жир на глицерин и жирные кислоты, но и окисляют последние до СО2 и Н2О. В разложении жира и жирных кислот принимают участие такие грибы, как Oidium lactis, плесневые грибы родов Aspergillus и Penicillium и др.

Превращение микроорганизмами фосфора, железа и серы. Фосфор входит в состав белков и липоидов. Особенно много его в ядрах клеток, головном мозге человека и животных. Микроорганизмы, участвующие в превращении фосфора, живут в почве, воде. Их роль сводится к двум процессам: минерализации фосфора, входящего в состав органических веществ, и превращению фосфорнокислых солей из слаборастворимых в хорошо растворимые. Минерализацию фосфора вызывают гнилостные бактерии, в частности Вас. megatherium. Образующаяся при этом фосфорная кислота связывается со щелочами почвы и превращается в слаборастворимые соли кальция, железа, магния и, следовательно, малодоступные для растений. В дальнейшем под действием почвенных кислотообразующих бактерий, особенно нитрифицирующих, эти соли превращаются в растворимые соединения фосфорной кислоты, доступные для растений.

Железо входит в состав белка гемоглобина, содержащегося в эритроцитах. Этим объясняется его важная роль в процессе дыхания человека и животных.

Основные представители железобактерий — нитчатые бактерии родов Crenotrix, Chlamydothrix, Cladothrix. Эти бактерии представляют длинные нити, покрытые общим слизистым влагалищем, в котором отлагается гидрат окиси железа. После отмирания бактерий образуется болотная и озерная железная руда, залегающая островами в десятки и сотни квадратных метров. Железобактериям принадлежит важная роль в образовании железомарганцевых отложений в природе.

В состав белка растительного и животного происхождения входит и сера, этим объясняется важность этого элемента в круговороте веществ.

Бактерии, усваивающие соединения серы, называют серобактериями. Живут они в почве, воде, навозе. При разложении в почве органических серосодержащих веществ, а также при восстановлении солей серной, сернистой и серноватистой кислот образуется сероводород, ядовитый для растений и животных. Этот газ превращается в безвредные, доступные для растений органически соединения серобактериями.

45 вопрос:

Обитатели экосистемы. Согласно концепции, выдвинутой Виноградским в 1925 г., микроорганизмы, встречающиеся в экосистеме, можно подразделить на две категории - автохтонные и аллохтонные. Автохтонные микроорганизмы являются типичными обитателями данной экосистемы (например, почвы, кишечника) и присутствуют там всегда. Их неизменно можно найти, скажем, в почве независимо от того, вносятся туда извне определенные питательные вещества или нет. Наличие таких видов обусловлено более или менее постоянным присутствием питательных веществ, характерных для данной экосистемы.

Под аллохтонными (или зимогенными) микроорганизмами понимают такие, наличие которых зависит от случайного повышения концентрации питательных веществ или от добавления определенных веществ. Такие виды в известной мере чужды данной экосистеме, присутствуют в ней временно или пребывают в состоянии покоя.

К автохтонным обитателям экосистем относятся обычно высокоспециализированные организмы, такие как нитрифицирующие бактерии, обитатели горячих источников и других экстремальных экосистем. К зимогенным представителям принадлежат многие вездесущие почвенные и водные бактерии (убиквисты).