Крайният продукт от разграждането на протеините в почвата са. Всичко за технологията на месото и месните продукти. Какво е разпад

Бактериите живеят навсякъде: на сушата и във водата, под земята и под водата, във въздуха, в телата на други създания на природата. Така например в тялото на здрав възрастен представител на човешката раса живеят над 10 хиляди вида микроорганизми, а общата им маса е от 1 до 3 процента от общото тегло на човек. Някои микроскопични същества използват органична материя като храна. Сред тях значително място заемат гниещите бактерии. Те унищожават останките от мъртвите тела на животни и растения, хранейки се с този въпрос.

естествен процес

Разграждането на органиката е естествен процес и освен това задължителен, сякаш ясно планиран от самата природа. Без гниене би било невъзможно на Земята. И във всеки случай признаците на разлагане означават появата на нов живот, появяващ се в началото. Бактериите на гниене са големите неща тук! Сред богатството от органични форми на живот, те са отговорни за този трудоемък и незаменим процес.

Какво е разпад

Изводът е, че най-сложната материя в своя състав се разпада на повече прости елементи. Съвременно представянеучените за този процес, превръщайки се в неорганичен, могат да бъдат описани със следните действия:

• Гниещите бактерии имат метаболизъм, който химически разрушава връзките на органичните молекули, съдържащи азот. Процесът на хранене протича под формата на улавяне на протеинови молекули и аминокиселини.
• Ензимите, които се произвеждат от микроорганизми, в процеса на разделяне освобождават амоняк, амини, сероводород от протеинови молекули.
• Продуктите, влизащи в гниенето, се използват за генериране на енергия.

отделяне на амоняк

Цикълът на азота е важен компонент на живота на Земята. А участващите в него микроорганизми са една от най-многобройните групи. В естествените екосистеми те играят основната възстановителна роля в минерализацията на почвата. Оттук и името - редуктор (което означава "възстановяване"). Амонифициращите бактерии, т.е. способните да отделят азот от мъртва органична материя, са широко представени тук. Това са неспорообразуващи ентеробактерии, бацили, спорообразуващи клостридии.

пръчка сено

Bacillus subtilis е една от най-разпространените бактерии, изследвани от изследователите. Живее в почвата, диша главно с кислород. Състав на тялото - един Това е доста голям микроорганизъм, чието изображение може да се получи с просто увеличение. За хранене сенната пръчка произвежда протеази - каталитични ензими, които се намират върху външната обвивка на нейната клетка. С помощта на ензими бактерията разрушава структурата на протеиновата молекула (пептидната връзка на аминокиселините), като по този начин освобождава аминогрупата. По правило този процес протича на няколко етапа и води до синтез на енергия в клетката (АТФ). Разлагането, причинено от бактерии (гниене), е придружено от образуването на токсични съединения, вредни за хората.

Какви са тези вещества

На първо място, това са крайните продукти: амоняк и сероводород. Също така при непълна минерализация се образуват:

• (кадаверин, например);
• ароматни съединения (скатол, индол);
• по време на разпадането на аминокиселини, съдържащи сяра, се образуват тиоли, диметилсулфоксид.

Всъщност, в границите, контролирани от имунната система, процесът на разлагане е част от храносмилателния процес за много животни и за хората. По правило се среща в дебелото черво, като основна роля в него играят гнилостните бактерии. Но в голям мащаб отравянето с продукти на гниене може да доведе до катастрофални резултати. Човек се нуждае от спешна медицинска помощ и терапия, която възстановява микрофлората. В допълнение, натрупването на амоняк в тялото може да бъде инициирано от определени видове бактерии, включително В резултат на това амонякът се натрупва в някои тъкани. Но при нормалното функциониране на всички системи, той се свързва с уреята и след това се екскретира от човешкото тяло.

Сапротрофи

Гниещите бактерии се класифицират като сапротрофи, заедно с ферментационните бактерии. И двамата се разделят органични съединения- съответно азотсъдържащи и въглеродсъдържащи. И в двата случая се отделя енергия, която се използва за хранене и поддържане на живота на микроорганизмите. Без ферментационни бактерии (например ферментирало мляко) човечеството не би получило такива важни хранителни продукти като кефир или сирене. Те също така се използват широко в кулинарията и винопроизводството.

Но сапротрофните бактерии могат да причинят гниене и този процес обикновено е придружен от екстензивно отделяне на въглероден диоксид, амоняк, енергия, токсични за хората вещества, както и нагряване на субстрата (понякога до самозапалване). Затова хората са се научили да създават условия, при които гниещите бактерии губят способността си да се възпроизвеждат или просто умират. Такива мерки за консервиране на храни включват стерилизация и пастьоризация, благодарение на които консервите могат да се съхраняват за относително дълго време. Бактериите също губят свойствата си при замразяване на продукта. И в древни времена, когато съвременните методи все още не са били известни, продуктите са били защитени от разваляне от патогенна микрофлора чрез сушене, осоляване, захаросване, тъй като в солена и захарна среда микроорганизмите прекратяват жизнената си дейност и когато се изсушат, те се отстраняват повечето отвода, необходима за растежа на бактериите.

Гниещи бактерии: значението на микроорганизмите в биосферата

Ролята на бактериите от този вид за целия живот на Земята трудно може да бъде надценена. В биосферата, поради тяхната амонифицираща дейност, непрекъснато протича процесът на разлагане на мъртвите животни и растения, последвано от минерализацията им. Образувана в резултат на това прости веществаи неорганични съединения, включително въглероден диоксид, амоняк, сероводород и други, участват в кръговрата на веществата, служат като храна за растенията, затварят прехода на енергия от един представител на флората и фауната на Земята към друг, осигурявайки възможност за появата на нов живот.

Освобождаването на азот не е налично за висши растения, и без участието на гниещи бактерии те не биха могли да се хранят пълноценно и да се развиват.

Бактериите на гниене участват пряко в почвообразуващите процеси, разлагайки мъртвата органична материя на нейните съставни части. Това свойство играе незаменима роля в селското стопанство и други човешки дейности.

И накрая, без гореспоменатата жизнена дейност на микроорганизмите, повърхността на Земята, включително водните пространства, биха били осеяни с неразложени трупове на животни и растения, а значителен брой от тях са умрели по време на съществуването на планетата!

При дългосрочно съхранение на месо при положителни температури в него протичат процеси, протичащи с участието на ензимите на самото месо, но към това скоро се присъединяват процеси, причинени от ензимите на гнилостни микроорганизми, които се размножават върху такава отлична хранителна среда като месото. Микроорганизмите използват протеини за своя метаболизъм.
Микроорганизмите при подходящи условия на температура и влажност се развиват изключително бързо, така че действието на ензимите на микроорганизмите значително изпреварва автолизата, в резултат на което месото се подлага на гниене.
Гниенето е процесът на разграждане на протеинови вещества, причинен от микроорганизми.
Клетките на микроорганизмите са непроницаеми за протеини, тъй като протеините са високомолекулни колоидни вещества, които не могат да дифундират през клетъчните мембрани.
Микроорганизмите могат да метаболизират протеините само след тяхното разграждане, което се осъществява с помощта на секретирани от тях ензими. Продуктите от разграждането на протеините се абсорбират от клетките на микроорганизмите.
Така в процеса на жизнената дейност на микроорганизмите настъпва промяна в протеиновите вещества, с дълбокото разпадане на които се образуват гниещи продукти.
Участва в процеса на гниене голямо числоразнообразие от микроорганизми. Общият биохимичен характер на тези процеси е доста постоянен; детайлите варират в зависимост от вида на микрофлората, външните условия, състава и свойствата на разлагащите се протеини. Например, в желатина няма триптофан, малко тирозин и аминокиселини, които включват сяра. В кератина, напротив, има много такива аминокиселини.
В зависимост от състава на протеините, продуктите на разпадане ще бъдат различни. Разтворимите протеини са по-лесно засегнати от микроорганизми: желатин, кръвни протеини, яйчни протеини.
Например, по време на гниенето на месо или кръв, в резултат на разграждането на протеините се образуват полипептиди, които бързо претърпяват допълнителни промени. Трансформацията на продуктите от разграждането на протеините става чрез междинни вещества с образуването на крайни продукти с лоша миризма на разпад, а именно: амоняк, сероводород, скатол, индол, крезол, фенол, меркаптани и др. Летливите мастни киселини постепенно и непрекъснато се натрупват, CO2 се освобождава и натрупва.
Гниенето може да настъпи в присъствието на кислород (аеробно разпадане) и при липса на кислород (анаеробно разпадане). При анаеробни условия се образуват повече неприятно миришещи разпадни продукти.
Химическите процеси, протичащи по време на гниене, са разнообразни. Следват начините, по които се образуват някои от основните разпадни продукти.
NH3 и хидрокси киселини се образуват при хидролитично деаминиране под действието на микробни ензими

NH3 и летливите мастни киселини се образуват от действието на ензими анаеробни бактериипри редуктивно дезаминиране

В процеса на метаболизма микроорганизмите не само синтезират сложни протеинови вещества от собствената си цитоплазма, но също така предизвикват дълбоко разрушаване на протеиновите съединения на субстрата. Процесът на минерализация на органични протеинови вещества от микроорганизми, протичащ с отделяне на амоняк или с образуване на амониеви соли, се нарича гниене или амонификация на протеини в микробиологията.

По този начин, в строго микробиологичен смисъл, гниенето е минерализация органичен протеин, въпреки че в Ежедневието„Гниенето“ се отнася до редица различни процеси, които имат чисто случайно сходство, съчетавайки в това понятие както развалянето на хранителни продукти (месо, риба, яйца, плодове, зеленчуци), така и разлагането на труповете на животни и растения и различни процеси, протичащи в оборски тор, растителни отпадъци и др.

Амонификацията на протеините е сложен многоетапен процес. Вътрешната му същност се състои в енергийните трансформации на аминокиселини от микроорганизми, използващи техния въглероден скелет при синтеза на цитоплазмени съединения. В естествени условия разграждането на богати на протеини вещества от растителен и животински произход, възбудени от различни бактерии, плесени, актиномицети, протича необичайно лесно както при широк достъп на въздух, така и при условия на пълна анаеробиоза. В тази връзка химията на разлагането на протеиновите вещества и естеството на получените продукти на разлагане може да варира значително в зависимост от вида на микроорганизма, химическата природа на протеина и условията на процеса: аерация, влажност, температура.

С достъп до въздух, например, процесът на гниене протича много интензивно, до пълната минерализация на протеиновите вещества - образуват се амоняк и дори частично елементарен азот, образува се метан или въглероден диоксид, както и сероводород и соли на фосфорна киселина. При анаеробни условия по правило не настъпва пълна минерализация на протеина и част от възникващите (междинни) продукти на гниене, които обикновено имат неприятна миризма, остават в субстрата, придавайки му отвратителна миризма на гниене.

Ниската температура предотвратява амонификацията на протеините. Във вечно замръзналите слоеве на земята на Далечния север, например, са открити трупове на мамути, които са лежали десетки хилядолетия, но не са претърпели разлагане.

В зависимост от индивидуалните свойства на микроорганизмите - причинителите на гниене - възниква или плитко разпадане на протеиновата молекула, или нейното дълбоко разцепване (пълна минерализация). Но има и такива микроорганизми, които участват в гниенето само след като в субстрата се появят продукти от хидролиза на протеинови вещества в резултат на жизнената дейност на други микроби. Всъщност "гнилостни" са тези микроби, които възбуждат дълбоко разграждане на протеинови вещества, което води до тяхната пълна минерализация.

Протеиновите вещества в процеса на хранене не могат да се абсорбират директно от микробната клетка. Колоидната структура на протеините им пречи да навлязат в клетката през клетъчната мембрана. Само след хидролитично разцепване по-простите продукти на протеиновата хидролиза проникват в микробната клетка и се използват от нея при синтеза на клетъчно вещество. По този начин хидролизата на протеините протича извън тялото на микроба. За тази цел микробът секретира протеолитични екзоензими (протеинази) в субстрата. Този метод на хранене причинява разлагането на огромни маси протеинови вещества в субстратите, докато само относително малка част от продуктите на протеиновата хидролиза се превръщат в протеинова форма вътре в микробната клетка. Процесът на разделяне на протеинови вещества в този случай до голяма степен преобладава над процеса на техния синтез. Поради това общата биологична роля на гнилостните микроби като агенти на разлагането на протеинови вещества е огромна.

Механизмът на минерализация на сложна протеинова молекула от гнилостни микроби може да бъде представен чрез следната верига от химични трансформации:

I. Хидролиза на голяма белтъчна молекула до албумоза, пептони, полипептиди, дипептиди.

II. Продължава по-дълбока хидролиза на продуктите от разграждането на протеини до аминокиселини.

III. Трансформация на аминокиселини под действието на микробни ензими. Разнообразието от аминокиселини и ензими, присъстващи в ензимния комплекс на различни микроби, определени условия на процеса, също определят изключителното химично разнообразие на продуктите на аминокиселинната трансформация.

Така аминокиселините могат да претърпят декарбоксилиране, дезаминиране, както окислително, така и редуктивно и хидролитично. Енергийната карбоксилаза предизвиква декарбоксилиране на аминокиселините до образуване на летливи амини или диамини, които имат неприятна миризма. В този случай кадаверинът се образува от аминокиселината лизин, а путресцинът се образува от аминокиселината орнитин:

Кадаверинът и путресцинът се наричат ​​"трупни отрови" или птомаини (от гръцки ptoma - труп, мърша). По-рано се смяташе, че птомаинът, който се появява по време на разграждането на протеините, причинява хранително отравяне. Сега обаче е установено, че не самите птомаини са отровни, а съпътстващите ги производни - неврин, мускарин, както и някои вещества с неизвестна химическа природа.

По време на дезаминирането аминогрупата (NH2) се отцепва от аминокиселини, от които се образува амоняк. Реакцията на субстрата става алкална. По време на окислителното дезаминиране, в допълнение към амоняка, се образуват и кетонови киселини:

Редуктивното дезаминиране произвежда наситени мастни киселини:

Хидролитичното дезаминиране и декарбоксилиране водят до образуването на алкохоли:

Освен това могат да се образуват въглеводороди (например метан), ненаситени мастни киселини и водород.

При анаеробни условия от ароматни аминокиселини се получават неприятни миришещи разпадни продукти: фенол, индол, скатол. Индолът и скатолът обикновено се образуват от триптофан. От аминокиселини, съдържащи сяра, при аеробни условия на гниене се образуват сероводород или меркаптани, които също имат неприятна миризма на развалени яйца. Сложните протеини - нуклеопротеините - се разпадат на нуклеинови киселини и протеин, които от своя страна се разцепват. Нуклеинова киселинапри разлагане дават фосфорна киселина, рибоза, дезоксирибоза и азотни органични основи. Във всеки конкретен случай може да се случи само част от посочените химични трансформации, а не целият цикъл.

Появата в храни, богати на протеини (като месо или риба), миризмата на амоняк, амини и други продукти от разпада на аминокиселини е индикатор за тяхното микробно разваляне.

Микроорганизмите, които стимулират амонификацията на протеинови вещества, са много разпространени в природата. Те се срещат навсякъде: в почвата, във водата, във въздуха – и са представени от изключително разнообразни форми – аеробни и анаеробни, факултативно анаеробни, спорообразуващи и неспорообразуващи.

Аеробни гнилостни микроорганизми

Сенният бацил (Bacillus subtilis) (фиг. 35) е аеробен бацил, широко разпространен в природата, обикновено изолиран от сено, много подвижен бацил (3-5 х 0,6 микрона) с перитрихиално изгаряне. Ако култивирането се извършва върху течна среда (например върху бульон от сено), тогава клетките на бацила са малко по-големи и се обединяват в дълги вериги, образувайки набръчкан и сух сребристо-белезникав филм върху повърхността на течността. При развитие върху твърда среда, съдържаща въглехидрати, се образува фино набръчкана суха или гранулирана колония, която расте заедно със субстрата. На резени картофи колониите от сенни пръчки винаги се оказват леко набръчкани, безцветни или леко розовеещи, наподобяващи кадифено покритие.

Сенният бацил се развива в много широк диапазон от температури, като е почти космополитен. Но като цяло се смята, че най-добрата температура за развитието му е 37-50 ° C. Спорите при сенния бацил са овални, разположени ексцентрично, без строга локализация (но все пак в много случаи по-близо до центъра на клетката). Покълването на спорите е екваториално. Грам-положителен, разлага въглехидратите с образуването на ацетон и ацеталдехид, има много висока протеолитична способност. Спорите на сенния бацил са много устойчиви на топлина - те често се съхраняват в консерви, стерилизирани при 120 ° C.

Картофена пръчка (Bac. mesentericus) (фиг. 36) - често срещана в природата не по-малко от сеното. Обикновено картофената пръчка се намира върху картофите, попадайки тук от почвата.

Морфологично картофеният бацил е много подобен на сенния бацил: неговите клетки (3-10 х 0,5-0,6 µm) имат перитрихиален турникет; намерени както единични, така и свързани във верига. Спорите на картофените пръчки, подобно на тези на сеното, са овални, понякога продълговати, големи; те се намират във всяка част на клетката (но по-често централно). По време на образуването на спори клетката не набъбва, спорите покълват екваториално.

При отглеждане върху резени картофи, картофената пръчица образува обилно жълтеникаво-кафяво, нагънато, влажно, лъскаво покритие, наподобяващо мезентериум, откъдето микробът получава името си. Върху агарови протеинови среди образува тънки, сухи и набръчкани колонии, които не растат заедно със субстрата.

Според Грам картофената пръчка се оцветява положително. Оптималната температура за развитие, подобно на тази на сенния бацил, е 35-45 ° C. По време на разграждането на протеините той образува много сероводород. Спорите на картофения бацил са много устойчиви на топлина и, подобно на спорите на сенния бацил, издържат на продължително кипене, като често остават в консервираните храни.

бак. цереус. Това са пръчици (3-5 х 1-1,5 микрона) с прави краища, единични или свързани в заплетени вериги. Има опции с по-къси клетки. Цитоплазмата на клетките е забележимо гранулирана или вакуоларна, а в краищата на клетките често се образуват лъскави мастни зърна. Клетките на бацила са подвижни, с перитрихолен турникет. Оспорва ви. cereus образува овална или елипсоидна форма, обикновено разположена централно и поникваща полярно. При развитие върху МРА (месопептонен агар) бацилът образува големи компактни колонии с нагънат център и ризоидни вълнообразни ръбове. Понякога колониите са дребногрудковидни с ресни по ръбовете и камшичести израстъци, с характерни зърна, които пречупват светлината. бак. cereus е аероб. В някои случаи обаче се развива и при затруднен достъп на кислород. Този бацил се среща в почвата, във водата, върху растителни субстрати. Втечнява желатина, пептонизира млякото, хидролизира нишестето. Температурният оптимум за развитие на Bac. cereus 30 °С, максимум 37-48 °С. При развиване в месопептонен бульон образува обилна хомогенна мътилка с лесно разпадаща се мека утайка и деликатен филм на повърхността.

От други аеробни гнилостни микроби може да се отбележи земна пръчка (вие. mycoides), вие. мегатериум, както и неспорови пигментни бактерии - "чудната пръчка" (Bact. prodigiosum), Pseudomonas fluorescens.

Земна пръчка (Bac. mycoides) (фиг. 37) - един от много разпространените гнилостни почвени бацили, има доста големи (5-7 х 0,8-1,2 микрона) единични клетки или клетки, свързани в дълги вериги. Върху твърда среда земната пръчка образува много характерни колонии - пухкави, ризоидни или мицелни, пълзящи по повърхността на средата, като мицел на гъби. За тази прилика бацилът е наречен Bac. mycoides, което означава "гъба".

бак. megaterium е голям бацил, за който е получил името си, което означава "голямо животно". Постоянно се намира в почвата и на повърхността на разлагащи се материали. Младите клетки обикновено са дебели - до 2 микрона в диаметър, дължина от 3,5 до 7 микрона. Съдържанието на клетките е едрозърнесто с голям брой големи включвания на мастно или гликогеноподобно вещество. Често включванията запълват почти изцяло цялата клетка, придавайки й много характерна структура, по която този вид лесно се разпознава. Колониите върху агаровата среда са гладки, почти бели, маслено-лъскави. Ръбовете на колонията са рязко подрязани, понякога с вълнообразни ресни.

Пигментната бактерия Pseudomonas fluorescens е малък (1-2 x 0,6 µm) грам-отрицателен, неспорообразуващ бацил, подвижен, с лофотрихиален турникет. Бактерията произвежда зеленикаво-жълт флуоресцентен пигмент, който, прониквайки в субстрата, го оцветява в жълто-зелен цвят.

Пигментната бактерия Bacterium prodigiosum (фиг. 38) е широко известна под името „чудотворна пръчка“ или „пръчка от чудна кръв“. Много малка грам-отрицателна, неспорова, подвижна пръчица с перитрихален турникет. При развитие върху агар и желатинова среда образува тъмночервени колонии с метален блясък, наподобяващи капки кръв.

Появата на такива колонии върху хляб и картофи през Средновековието буди суеверен ужас сред религиозните хора и се свързва с машинациите на "еретиците" и "дяволската мания". Заради тази безвредна бактерия светата инквизиция изгори на клада повече от хиляда напълно невинни хора.

Факултативни анаеробни бактерии

Proteus пръчка, или вулгарен протей (Proteus vulgaris) (фиг. 39). Този микроб е един от най-типичните причинители на гниене на протеинови вещества. Често се среща върху спонтанно разложено месо, в червата на животни и хора, във вода, почва и др. Клетките на тази бактерия са силно полиморфни. При ежедневни култури върху месно-пептонен бульон те са малки (1-3 х 0,5 μm), с голям брой перитрихални флагели. След това започват да се появяват извити нишковидни клетки, достигащи дължина от 10-20 микрона или повече. Поради такова разнообразие в морфологичната структура на клетките, бактерията е кръстена на морския бог Протей, на когото древногръцката митология приписва способността да променя образа си и да се превръща в различни животни и чудовища по желание.

Както малките, така и големите клетки на Proteus имат силно движение. Това дава на колониите от бактерии върху твърда среда, характерната черта на "роене". Процесът на "роене" се състои в това, че отделни клетки излизат от колонията, плъзгат се по повърхността на субстрата и спират на известно разстояние от него, размножават се, давайки началото на нов растеж. Оказва се маса от малки белезникави колонии, едва видими с просто око. Новите клетки отново се отделят от тези колонии и образуват нови центрове за размножаване върху частта на средата, свободна от микробна плака и т.н.

Proteus vulgaris е грам-отрицателна бактерия. Оптималната температура за развитието му е 25-37°C. При температура около 5 ° C той спира растежа си. Протеолитичната способност на протея е много висока: той разлага протеини с образуването на индол и сероводород, причинявайки рязка промяна в киселинността на средата - средата става силно алкална. Когато се развива върху въглехидратна среда, Proteus образува много газове (CO2 и H2).

При условия на умерен достъп на въздух, по време на развитие върху пептонна среда, E. coli (Escherichia coli) има известна протеолитична способност. В този случай е характерно образуването на индол. Но E. coli не е типичен гнилостен микроорганизъм и върху въглехидратна среда при анаеробни условия предизвиква нетипична млечнокисела ферментация с образуване на млечна киселина и редица странични продукти.

Анаеробни гнилостни микроорганизми

Clostridium putrificum (фиг. 40) е енергичен причинител на анаеробно разграждане на протеинови вещества, извършвайки това разцепване с обилно отделяне на газове - амоняк и сероводород. кл. putrificum е доста често срещан в почвата, водата, в устата, в червата на животните и върху различни гниещи храни. Понякога може да се намери в консерви. кл. putrificum - подвижни пръчки с перитрихален турникет, удължени и тънки (7-9 х 0,4-0,7 микрона). Има и по-дълги клетки, свързани във вериги и единични. Температурният оптимум за развитие на Clostridium е 37 °C. Развивайки се в дълбочината на месопептонния агар, той образува люспести рехави колонии. Спорите са сферични, разположени крайно. По време на спорообразуването на мястото на спорообразуване клетката силно набъбва. Спороносни клетки Cl. putrificum приличат на клетките, носещи спори на ботулиновия бацил.

Топлоустойчивост на спори Cl. putrificum е доста висок. Ако спорите не бъдат унищожени по време на производството на консерви, те могат да се развият по време на съхранение на готовите продукти в склад и да причинят разваляне (микробиологично бомбардиране) на консервите. Захаролитичните свойства на Cl. putrificum не притежава.

Clostridium sporogenes (фиг. 41) - от морфологични особеностие доста голяма пръчка със заоблени краища, лесно оформяща вериги. Микробът е много подвижен поради перитрихалните флагели. Името Clostridium sporogenes, дадено от И. И. Мечников (1908), характеризира способността на този микроб бързо да образува спори. След 24 часа много пръчици и свободни спори могат да се видят под микроскоп. След 72 часа процесът на спороношение завършва и изобщо не остават вегетативни форми. Микробът образува овални спори, разположени централно или по-близо до един от краищата на пръчката (субтерминално). Не образува капсули. Оптимално развитие 37 °C.

кл. sporogenes - анаероб. Не притежава токсични и патогенни свойства. При анаеробни условия върху агаровата среда се образуват повърхностни малки, неправилна форма, първоначално прозрачни, а след това се превръщат в непрозрачни жълтеникаво-бели колонии с ръбове с ресни. В дълбочина на агара колониите се образуват "влакнести", кръгли, с плътен център. По същия начин, при анаеробни условия, микробът причинява бързо помътняване на месопептонния бульон, образуване на газ и появата на неприятна гнилостна миризма. Ензимният комплекс на Clostridium sporogenes съдържа много активни протеолитични ензими, способни да разграждат протеина до последния му етап. Под въздействието на Clostridium sporogenes млякото се пептонизира след 2-3 дни и се коагулира свободно, желатинът се втечнява. Чернодробната среда понякога произвежда черен пигмент с бели кристали тирозин. Микробът причинява почерняване и смилане на мозъчната среда и остра гнилостна миризма. Парчетата тъкан се усвояват бързо, разхлабват се и се стопяват почти докрай в рамките на няколко дни.

Clostridium sporogenes също има захаролитични свойства. Разпространението на този микроб в природата, изразените протеолитични свойства, високата термична стабилност на спорите го характеризират като един от основните причинители на гнилостните процеси в хранителните продукти.

кл. sporogenes е причинителят на развалянето на месо и месни и зеленчукови консерви. Най-често се повреждат консервите "задушено" и първите обедни ястия с и без месо (борш, туршия, зелева чорба и др.). Наличието на малко количество спори, останали в продукта след стерилизация, може да причини влошаване на качеството на консервираната храна, когато се съхранява при условия стайна температура. Първо се наблюдава зачервяване на месото, след това почерняване, появява се остра гнилостна миризма и бурканите често се бомбардират.

В гнилостното разграждане на протеините участват и различни плесени и актиномицети - Penicillium, Mucor mucedo, Botrytis, Aspergillus, Trichoderma и др.

Значение на процеса на гниене

Общобиологичното значение на процеса на гниене е огромно. Гнилостните микроорганизми са „санитарите на земята“. Като причиняват минерализация на огромно количество протеинови вещества, които влизат в почвата, чрез разлагане на животински трупове и растителни отпадъци, те произвеждат биологично почистване на земята. Дълбокото разцепване на протеините се причинява от спорови аероби, по-малко дълбоко - от спорови анаероби. IN природни условиятози процес се извършва на етапи в общността на много видове микроорганизми.

Но в производството на храни гниенето е вреден процес и причинява големи материални щети. Развалянето на месо, риба, зеленчуци, яйца, плодове и други хранителни продукти става бързо и протича много интензивно, ако се съхраняват незащитени, в условия, благоприятни за развитието на микроби.

Само в някои случаи в производството на храни гниенето може да се използва като полезен процес - по време на зреенето на осолена херинга и сирена. Гниенето се използва в кожарската промишленост за шиене на кожи (отстраняване на вълна от животински кожи по време на производството на кожа). Познавайки причините за процесите на гниене, хората са се научили да предпазват хранителните продукти от протеинов произход от тяхното гниене, като използват голямо разнообразие от методи за консервиране.

Повечето хранителни продукти съдържат протеини, мазнини и въглехидрати, които в присъствието на вода са добра среда за размножаване на микроорганизми. Размножавайки се, те разлагат съставните части на хранителните продукти, образувайки продукти на гниене (междинни и крайни). Това се дължи на ензимната активност на микроорганизмите, много от тях. които произвеждат силни протеолитични, амилолитични и липолитични ензими. Способността на микробите да отделят определени ензими е в основата на тяхното използване в различни области на националната икономика. Отдавна е известна и широко използвана, например в хранително-вкусовата промишленост и бита, способността на дрождите да разграждат захарите. Отделяйки ензимите амилаза, малтаза и захароза, както и протиолитични ензими, дрождите разграждат въглехидратите и частично протеините, образувайки алкохол и въглероден диоксид. Това свойство се използва във винопроизводството, пивоварната и пекарната. Чрез образование въглероден двуокиспо време на ферментацията на тестото се разхлабва, което прави възможно получаването на порести („пухкави“) хлебни изделия по време на печене. Вкусът и смилаемостта на хляба се подобряват в резултат на използването на мая. Някои микроби се използват широко в производството на млечнокисели продукти, предизвиквайки млечнокисела ферментация, при която млечната захар се разлага и се образува млечна киселина.

Тази способност притежават млечнокиселият стрептокок, българският и ацидофилният бацил. Чрез подбор на култури от млечнокисели микроби е възможно да се измъчват различни видове млечнокисели продукти с високи вкусови и диетични свойства. Приготвянето на кисело зеле, кисели краставички също се основава на свойството на микробите да предизвикват млечнокисела ферментация. При приготвянето на осолена херинга, цаца, аншоа се използва свойството на микробите да предизвикват протеолитични промени в тъканите - да разграждат протеина. Поради частичното разграждане на протеиновите молекули и промените във физикохимичните свойства на продуктите под въздействието на тези микроби се създава специфичен аромат и вкус.

Известни са не само полезните свойства на микробите, но и тяхното отрицателно въздействие върху хранителните продукти. Много микроорганизми, причиняващи разграждане на съставните части на даден хранителен продукт, не подобряват, а влошават качеството му. Тези микроорганизми включват предимно гнилостни: Bact. Proteus vulgaris, Bact. Cloacae, Bact. Putrificus, sporogenes и др. Растежът и размножаването на тези микроби са придружени от разлагането на протеинови вещества и натрупването на продукти на гниене, много от които имат неприятен вкус или имат остра неприятна миризма. Те включват такива органични вещества като индол, скатол, кадаверин, хистамин, газове - сероводород, амоняк, фосфин, метиламин.

Много методи за санитарен преглед на хранителни продукти се основават на определянето на междинни продукти на разлагане. В резултат на гниене повърхността на хранителни продукти с плътна консистенция става слузеста и лепкава. В резултат на комплекс от промени по време на гниене хранителните продукти губят първоначалните си органолептични свойства и стават с лошо качество.

При гниене патогенните за хората микроби, като салмонела, ботулинов бацил, също могат да се размножават в продуктите, тъй като патогенните микроорганизми използват особено добре за своето хранене и асимилират продуктите на частичното разграждане на протеините. В тази връзка хранителните продукти с явления на гнилостно разлагане, ако се консумират, представляват голяма опасност по отношение на хранително отравяне. Работещите в хранително-вкусовата промишленост, общественото хранене и търговията са длъжни да спазват необходимите условиязащита на продуктите от микробно разлагане. Благоприятните условия за размножаване на гнилостните микроби са топлината, наличието на протеин и влага в продукта, ниската киселинност. Високото съдържание на протеин в водна средае отлична среда за размножаване на микроби. Храни като месо, мляко, риба, яйца, варени колбаси са особено бързо подложени на гнилостно разлагане.

При условия на повишена температура размножаването на микробите се ускорява значително. Успоредно с растежа на микробите и засилването на тяхната ензимна активност, става и активиране на ензими, намиращи се в самите тъкани. Тези ензими също така разграждат протеини, мазнини и въглехидрати, произвеждайки същите разпадни продукти, както при гниене. Най-голямото размножаване на гнилостни микроби и действието на ензимите се наблюдават при температура 20-25 ° C (до 40-45 ° C). Ниска температураи ниска влажност, напротив, създават неблагоприятни условияза бактериален растеж.

Ето защо основното условие, което се използва широко в практиката на хранителните предприятия за запазване на продуктите, е използването на ниски температури (съхранение на нетрайни продукти в специални хладилни шкафове или хладилници). Трябва обаче да се помни, че студът не причинява смъртта на микробите, а само забавя или спира тяхната жизнена дейност и че при благоприятни условия те могат да продължат да оказват вредно влияние върху качеството на продуктите. Освен това има някои видове бактерии, които могат да се размножават при ниски температури, дори близки до 0 градуса. (напр. Bact. Fluorescens), както и множество плесени.

В допълнение към охлаждането, за да се предпазят продуктите от размножаване на микроби в тях, се използват сушене или добавяне на вещества, които повишават концентрацията на водородни йони (ецване), както и други методи за консервиране, които създават неблагоприятни условия за развитието на микроби. Под действието на микробите по време на съхранение се променят и свойствата на продуктите, съдържащи мазнини: мазнини, масло, шоколад. Микробите като Bact играят важна роля в това. флуоресценции. Bact. pyocyaneum), както и някои гъби (Penicillium aspergillus). Тези микроби отделят ензима липаза, който разгражда мазнините на съставните им части – глицерол и мастни киселини. Натрупването на свободни мастни киселини в мазнините повишава тяхната киселинност.

Свойствата на мазнините обаче се променят главно под влияние на физически фактори- кислород на въздуха и светлината. Под въздействието на атмосферния кислород мазнините се окисляват. Натрупва алдехиди, кетони, окислени киселини, които водят до гранясване или осоляване на продукти, съдържащи мазнини. При изгаряне вкусът на продукта става горчив; при робство продуктите, съдържащи мазнини, имат вкус на стеаринова свещ. слънчева светлиназасилва окисляването десетократно. Качеството на хранителните продукти до голяма степен зависи от влажността на околния въздух. При висока влажност някои продукти (сушени плодове и зеленчуци, захар, сол, сладкарски изделия, бисквити, брашно) нетърпеливо абсорбират влагата от въздуха и се овлажняват, което допринася за появата на мухъл.

В допълнение, хранителната стойност на навлажнените храни се намалява, тъй като при еднаква маса навлажнените храни съдържат по-малко хранителни вещества. В прекалено сухи помещения, поради повишено изпарение, се получава свиване на продуктите и тяхното тегло намалява. Когато зеленчуците се сушат, заедно с влошаването на представянето, съдържанието на витамини в тях намалява. Комбинацията от висока влажност и висока температура стимулира процесите на тъканно дишане и растеж в храни като картофи, цвекло, моркови, лук и други кореноплодни култури.

Тяхното покълване води до нерационално използване на запасите, натрупани в растенията (въглехидрати, витамини, минерални елементи) и намаляване на хранителната стойност на тези продукти при тези условия. Качеството на хранителните продукти може да бъде намалено при небрежно боравене по време на транспортиране, продажба, съхранение. Те могат да се замърсят, да променят първоначалната си форма, да придобият неприятен вкус или миризма. Механични примеси (пръст, пясък, стъкло) или отровни вещества (соли на тежки метали - олово, мед, цинк) могат да попаднат в хранителните продукти отвън.

Добавянето на пръст и пясък към продуктите не само влошава вкуса им, но също така представлява епидемиологична опасност, тъй като с храната в човешкото тяло могат да попаднат спори на B. botulinus, яйца на някои хелминти и др.. Замърсяването на хранителни продукти със спори на B. botulinu по време на тяхното покълване, размножаване и образуване на токсини често води до отравяне - ботулизъм. Наличието на яйца от хелминти в хранителните продукти може да причини хелминтни заболявания сред хората, ако не се спазват санитарните и хигиенни правила при обработката на замърсените продукти. Ето защо по време на съхранение, транспортиране и продажба трябва стриктно да се спазват условията, които допринасят за запазване на оригиналното качество на продуктите.

Хранителни продукти, заразени с болестотворни микроби - дизентерия, коремен тиф, причинители на паратиф и др., попаднали в човешкия организъм, могат да причинят тежки инфекциозни заболявания - дизентерия, коремен тиф, паратиф. Някои микроби могат да причинят хранително отравяне. Тези микроби включват салмонела, патогенни серотипове на Escherichia coli, патогени на ботулизъм, ентеротоксичен щам на стафилококи.

Причинителят на ботулизма B. botulinus и ентеротоксичният щам на стафилококи, когато се възпроизвеждат в продукти, са способни да образуват отрови - екзотоксини. Използването на такива продукти причинява интоксикация на човешкото тяло. Патогенните стафилококи са широко разпространени в природата. Те могат да попаднат в продукти от ръцете, особено при гнойни заболявания, от горните дихателни пътища (катари, тонзилит, зъбни заболявания), в нехигиеничните условия на помещенията, където се приготвя храната, от животни с мастит.

Особено опасни са продуктите, заразени с патогени на инфекциозни заболявания и хранителни отравяния за заведения за обществено хранене и организирани групи (детски градини, пионерски лагери и др.), Тъй като в този случай болестите стават широко разпространени. Пример е хранително отравяне в една от тези групи, където 186 деца се разболяха в резултат на ядене на винегрет, за който картофите и цвеклото бяха сварени и обелени предната вечер, нарязани и оставени до сутринта без достатъчно охлаждане. На сутринта към картофите и цвеклото се добавят лук и зеле. Винегрет беше даден на децата за закуска. По време на изследването на това отравяне от винегрета, както и от гърлото на двама готвачи, участващи в почистването на варени картофи и цвекло, е изолиран патогенен Staphylococcus aureus, който дава всички реакции и тестове, характерни за него.

гнилостни процеси. Концепцията за аеробно и анаеробно разпадане. Патогени. Ролята на гнилостните процеси в природата, в хранително-вкусовата промишленост

Гниенето е процес на дълбоко разлагане на протеини. Един от крайните продукти на разграждането на протеиновите вещества е амонякът, така че процесът на гниене се нарича амонификация.

Протеините са макромолекулни съединения, следователно първо се подлагат на извънклетъчно разцепване от протеолитични ензими на микроорганизми, които са екзоензими.

Разграждането на протеините става на стъпки:

протеини > пептони > полипептиди > аминокиселини

Получените аминокиселини дифундират в клетките и могат да се използват както в градивния, така и в енергийния метаболизъм.

Разграждането на аминокиселините започва с тяхното дезаминиране и декарбоксилиране. Когато аминокиселините се дезаминират, аминогрупата се отцепва с образуването на амоняк, органични киселини (маслена, оцетна, пропионова, хидрокси и кето киселини) и високомолекулни алкохоли.

В бъдеще образуването на крайни продукти зависи от условията на процеса и от вида на микроорганизма - причинителят на гниенето.

Аеробно разпадане. Възниква в присъствието на атмосферен кислород. Крайните продукти на аеробното разпадане са, в допълнение към амоняка, въглероден диоксид, сероводород и меркаптани (които имат миризма на развалени яйца). При разлагането на съдържащи сяра аминокиселини (цистин, цистеин, метионин) се образуват сероводород и меркаптани.

Анаеробно разпадане. Възниква при анаеробни условия. Крайните продукти на анаеробното разпадане са продуктите на декарбоксилиране на аминокиселини (отстраняване на карбоксилната група) с образуването на зловонни вещества: индол, акатол, фенол, крезол, диамини (техните производни са трупни отрови и могат да причинят отравяне).

Причинители на гнилостни процеси

Причинителите на аеробното разпадане са спорообразуващи бактерии от рода Bacillus: Bacillus mycoides (крушов бацил); Bacillus megaterium (зелев бацил); Bacillus mesentericus (картофена пръчка); Bacillus subtilis (сенна пръчка), както и неспорообразуващи пръчици: Serrate marcencens (чудотворна пръчица); Proteus vulgaris (Proteus stick); Ешерихия коли (E. coli) и други микроорганизми.

Причинителите на анаеробното разпадане са анаеробни спорови пръчици от рода Clostridium (протеолитични клостридии): Clostridium sporogenes, Clostridium subterminalis, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum.

Практическа стойностгнилостни процеси

Гнилостните микроорганизми често причиняват големи щети национална икономика, причиняващи разваляне на храни, богати на протеини: месо и месни продукти, яйца, мляко, риба и рибни продукти и др.

В природата (във вода, почва) гнилостните бактерии активно разграждат мъртвите животински и растителни тъкани, минерализират протеинови вещества и по този начин играят важна роля в цикъла на въглерода и азота.

Разграждане на фибри и пектинови вещества от микроорганизми

Разграждането на пектиновите вещества е близко до маслената ферментация. Възниква при анаеробни условия. Под въздействието на пектолитичните ензими на микроорганизмите прототопектинът се превръща в разтворим пектин, който се разлага, за да образува галактуронови киселини, въглехидрати (ксилоза, галактоза, арабиноза), метилов алкохол и други вещества. Освен това захарите се ферментират от бактерии от рода Clostridium с образуването на маслена и оцетна киселина, въглероден диоксид и водород.

Всички тези процеси водят до минерализация (гниене) на засегнатите обекти (плодове, зеленчуци) и до други видове разваляне.

Ферментацията на фибрите се състои в разлагането им при анаеробни условия с образуването на маслена, оцетна киселина, въглероден диоксид, етилов алкохол, водород. Този процес се осъществява от спорообразуващи мезофилни и термофилни целулозни бактерии, принадлежащи към род Clostridium.

При аеробното разграждане на фибрите крайните продукти са въглероден диоксид и вода. ДА СЕ аеробни микроорганизмиокислителната целулоза са мезофилни аеробни бактерии от родовете Cytophaga, Anginococcus. Cellvibrio, Pseudomonas, актиномицети от род Streptomyces и микроскопични гъби (род Penicillium, Alternaria, Fusarium и др.).

В природата пектин-разлагащите и целулозните бактерии играят важна роля в разграждането на растителните остатъци и следователно в въглеродния цикъл.

Химията на амонификацията.