Лекарствени препарати от живи микроорганизми. Бактериите - добри, лоши, вечни Където се използват бактерии

Поради голямото разнообразие от синтезирани ензими, микроорганизмите могат да извършват много химични процеси по-ефективно и икономично, отколкото ако тези процеси се извършват. химични методи. Изследването на биохимичната активност на микроорганизмите даде възможност да се изберат условия за тяхната максимална активност като производители на различни полезни ензими - причинители на необходимите химична реакцияи процеси. Микроорганизмите намират все по-широко приложение в различни отрасли на химическата и хранително-вкусовата промишленост, селското стопанство и медицината.

У нас е създаден и успешно се развива нов отрасъл на индустрията - микробиологичен, цялото производство на който се основава на дейността на микроорганизмите.

Микроорганизмите, с които се произвежда храната, се наричат ​​културни. Получават се от чисти култури, които се изолират от отделни клетки. Последните се съхраняват в музейни колекции и се доставят на различни индустрии.

В резултат на химични реакции, извършвани от културни микроорганизми, растителните или животинските суровини се превръщат в хранителни продукти. С помощта на микроорганизми се получават много жизненоважни хранителни продукти и въпреки че производството им е познато на човека от древни времена, ролята на микроорганизмите в него е открита сравнително наскоро.

Хлебно производство.

Печенето се основава на активността на дрожди и млечнокисели бактерии, които се развиват в тестото. Комбинираното действие на тези микроорганизми води до ферментация на брашнени захари. Дрождите предизвикват алкохолна ферментация, млечнокиселите бактерии - млечна киселина. Получените млечни и други киселини подкиселяват тестото, поддържайки оптимално ниво на pH за жизнената активност на дрождите. Въглеродният диоксид разхлабва тестото и ускорява зреенето му.

Използването на културни микроорганизми под формата на пресована хлебна мая, сушени или течни закваски подобрява вкуса и аромата на хляба.

Производство на сирене.

Производството на сирене се основава на дейността на много видове микроорганизми: млечна киселина (термофилен стрептокок), пропионовокисели бактерии и др. Под действието на млечнокиселите бактерии млечната киселина се натрупва и млякото ферментира, а сиренето узрява под действието на други полезни микроорганизми. Някои гъби също участват в този процес. Сирищните и млечнокиселите бактерии произвеждат дълбоко разграждане на протеини, захар и мазнини. Различни бактерии причиняват натрупване на летливи киселини в острите сирена, придавайки им специфичен вкус.

Получаване на млечни продукти.

Извара, заквасена сметана, масло, ацидофилус, подсирено мляко се приготвят върху чисти култури, като се използват различни стартерни култури. Млякото се пастьоризира предварително. За производството на извара и заквасена сметана се използват мезофилни млечнокисели бактерии; ряженка, варенец и подобни продукти - термофилни стрептококи и българска клечка; acidophilus - киселинно-устойчиви млечнокисели бактерии; кефир - многокомпонентни закваски, състоящи се от дрожди, млечна киселина и често оцетнокисели бактерии. За производството на заквасена сметана, закваска от млечнокисели бактерии се въвежда в пастьоризирана сметана и се поддържа до необходимата киселинност.

Пивоварство, производство на алкохол, алкохолни напитки и вино.

Вино, бира, квас, водка и други напитки се приготвят с помощта на дрожди, които предизвикват алкохолна ферментация на течности, съдържащи захар. В резултат на ферментацията на течност (пивна мъст, каша, сок и др.) се образуват алкохол, CO 2 и незначителни количества странични продукти. Спомагателна роля играят млечнокиселите бактерии: те подкиселяват околната среда и улесняват дейността на дрождите (например при производството на квас). При производството на алкохол и бира се използват и ензимни препарати от гъбичен и бактериален произход за озахаряване на задръстванията.

Мариноване и осоляване.

Същността на този метод на консервация е да се създадат условия за преобладаващо развитие на едни микроорганизми - млечнокисели бактерии и да се потисне развитието на други - гнилостни бактерии. Ферментират зеле, краставици, домати, ябълки, дини. Този метод се използва и при съхраняване на фураж за добитък за дългосрочно съхранение – ферментира зелена маса от треви, растителни остатъци и др. Този процес се нарича силажиране на фураж.

Получаване на органични киселини.

С помощта на микроорганизми се произвеждат и оцетна, млечна и лимонена киселини. Млечната киселина се получава чрез ферментация от суровини, съдържащи захар - меласа, нишесте, суроватка и др.

Млечнокиселите бактерии се отглеждат на среди, съдържащи до 15% захар. Изходът на млечна киселина достига 60-70% от масата на захарта, съдържаща се в кашата.

Индустриалното производство на оцет за хранителни цели се основава на оцетна ферментация. Оцетнокиселите бактерии в специални вани върху букови стърготини окисляват входящата хранителна среда - разтвор на оцетен алкохол - до оцетна киселина.

Лимонената киселина преди това се е получавала от цитрусови плодове. В момента се получава и чрез ферментация. Причинителят на ферментацията е гъбата Aspergillus niger, основната суровина е меласата. Ферментацията протича в разтвор, съдържащ 15% захар при аеробни условия при температура от около 30 °C. Лимонената киселина се използва в сладкарската индустрия, производството на безалкохолни напитки, сиропи, готвене и медицина.

Микробиологичните процеси намират широко приложение в различни сектори на националната икономика. Много процеси се основават на метаболитни реакции, които възникват по време на растежа и размножаването на определени микроорганизми.

С помощта на микроорганизми се произвеждат фуражни протеини, ензими, витамини, аминокиселини, органични киселини и др.

Основните групи микроорганизми, използвани в хранително-вкусовата промишленост, са бактерии, дрожди и плесени.

бактерии.Използва се като причинител на млечна, оцетна, маслена, ацетон-бутилова ферментация.

Културните млечнокисели бактерии се използват при производството на млечна киселина, в печенето, а понякога и в производството на алкохол. Те превръщат захарта в млечна киселина според уравнението

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ

Истинските (хомоферментативни) и неистинските (хетероферментативни) млечнокисели бактерии участват в производството на ръжен хляб. Хомоферментативните участват само в образуването на киселина, докато хетероферментативните заедно с млечната киселина образуват летливи киселини (предимно оцетна), алкохол и въглероден диоксид.

В алкохолната индустрия млечнокиселата ферментация се използва за подкиселяване на дрождена мъст. Дивите млечнокисели бактерии влияят неблагоприятно върху технологичните процеси на ферментационните инсталации, влошават качеството на готовите продукти. Получената млечна киселина инхибира жизнената активност на външни микроорганизми.

Маслената ферментация, причинена от бактериите на маслена киселина, се използва за производство на маслена киселина, чиито естери се използват като ароматни съединения.

Бактериите с маслена киселина превръщат захарта в маслена киселина според уравнението

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Оцетнокиселите бактерии се използват за производство на оцет (разтвор на оцетна киселина), т.к. те са в състояние да окислят етилов алкохол до оцетна киселина според уравнението

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ

Ферментацията на оцетна киселина е вредна за производството на алкохол, т.к. води до намаляване на добива на алкохол, а при варенето причинява разваляне на бирата.

Дрожди.Използват се като агенти за ферментация при производството на алкохол и бира, във винопроизводството, при производството на хлябен квас, в печенето.

За производството на храни са важни дрождите – захаромицети, които образуват спори, и несъвършените дрожди – незахаромицети (дрождеподобни гъби), които не образуват спори. Семейство Saccharomyces е разделено на няколко рода. Най-важен е родът Saccharomyces (saccharomycetes). Родът се подразделя на видове, а отделните разновидности на даден вид се наричат ​​раси. Във всяка индустрия се използват отделни раси дрожди. Разграничаване на дрожди на прах и на люспи. В прахообразните клетки те са изолирани една от друга, докато в люспестите клетки се слепват, образувайки люспи и бързо се утаяват.

Културните дрожди принадлежат към семейството на S. cerevisiae на Saccharomycetes. Температурният оптимум за размножаване на дрождите е 25-30 0С, а минималната температура е около 2-3 0С. При 40 0С растежът спира, дрождите умират, а при ниски температури размножаването спира.

Има дрожди за горна и долна ферментация.

От културните дрожди, дрождите с дънна ферментация включват повечето винени и бирени дрожди, а дрождите с горна ферментация включват алкохолна, хлебна и някои видове бирена мая.

Както е известно, в процеса на алкохолна ферментация от глюкоза се образуват два основни продукта - етанол и въглероден диоксид, както и междинни вторични продукти: глицерол, янтарна, оцетна и пирогроздена киселини, ацеталдехид, 2,3-бутиленгликол, ацетоин , естери и сивушни масла (изоамил, изопропил, бутилов и други алкохоли).

Ферментацията на отделните захари протича в определена последователност, поради скоростта на тяхната дифузия в клетката на дрождите. Глюкозата и фруктозата са най-бързо ферментирали от дрождите. Захарозата като такава изчезва (инвертира) в средата в началото на ферментацията под действието на ензима на дрожди b – фруктофуранозидаза, с образуването на глюкоза и фруктоза, които лесно се използват от клетката. Когато в средата не са останали глюкоза и фруктоза, дрождите консумират малтоза.

Дрождите имат способността да ферментират много високи концентрации на захар - до 60%, понасят и високи концентрации на алкохол - до 14-16 об. %.

При наличие на кислород алкохолната ферментация спира и дрождите получават енергия от кислородното дишане:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ

Тъй като процесът е по-енергично богат от процеса на ферментация (118 kJ), дрождите изразходват захарта много по-икономично. Прекратяването на ферментацията под въздействието на атмосферния кислород се нарича ефект на Пастьор.

При производството на алкохол се използват топ дрожди от вида S. cerevisiae, които имат най-висока ферментационна енергия, образуват максимум алкохол и ферментират моно- и дизахариди, както и част от декстрините.

При хлебната мая се ценят бързорастящите раси с добра повдигаща сила и стабилност при съхранение.

В пивоварството се използват дрожди с дънна ферментация, адаптирани към относително ниски температури. Те трябва да са микробиологично чисти, да имат способността да се флокулират, бързо да се утаят на дъното на ферментатора. Температура на ферментация 6-8 0С.

Във винопроизводството се ценят дрождите, които се размножават бързо, имат способността да потискат други видове дрожди и микроорганизми и да придават на виното подходящ букет. Дрождите, използвани във винопроизводството са S. vini и ферментират енергично глюкоза, фруктоза, захароза и малтоза. Във винопроизводството почти всички производствени дрожди се изолират от млади вина в различни области.

Зигомицети- плесенни гъби, те играят важна роля като производители на ензими. Гъбите от рода Aspergillus произвеждат амилолитични, пектолитични и други ензими, които се използват в алкохолната индустрия вместо малц за озахаряване на нишестето, в пивоварството, когато малцът е частично заместен от немалцирани суровини и др.

При производството на лимонена киселина A. niger е причинителят на цитратната ферментация, превръщайки захарта в лимонена киселина.

Микроорганизмите играят двойна роля в хранителната промишленост. От една страна, това са културни микроорганизми, от друга страна, инфекция прониква в производството на храна, т.е. чужди (диви) микроорганизми. Дивите микроорганизми са често срещани в природата (върху горски плодове, плодове, във въздуха, водата, почвата) и от околната среда попадат в производството.

Дезинфекцията е ефективен начин за унищожаване и потискане на развитието на чужди микроорганизми с цел спазване на правилния санитарен и хигиенен режим в хранителните предприятия.

Прочетете също:

II. ИЗИСКВАНИЯ ЗА ЗАЩИТА НА ТРУДА ПРИ ОРГАНИЗАЦИЯ НА РАБОТА (ПРОИЗВОДСТВЕНИ ПРОЦЕСИ) ПРИ ПРОИЗВОДСТВО И ПРЕработка на РИБА И МОРСКИ ДРАВЕ
Тема: Информационни технологии (Информационни технологии)
V. Конкуренция между внос и местно производство
Автоматизирано производство.
Активна част от ДМА
Анализ на използването на производствено оборудване.
Анализ на използването на производствените мощности.
Анализ на основните икономически показатели на производствените сектори
АНАЛИЗ НА ПРОИЗВОДСТВОТО И СТОПАНСКАТА ДЕЙНОСТ НА ЗЕМЕДЕЛСКА ОРГАНИЗАЦИЯ
Анализ на инвентарите на Курск АД "Прибор"

Прочетете също:

Значението на бактериите в живота ни. Откриването на пеницилина и развитието на медицината. Резултатите от употребата на антибиотици в растителния и животинския свят. Какво представляват пробиотиците, принципът на тяхното действие върху тялото на хората и животните, растенията, ползите от употребата.

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.

Използване на микроорганизми в медицината, селското стопанство; ползите от пробиотиците

Родникова Инна

ВЪВЕДЕНИЕ

Хората са действали като биотехнолози в продължение на хиляди години: пекат хляб, варят бира, правят сирене и други млечнокисели продукти, използвайки различни микроорганизми и дори не са знаели за съществуването им.

Всъщност самият термин „биотехнология” се появи в нашия език не толкова отдавна, вместо него се използват думите „индустриална микробиология”, „техническа биохимия” и т. н. Вероятно ферментацията е най-старият биотехнологичен процес. Това се доказва от описанието на процеса на приготвяне на бира, открито през 1981г.

при разкопките на Вавилон върху плоча, която датира около 6-то хилядолетие пр.н.е. д. През 3-то хилядолетие пр.н.е. д. шумерите произвеждали до две дузини вида бира. Не по-малко древни биотехнологични процеси са винопроизводството, печенето и получаването на млечнокисели продукти.

От гореизложеното виждаме, че от доста дълго време човешкият живот е неразривно свързан с живите микроорганизми. И ако в продължение на толкова години хората успешно, макар и несъзнателно, "сътрудничат" с бактерии, би било логично да си зададем въпроса - защо всъщност трябва да разширявате знанията си в тази област?

В крайна сметка изглежда, че всичко е наред, ние знаем как да печем хляб и да варим бира, да правим вино и кефир, какво друго ви трябва? Защо имаме нужда от биотехнология? Някои отговори могат да бъдат намерени в това резюме.

МЕДИЦИНА И БАКТЕРИИ

През цялата история на човечеството (до началото на ХХ век) семействата са имали много деца, т.к.

много често децата не доживяват до зряла възраст, умират от различни заболявания, дори от пневмония, която в наше време е лесно лечима, да не говорим за такива сериозни заболявания като холера, гангрена и чума. Всички тези заболявания са причинени от патогени и се считат за нелечими, но накрая медицинските учени разбраха, че други бактерии или екстракт от техните ензими могат да преодолеят „злите“ бактерии.

За първи път това е забелязано от Александър Флеминг на примера с елементарния мухъл.

Оказа се, че някои видове бактерии се разбират добре с мухъл, но стрептококите и стафилококите не са се развили в присъствието на мухъл.

Многобройни предишни експерименти с размножаването на вредни бактерии показват, че някои от тях са способни да унищожават други и не позволяват развитието им в общата среда. Това явление е наречено "антибиоза" от гръцкото "анти" - против и "биос" - живот. Работейки върху намирането на ефективен антимикробен агент, Флеминг беше добре наясно с това. Той не се съмняваше, че върху чашата с мистериозната плесен се е сблъсквал с феномена антибиоза. Той започна внимателно да разглежда калъпа.

След известно време той дори успя да изолира антимикробно вещество от мухъл. Тъй като мухълът, с който се занимаваше, имаше конкретното латинско име Penicilium notatum, той нарече полученото вещество пеницилин.

Така през 1929 г. в лабораторията на лондонската болница Св. Мери е роден добре познатият пеницилин.

Предварителните тестове на веществото върху опитни животни показаха, че дори когато се инжектира в кръвта, то не вреди и в същото време, в слаби разтвори, перфектно потиска стрептококите и стафилококите.

Ролята на микроорганизмите в технологията за производство на храни

Помощникът на Флеминг, д-р Стюарт Гредок, който се разболява от гнойно възпаление на така наречената максиларна кухина, е първият човек, който решава да вземе екстракт от пеницилин.

Той беше инжектиран в кухината с малко количество екстракт от матрицата и след три часа беше възможно да се уверим, че здравословното му състояние се е подобрило значително.

Така започва ерата на антибиотиците, които спасяват милиони животи, както в мирно време, така и по време на война, когато ранените умират не от тежестта на раната, а от инфекциите, свързани с тях. В бъдеще бяха разработени нови антибиотици, базирани на пеницилин, методи за тяхното производство за широко приложение.

БИОТЕХНОЛОГИЯ И ЗЕМЕДЕЛИЕ

Резултатът от пробив в медицината е бърз демографски възход.

Населението се увеличи рязко, което означава, че е необходима повече храна, а поради влошаването на околната среда поради ядрени опити, развитието на индустрията, изчерпването на хумуса на обработваемата земя, се появяват много болести по растенията и добитъка.

Първоначално хората лекуваха животни и растения с антибиотици и това доведе до резултати.

Нека да разгледаме тези резултати. Да, ако третирате зеленчуци, плодове, билки и др. през вегетационния период със силни фунгициди, това ще помогне за потискане на развитието на някои патогени (не всички и не напълно), но, първо, това води до натрупване на отрови и токсини в плодовете, което означава, че полезните качества на плода са намалени, и второ, вредните микроби бързо развиват имунитет към вещества, които ги тровят, и последващото лечение трябва да се извършва с все по-мощни антибиотици.

Същото явление се наблюдава в животинския свят и, за съжаление, при хората.

Освен това антибиотиците причиняват редица негативни последици в организма на топлокръвните животни, като дисбактериоза, деформации на плода при бременни жени и др.

Как да бъде? Самата природа отговаря на този въпрос! И този отговор е ПРОБИОТИК!

Водещите институти по биотехнология и генно инженерство отдавна се занимават с разработването на нови и селекцията на известни микроорганизми, които имат невероятна жизнеспособност и способност да „побеждават“ в борбата срещу други микроби.

Тези елитни щамове като "bacillus subtilis" и "Licheniformis" се използват широко за лечение на хора, животни, растения невероятно ефективно и напълно безопасно.

Как е възможно? И ето как: в тялото на хората и животните задължително се съдържат много необходими бактерии. Те участват в процесите на храносмилане, образуването на ензими и съставляват почти 70% от имунната система на човека. Ако по някаква причина (прием на антибиотици, недохранване) бактериалният баланс на човек се наруши, тогава той е незащитен от нови вредни микроби и в 95% от случаите ще се разболее отново.

Същото се отнася и за животните. И елитните щамове, попадайки в тялото, започват активно да се размножават и унищожават патогенната флора, т.к. вече споменато по-горе, те имат по-голяма жизнеспособност. По този начин с помощта на щамове на елитни микроорганизми е възможно да се поддържа здравословен макро организъм без антибиотици и в хармония с природата, тъй като сами по себе си, намирайки се в тялото, тези щамове носят само полза и никаква вреда.

Те са по-добри от антибиотиците и защото:

Отговорът на микрокосмоса за въвеждането на суперантибиотици в бизнес практиката е очевиден и следва от експерименталния материал, с който вече разполагат учените – раждането на супермикроб.

Микробите са изненадващо перфектни саморазвиващи се и самообучаващи се биологични машини, способни да запомнят в генетичната си памет механизмите за защита, които са създали срещу вредното въздействие на антибиотиците и да предават информация на своите потомци.

Бактериите са един вид "биореактор", в който се произвеждат ензими, аминокиселини, витамини и бактериоцини, които подобно на антибиотиците неутрализират патогените.

Към тях обаче няма привикване, нито странични ефектитипично за употребата на химически антибиотици. Напротив, те са в състояние да прочистят чревните стени, да увеличат пропускливостта им за основните хранителни вещества, да възстановят биологичния баланс на чревната микрофлора и да стимулират цялата имунна система.

Учените се възползваха от естествения начин природата да поддържа здравето на макроорганизма, а именно от естествената среда изолираха бактерии - сапрофити, които имат способността да потискат растежа и развитието на патогенна микрофлора, включително в стомашно-чревния тракт на топлокръвни животни.

Милиони години еволюция на живите същества на планетата създадоха толкова прекрасни и съвършени механизми за потискане на патогенна микрофлора с непатогенна, че няма причина да се съмняваме в успеха на този подход.

Непатогенната микрофлора в конкуренцията печели в по-голямата част от случаите и ако не беше така, днес нямаше да сме на нашата планета.

Въз основа на гореизложеното учените, произвеждащи торове и фунгициди за селскостопанска употреба, също се опитаха да преминат от химическа към биологична гледна точка.

И резултатите не забавиха да се проявят! Оказа се, че същият bacillus subtilis успешно се бори с цели седемдесет разновидности на патогенни представители, които причиняват такива заболявания на градинарските култури като бактериален рак, фузариозно увяхване, кореново и кореново гниене и др., По-рано смятани за нелечими болести по растенията, с които той не може да боравете с НИТО ЕДИН ФУНГИЦИД!

В допълнение, тези бактерии имат ясно положително влияниевърху растителността на растението: периодът на пълнене и узряване на плодовете се намалява, полезните качества на плодовете се увеличават, съдържанието на нитрати в тях намалява и др.

токсични вещества, и най-важното - необходимостта от минерални торове е значително намалена!

Препаратите, съдържащи щамове на елитни бактерии, вече заемат първи места на руски и международни изложения, печелят медали за ефективност и екологичност. Малките и големите земеделски производители вече са започнали активното си използване, а фунгицидите и антибиотиците постепенно се превръщат в минало.

Продуктите на Био-Бан са Flora-S и Fitop-Flora-S, които предлагат сухи торфено-хуминни торове, съдържащи концентрирани хуминови киселини (а наситеният хумус е гаранция за отлична реколта) и бактериален щам „bacillus subtilis“ за контрол на болестите. Благодарение на тези препарати е възможно да възстановите изчерпаната земя за кратко време, да увеличите продуктивността на земята, да защитите реколтата си от болести и най-важното е да получите отлични добиви в рискови земеделски райони!

Мисля, че горните аргументи са достатъчни, за да оценим ползите от пробиотиците и да разберем защо учените казват, че двадесети век е векът на антибиотиците, а двадесет и първи е векът на пробиотиците!

Подобни документи

Избор на микроорганизми

Концепцията и значението на развъждането като наука за създаване на нови и подобряване на съществуващи породи животни, сортове растения, щамове микроорганизми.

Оценка на ролята и значението на микроорганизмите в биосферата и особеностите на тяхното използване. Форми на млечнокисели бактерии.

презентация, добавена на 17.03.2015

биология на животните

Стойността на паякообразните и насекомите в медицината и селското стопанство, борба с вредителите. Критерии за разделяне на гръбначните животни на анамния и амниоти. Жизненият цикъл на маларийния плазмодий.

контролна работа, добавен 05/12/2009

Генетично модифицирани организми. Принципи на получаване, приложение

Основни методи за получаване на генетично модифицирани растения и животни. Трансгенни микроорганизми в медицината, химическата промишленост, селското стопанство.

Неблагоприятни ефекти на генетично модифицирани организми: токсичност, алергия, онкология.

курсова работа, добавена на 11.11.2014

Методи за селекция на животни и микроорганизми

Разлики между животни и растения.

Характеристики на подбора на животни за разплод. Какво е хибридизация, нейната класификация. Съвременни разновидности на животновъдството. Сфери на използване на микроорганизми, техните полезни свойства, методи и характеристики на селекция.

презентация, добавена на 26.05.2010

Класификация на микроорганизмите. Основи на бактериалната морфология

Изучаването на предмета, основните задачи и историята на развитието на медицинската микробиология.

Систематика и класификация на микроорганизмите. Основи на бактериалната морфология. Изучаване на структурните особености на бактериална клетка. Значението на микроорганизмите в човешкия живот.

лекция, добавена на 12.10.2013

Характеристики на млечнокиселите, бифидобактериите и пропионовата киселина, използвани при производството на био-сладолед

Пробиотиците като непатогенни бактерии за хора с антагонистична активност срещу патогенни микроорганизми.

Запознаване с особеностите на пробиотичните лактобацили. Анализ на ферментирали млечни продукти с пробиотични свойства.

резюме, добавен на 17.04.2017

Съвременна доктрина за произхода на микроорганизмите

Хипотези за произхода на живота на Земята.

Изучаването на биохимичната активност на микроорганизмите, тяхната роля в природата, живота на човека и животните в трудовете на Л. Пастьор. Генетични изследвания на бактерии и вируси, тяхната фенотипна и генотипна вариабилност.

резюме, добавен на 26.12.2013

Подобряване на потребителските свойства на пробиотичните препарати

Влиянието на пробиотиците върху човешкото здраве.

Имуностимулиращи, антимутагенни свойства на пропионовата киселина. Ефект на йода върху биохимичните свойства на пробиотичните бактерии. Качествени характеристики на йодираните лекарства, биохимични показатели.

статия, добавена на 24.08.2013

Биоинженерство - използването на микроорганизми, вируси, трансгенни растения и животни в промишлен синтез

Производство на продукти от микробния синтез от първа и втора фаза, аминокиселини, органични киселини, витамини.

Масово производство на антибиотици. Производство на алкохоли и полиоли. Основните видове биопроцеси. Метаболитно инженерство на растенията.

курсова работа, добавена на 22.12.2013 г

Използване на полезни микроорганизми

Ролята на микроорганизмите в природата и селското стопанство.

тест, добавен на 27.09.2009

МИКРОБИОЛОГИЧНА ИНДУСТРИЯ,производство на продукт с помощта на микроорганизми. Процесът, осъществяван от микроорганизми, се нарича ферментация; съдът, в който тече, се нарича ферментатор (или биореактор).

Процесите, включващи бактерии, дрожди и плесенни гъби, са били използвани от хората в продължение на стотици години за производство на храни и напитки, за обработка на текстил и кожа, но участието на микроорганизми в тези процеси е ясно показано едва в средата на 19 век.

През 20 век индустрията е използвала всички прекрасни биосинтетични способности на микроорганизмите и сега ферментацията е централна за биотехнологията. С негова помощ се получават най-различни химикали висока степенчистота и лекарствени продукти, правят бира, вино, ферментирали храни.

Във всички случаи процесът на ферментация е разделен на шест основни етапа.

Създаване на среда.На първо място е необходимо да изберете подходящата хранителна среда. Микроорганизмите се нуждаят от органични източници на въглерод, подходящ източник на азот и различни минерали за своя растеж. При производството на алкохолни напитки средата трябва да съдържа малцов ечемик, кюспе от плодове или горски плодове.

Например, бирата обикновено се прави от малцова мъст, докато виното се прави от гроздов сок. В допълнение към водата и евентуално някои добавки, тези екстракти съставляват хранителната среда.

Средите за получаване на химикали и лекарства са много по-сложни. Най-често като източник на въглерод се използват захари и други въглехидрати, но често масла и мазнини, а понякога и въглеводороди.

Източникът на азот обикновено са амоняк и амониеви соли, както и различни продукти от растителен или животински произход: соево брашно, соеви зърна, брашно от памучни семена, фъстъчено брашно, странични продукти от царевично нишесте, кланични отпадъци, рибно брашно, екстракт от дрожди. Компилирането и оптимизирането на среда за растеж е изключително сложен процес, а рецептите за индустриални медии са строго пазена тайна.

Стерилизация.Средата трябва да бъде стерилизирана, за да се унищожат всички замърсяващи микроорганизми. Самият ферментатор и спомагателното оборудване също се стерилизират. Има два метода за стерилизация: директно впръскване на прегрята пара и нагряване с топлообменник.

Желаната степен на стерилност зависи от естеството на процеса на ферментация.

Основните групи микроорганизми, използвани в хранително-вкусовата промишленост

Тя трябва да бъде максимална при получаване на лекарства и химикали. Изискванията за стерилност при производството на алкохолни напитки са по-малко строги.

За такива ферментационни процеси се казва, че са „защитени“, тъй като условията, които се създават в околната среда, са такива, че само определени микроорганизми могат да растат в тях. Например, при производството на бира, растежната среда просто се вари, а не се стерилизира; ферментаторът също се използва чист, но не стерилен.

Получаване на култура.Преди започване на процеса на ферментация е необходимо да се получи чиста, високопродуктивна култура. Чистите култури от микроорганизми се съхраняват в много малки обеми и при условия, осигуряващи тяхната жизнеспособност и продуктивност; това обикновено се постига чрез съхранение при ниска температура.

Ферментаторът може да побере няколкостотин хиляди литра хранителна среда и процесът започва с въвеждане на култура (инокулум) в нея, съставляваща 1-10% от обема, в който ще се проведе ферментацията. Така първоначалната култура трябва да се отглежда на етапи (с субкултивиране) до достигане на нивото на микробната биомаса, достатъчно, за да може микробиологичният процес да продължи с необходимата продуктивност.

Абсолютно необходимо е културата да се поддържа чиста през цялото това време, като се предотвратява замърсяването й с чужди микроорганизми.

Запазването на асептичните условия е възможно само при внимателен микробиологичен и химико-технологичен контрол.

Растеж в индустриален ферментатор (биореактор).Индустриалните микроорганизми трябва да растат във ферментатора при оптимални условия, за да образуват желания продукт.

Тези условия са строго контролирани, за да се осигури растеж на микроби и синтез на продукта. Дизайнът на ферментатора трябва да ви позволява да контролирате условията на растеж – постоянна температура, pH (киселинност или алкалност) и концентрацията на разтворения в средата кислород.

Конвенционалният ферментатор е затворен цилиндричен резервоар, в който средата и микроорганизмите се смесват механично.

През средата се изпомпва въздух, понякога наситен с кислород. Температурата се контролира от вода или пара, преминаващи през тръбите на топлообменника. Такъв разбъркан ферментатор се използва в случаите, когато процесът на ферментация изисква много кислород. Някои продукти, напротив, се образуват при безкисни условия и в тези случаи се използват ферментатори с различен дизайн. Така бирата се вари при много ниски концентрации на разтворен кислород, а съдържанието на биореактора не се аерира и не се разбърква.

Някои пивовари все още традиционно използват отворени контейнери, но в повечето случаи процесът протича в затворени неаерирани цилиндрични контейнери, стесняващи се надолу, което допринася за утаяването на дрождите.

Производството на оцет се основава на окисляването на алкохола до оцетна киселина от бактерии.

ацетобактер. Процесът на ферментация протича в съдове, наречени ацетатри, с интензивна аерация. Въздухът и средата се засмукват от въртяща се бъркалка и влизат в стените на ферментатора.

Изолиране и пречистване на продуктите.В края на ферментацията бульонът съдържа микроорганизми, неизползвани хранителни компоненти на средата, различни отпадъчни продукти от микроорганизми и продукта, който са искали да получат в промишлен мащаб. Следователно този продукт се пречиства от други компоненти на бульона.

При получаване на алкохолни напитки (вино и бира) е достатъчно просто да отделите маята чрез филтриране и да доведете филтрата до стандарта. Въпреки това, индивидуално химични вещества, получен чрез ферментация, се извлича от бульон със сложен състав.

Въпреки че промишлените микроорганизми са специално подбрани за техните генетични свойства, така че добивът на желания продукт от техния метаболизъм да бъде максимизиран (в биологичен смисъл), концентрацията му все още е малка в сравнение с тази, постигната при производство на базата на химичен синтез.

Следователно трябва да се прибягва до сложни методи за изолиране - екстракция с разтворител, хроматография и ултрафилтрация. Преработка и обезвреждане на ферментационни отпадъци.При всякакви промишлени микробиологични процеси се генерират отпадъци: бульон (течност, останала след извличането на продукта от производството); клетки на използвани микроорганизми; мръсна вода, която изми инсталацията; вода, използвана за охлаждане; вода, съдържаща следи от органични разтворители, киселини и основи.

Течните отпадъци съдържат много органични съединения; ако се изхвърлят в реките, те ще стимулират интензивния растеж на естествената микробна флора, което ще доведе до изчерпване на кислорода в речните води и създаване на анаеробни условия. Поради това отпадъците се подлагат на биологично третиране преди изхвърляне, за да се намали съдържанието на органичен въглерод. Индустриалните микробиологични процеси могат да се разделят на 5 основни групи: 1) култивиране на микробна биомаса; 2) получаване на метаболитни продукти от микроорганизми; 3) получаване на ензими от микробен произход; 4) получаване на рекомбинантни продукти; 5) биотрансформация на вещества.

микробна биомаса.Самите микробни клетки могат да служат като краен продукт от производствения процес. В индустриален мащаб се произвеждат два основни вида микроорганизми: дрожди, необходими за печене, и едноклетъчни микроорганизми, използвани като източник на протеини, които могат да се добавят към храната за хора и животни.

Хлебната мая се култивира в големи количества от началото на 20-ти век. и е използван като хранителен продукт в Германия по време на Първата световна война.

Технологията за производство на микробна биомаса като източник на хранителни протеини обаче е разработена едва в началото на 60-те години на миналия век. Редица европейски компании обърнаха внимание на възможността за отглеждане на микроби върху такъв субстрат като въглеводороди за получаване на т.нар.

протеин на едноклетъчните организми (BOO). Технологичен триумф е разработването на продукт, който се добавя към фуражите за добитък и се състои от изсушена микробна биомаса, отгледана на метанол.

Процесът се провежда в непрекъснат режим във ферментатор с работен обем 1,5 милиона литра

Въпреки това, поради покачването на цените на петрола и продуктите от неговата преработка, този проект стана икономически неизгоден, отстъпвайки място на производството на соя и рибно брашно. До края на 80-те години на миналия век заводите на BOO бяха демонтирани, което сложи край на бурния, но кратък период на развитие на този отрасъл на микробиологичната индустрия. Друг процес се оказа по-обещаващ - получаване на гъбична биомаса и гъбичен протеин микопротеин с помощта на въглехидрати като субстрат.

метаболитни продукти.След въвеждане на културата в хранителната среда се наблюдава лаг фаза, при която не се наблюдава видим растеж на микроорганизми; този период може да се разглежда като време на адаптация. След това темпът на растеж постепенно нараства, достигайки постоянна, максимална стойност за дадените условия; такъв период на максимален растеж се нарича експоненциална или логаритмична фаза.

Постепенно растежът се забавя, а т.нар. стационарна фаза. Освен това броят на жизнеспособните клетки намалява и растежът спира.

Следвайки кинетиката, описана по-горе, е възможно да се проследи образуването на метаболити на различни етапи.

В логаритмичната фаза се образуват продукти, жизненоважни за растежа на микроорганизмите: аминокиселини, нуклеотиди, протеини, нуклеинова киселина, въглехидрати и др. Те се наричат ​​първични метаболити.

Много първични метаболити са от значителна стойност. И така, глутаминовата киселина (по-точно нейната натриева сол) е част от много храни; лизинът се използва като хранителна добавка; фенилаланинът е предшественик на заместителя на захарта аспартам.

Първичните метаболити се синтезират от естествени микроорганизми в количества, необходими само за задоволяване на техните нужди. Затова задачата на индустриалните микробиолози е да създадат мутантни форми на микроорганизми – суперпроизводители на съответните вещества.

В тази област беше постигнат значителен напредък: например беше възможно да се получат микроорганизми, които синтезират аминокиселини до концентрация от 100 g/l (за сравнение организмите от див тип натрупват аминокиселини в милиграмови количества).

Във фазата на забавяне на растежа и в стационарната фаза някои микроорганизми синтезират вещества, които не се образуват в логаритмичната фаза и не играят ясна роля в метаболизма. Тези вещества се наричат ​​вторични метаболити. Те се синтезират не от всички микроорганизми, а главно от нишковидни бактерии, гъбички и спорообразуващи бактерии. По този начин производителите на първични и вторични метаболити принадлежат към различни таксономични групи. Ако въпросът за физиологичната роля на вторичните метаболити в клетките продуценти беше предмет на сериозни дискусии, то тяхното промишлено производство е от несъмнен интерес, тъй като тези метаболити са биологично активни вещества: някои от тях имат антимикробна активност, други са специфични ензимни инхибитори, трети са растежни фактори, много имат фармакологична активност.

Получаването на такива вещества послужи като основа за създаването на редица клонове на микробиологичната индустрия. Първият от тази серия беше производството на пеницилин; Микробиологичният метод за производство на пеницилин е разработен през 40-те години на миналия век и положи основата на съвременната индустриална биотехнология.

Фармацевтичната индустрия е разработила изключително сложни методи за скрининг (масово тестване) на микроорганизми за способността им да произвеждат ценни вторични метаболити.

Първоначално целта на скрининга беше да се получат нови антибиотици, но скоро беше открито, че микроорганизмите синтезират и други фармакологично активни вещества.

През 80-те години на миналия век е установено производството на четири много важни вторични метаболита. Това са: циклоспорин, имуносупресивно лекарство, използвано като средство за предотвратяване на отхвърлянето на имплантирани органи; имипенем (една от модификациите на карбапенем) - вещество с най-широк спектър на антимикробна активност от всички известни антибиотици; ловастатин - лекарство, което понижава нивата на холестерола в кръвта; Ивермектинът е антихелминтик, използван в медицината за лечение на онхоцеркоза или "речна слепота", както и във ветеринарната медицина.

Ензими от микробен произход.В промишлен мащаб ензимите се получават от растения, животни и микроорганизми. Използването на последното има предимството, че позволява производството на ензими в големи количества, като се използват стандартни техники за ферментация.

Освен това е несравнимо по-лесно да се увеличи продуктивността на микроорганизмите, отколкото на растенията или животните, а използването на рекомбинантна ДНК технология прави възможно синтезирането на животински ензими в клетките на микроорганизмите.

Получените по този начин ензими се използват главно в хранително-вкусовата промишленост и свързаните с нея области. Синтезът на ензими в клетките е генетично контролиран, поради което наличните индустриални микроорганизми-производители са получени в резултат на насочени промени в генетиката на див тип микроорганизми.

рекомбинантни продукти.Технологията на рекомбинантната ДНК, по-известна като "генно инженерство", позволява гените на висшите организми да бъдат включени в бактериалния геном. В резултат на това бактериите придобиват способността да синтезират "чужди" (рекомбинантни) продукти - съединения, които преди са могли да бъдат синтезирани само от висши организми.

На тази основа са създадени много нови биотехнологични процеси за производство на човешки или животински протеини, които досега не са били налични или използвани с големи рискове за здравето.

Самият термин "биотехнология" стана популярен през 70-те години на миналия век във връзка с разработването на методи за производство на рекомбинантни продукти. Тази концепция обаче е много по-широка и включва всеки индустриален метод, основан на използването на живи организми и биологични процеси.

Първият рекомбинантен протеин, произведен в промишлен мащаб, е човешкият растежен хормон. За лечение на хемофилия, един от протеините на кръвосъсирващата система, а именно факторът

VIII. Преди да бъдат разработени методи за получаване на този протеин с помощта на генно инженерство, той е изолиран от човешка кръв; употребата на такова лекарство е свързана с риск от инфекция с човешкия имунодефицитен вирус (HIV).

Дълго време захарният диабет се лекува успешно с животински инсулин. Учените обаче вярват, че рекомбинантният продукт би създал по-малко имунологични проблеми, ако може да бъде получен в чиста форма, без примеси от други пептиди, произвеждани от панкреаса.

Освен това се очакваше броят на пациентите с диабет да нараства с течение на времето поради фактори като промени в хранителните навици, подобрени медицински грижи за бременни жени с диабет (и в резултат на това увеличаване на честотата на генетичната предразположеност към диабет) , и накрая очакваното удължаване на продължителността на живота на пациентите с диабет.

Първият рекомбинантен инсулин излиза на пазара през 1982 г. и до края на 80-те години на миналия век той на практика замества животинския инсулин.

Много други протеини се синтезират в човешкото тяло в много малки количества и единственият начин да се получат в мащаб, достатъчен за клинична употреба, е чрез рекомбинантна ДНК технология. Тези протеини включват интерферон и еритропоетин.

Еритропоетинът, заедно с миелоидния колониестимулиращ фактор, регулира образуването на кръвни клетки при хората. Еритропоетинът се използва за лечение на анемия, свързана с бъбречна недостатъчност, и може да намери приложение като средство за повишаване на тромбоцитите при химиотерапия на рак.

Биотрансформация на вещества.Микроорганизмите могат да се използват за превръщане на определени съединения в подобни по структура, но по-ценни вещества. Тъй като микроорганизмите могат да упражняват своето каталитично действие по отношение само на определени вещества, процесите, протичащи с тяхно участие, са по-специфични от чисто химичните. Най-известният процес на биотрансформация е производството на оцет чрез превръщане на етанол в оцетна киселина.

Но сред продуктите, образувани по време на биотрансформацията, има и такива много ценни съединения като стероидни хормони, антибиотици, простагландини. Вижте същоГЕННОТО ИНЖЕНЕРСТВО. Индустриална микробиология и напредък в генното инженерство(специален брой на Scientific American).

М., 1984
Биотехнология. Принципи и приложение. М., 1988 г

Производство Човешка употреба на микроорганизми.

Микроорганизмите се използват широко в хранително-вкусовата промишленост, домакинството, микробиологичната индустрия за производство на аминокиселини, ензими, органични киселини, витамини и др.

Класическите микробиологични индустрии включват винопроизводство, пивоварство, приготвяне на хляб, млечнокисели продукти и хранителен оцет. Например винопроизводството, пивоварството и производството на тесто с мая са невъзможни без използването на дрожди, които са широко разпространени в природата.

Историята на промишленото производство на дрожди започва в Холандия, където през 1870 г. Основана е първата фабрика за дрожди. Основният продукт беше пресована мая с влажност около 70%, която може да се съхранява само няколко седмици.

Дългосрочното съхранение е невъзможно, тъй като пресованите дрождови клетки остават живи и запазват своята активност, което води до тяхната автолиза и смърт. Сушенето се превърна в един от методите за промишлено консервиране на дрождите. При сухата мая при ниска влажност клетката на дрожди е в анабиотично състояние и може да продължи дълго време.

Първата суха мая се появява през 1945 г. През 1972 г. ᴦ. се появи второто поколение сухи дрожди, така наречените инстантни дрожди.

Използването на микроорганизми в хранително-вкусовата промишленост

От средата на 90-те години на миналия век се появи трето поколение сухи дрожди: хлебна мая. Saccharomyces cerevisiae,които съчетават предимствата на незабавната мая със силно концентриран комплекс от специализирани ензими за печене в един продукт.

Тази мая позволява не само да се подобри качеството на хляба, но и да се противопостави активно на процеса на застояване.

хлебна мая Saccharomyces cerevisiaeсе използват и при производството на етилов алкохол.

Винопроизводството използва много различни щамове дрожди, за да произведе уникална марка вино с уникални качества.

Млечнокиселите бактерии участват в приготвянето на храни като кисело зеле, кисели краставици, мариновани маслини и много други кисели храни.

Млечнокиселите бактерии превръщат захарта в млечна киселина, която предпазва храната от гнилостни бактерии.

С помощта на млечнокисели бактерии се приготвя голям асортимент от млечнокисели продукти, извара и сирене.

В същото време много микроорганизми играят негативна роля в човешкия живот, като са патогени на болести по хората, животните и растенията; могат да причинят разваляне на хранителни продукти, разрушаване на различни материали и др.

За борба с подобни микроорганизми са открити антибиотици – пеницилин, стрептомицин, грамицидин и др., които са метаболитни продукти на гъбички, бактерии и актиномицети.

Микроорганизмите осигуряват на хората необходимите ензими.

По този начин амилазата се използва в хранително-вкусовата, текстилната и хартиената промишленост. Протеазата причинява разграждане на протеини в различни материали. На изток гъбената протеаза се използва от векове за приготвяне на соев сос.

Днес се използва в производството на перилни препарати. При консервиране на плодови сокове се използва ензим като пектиназа.

За почистване се използват микроорганизми Отпадъчни води, рециклиране на отпадъци от хранителната промишленост. Анаеробното разлагане на отпадъчните органични вещества произвежда биогаз.

AT последните годининови продукции.

Каротеноидите и стероидите се получават от гъби.

Бактериите синтезират много аминокиселини, нуклеотиди и други реагенти за биохимични изследвания.

Микробиологията е бързо развиваща се наука, чиито постижения до голяма степен са свързани с развитието на физиката, химията, биохимията, молекулярната биология и др.

За успешното изучаване на микробиологията са необходими познания по изброените науки.

Този курс се фокусира върху хранителната микробиология.

Много микроорганизми живеят на повърхността на тялото, в червата на хората и животните, върху растенията, върху храната и върху всички предмети около нас. Микроорганизмите консумират голямо разнообразие от храни, изключително лесно се адаптират към променящите се условия на живот: топлина, студ, липса на влага и др.

n. Οʜᴎ се размножават много бързо. Без познания по микробиология е невъзможно компетентно и ефективно да се управляват биотехнологичните процеси, да се поддържа високото качество на хранителните продукти на всички етапи от тяхното производство и да се предотврати консумацията на продукти, съдържащи патогени на хранителни заболявания и отравяния.

Трябва да се подчертае, че микробиологичните изследвания на хранителните продукти не само от гледна точка на технологичните характеристики, но и, не по-малко важно, от гледна точка на тяхната санитарна и микробиологична безопасност, са най-трудният обект на санитарната микробиология.

Това се обяснява не само с разнообразието и изобилието от микрофлора в хранителните продукти, но и с използването на микроорганизми в производството на много от тях.

В тази връзка при микробиологичния анализ на качеството и безопасността на храните трябва да се разграничат две групи микроорганизми:

- специфична микрофлора;

- неспецифична микрофлора.

специфични- ϶ᴛᴏ културни раси от микроорганизми, които се използват за приготвяне на определен продукт и са незаменима брънка в технологията на неговото производство.

Такава микрофлора се използва в технологията за производство на вино, бира, хляб и всички ферментирали млечни продукти.

Неспецифичен- ϶ᴛᴏ микроорганизми, които навлизат в храната от околната среда, замърсявайки ги.

Сред тази група микроорганизми се разграничават сапрофитни, патогенни и условно патогенни, както и микроорганизми, които причиняват разваляне на продуктите.

Степента на замърсяване зависи от много фактори, които включват правилното набавяне на суровини, тяхното съхранение и преработка, спазване на технологичните и санитарни условия за производство на продуктите, тяхното съхранение и транспортиране.

Ксенобактериите се използват успешно за почистване на почвата и водата в природата по време на разливи на нефт и нефтопродукти.

Пречиствателна станция

Човек използва голямо количество вода за личните си нужди, решавайки въпроса за пречистването на отпадъчните води с помощта на септични ями.

Ефективността на пречиствателните съоръжения се осигурява от специални бактерии, използвани в септичните ями.

Микроорганизмите, използвани в септичните ями, се разлагат органични съединенияот всякакъв произход, при пречистване на отпадни води, те успешно унищожават специфичната миризма.

Съставът на бактериалната флора на септичната яма е комбинация от аеробни и анаеробни култури.

Анаеробните (безкислородни) микроорганизми извършват първичното пречистване на водата, а аеробните бактерии допълнително пречистват и избистрят водата.

Когато използвате микроорганизми за септична яма, има определени правила за пречистване на отпадни води:

• необходимо е да се поддържа определено ниво на микроорганизми в септичната яма;
• наличието на вода е задължително - без нея микроорганизмите ще умрат;
• не използвайте агресивни химикали за почистване - те ще убият микроорганизмите.

Инструменти за биотехнологични процеси

Основните инструменти на биотехнологията за получаване на най-ефективните микроорганизми са селекция и генно инженерство.

Селекцията е насочена селекция на високоефективни индивиди в популация поради естествената мутация на микроорганизмите.

В природата процесът е доста дълъг, но под въздействието на мутагенни фактори (твърда радиация, азотна киселинаи др.) може значително да се ускори.

Предимствата на избора са екологичност, естественост на продукта.

• продължителност на процеса;
• невъзможността да се контролира посоката на мутацията се определя от крайния резултат.

Методи на генно инженерство в биотехнологиите

Методите за интервенция на генното инженерство променят клетките на микроорганизмите и дрождите, превръщайки ги в ефективни производители на всеки протеин. Това отваря широки възможности за използване на генетично модифицирани микробни и дрождени клетки за получаване на крайния организъм с желаните характеристики.

Използването на генетично мутирали клетки на микроби и дрожди от човек в ежедневието предизвиква основателни опасения - има много както привърженици на генетично модифицираните вещества, така и техните противници.

Факт обаче остава липсата на информация за влиянието на генетично модифицираните бактерии и дрождевите клетки върху човешкото тяло и природата като цяло.

Генетично модифицирани бактерии и енергия

Генетиците работят по въпроса алтернативен източникенергия. Основната задача е да се създадат химически суровини, а след това гориво като продукт на бактериалния метаболизъм.

Един от начините, по които хората могат да получат енергия от бактерии, е работата с генетично модифицирани цианобактерии.

Биолози от университета в Тюбинген са открили микроорганизми, които имат свойствата на батерия и са способни както да натрупват енергия, така и да я прехвърлят на други бактерии.

Енергията, генерирана от тези бактерии, може да се използва от хората за наноустройства.

В Китай е построено устройство, в което бактериите получават водород от ацетати, докато апаратът няма външен източник на енергия, а евтините производствени отпадъци служат като суровина. От своя страна водородът е източник на енергия за еко-автомобилите.

Микробиолози от Университета на Южна Каролина са открили бактерия, която може да генерира енергия, като яде токсични отпадъци, като обезпокоителни PCB и тежки разтворители.

Калифорнийски изследователи са предложили метод за обработка на кафяви водорасли с модифицирана Escherichia coli, като се произвежда етилов алкохол като изход - отличен източник на енергия.

Водородът като енергиен източник е получен от американски учени от разлагането на глюкозата от анаеробни бактерии.

Плюсове и минуси на ГМО (генетично модифициран организъм)

Използването от хората в ежедневния живот на генетично модифицирани бактерии и дрожди за получаване на модифицирани организми има както положителни, така и отрицателни страни.

Предимствата на генетично модифицираните организми включват:

• производство на всякакви органи за трансплантация, които няма да бъдат отхвърлени;
• производство на суровина за биогорива;
• производство на лекарства;
• създаване на заводи за технически цели (производство на платове и др.).

Известни недостатъци на генетично модифицираните храни:

• цената на генетично модифицираните зеленчуци и плодове е почти 30% по-висока от естествените;
• семената и плодовете на ГМ растения не са жизнеспособни;
• полета с ГМ насаждения изискват повишено количество пестициди и хербициди;
• култивираните ГМ растения са способни да произвеждат хибриди с диви растения.

Използването на микроорганизми от хората в ежедневието и в производството може да бъде ограничено само от свойствата на самите бактерии. И колкото повече учените обръщат внимание на бацилите, толкова по-интересни и полезни свойства на микроорганизмите се откриват.

Бактериите генерират енергия, извличат минерали, пречистват водата и почвата – наскоро открити бактерии, които дори ядат найлонови торбички (!) – катализират производствените процеси, използват се в синтеза на фармацевтични продукти и в много други области на човешкия живот.

?

Вредни и полезни бактерии

Бактериите са микроорганизми, които образуват огромен невидим свят около и вътре в нас. Те са известни с вредните си ефекти, докато за полезните ефекти, които произвеждат, рядко се говори. Тази статия предоставя общо описание на някои от добрите и лошите бактерии.

„През първата половина на геоложкото време нашите предци са били бактерии. Повечето същества все още са бактерии и всяка от нашите трилиони клетки е колония от бактерии.” – Ричард Докинс

бактерии- най-древните живи организми на Земята са повсеместни. Човешкото тяло, въздухът, който дишаме, повърхностите, които докосваме, храната, която ядем, растенията, които ни заобикалят, нашето местообитание и т.н. - всичко това е обитавано от бактерии.

Приблизително 99% от тези бактерии са полезни, докато останалите имат лоша репутация. Всъщност някои бактерии са много важни за правилното развитие на други живи организми. Те могат да съществуват самостоятелно или в симбиоза с животни и растения.

Списъкът с вредни и полезни бактерии по-долу включва някои от най-известните полезни и смъртоносни бактерии.

Полезни бактерии

Млечнокисели бактерии / Dederlein sticks

Характеристика:Грам-положителен, пръчковиден.

Среда на живот:Разновидности на млечнокиселите бактерии присъстват в млякото и млечните продукти, ферментиралите храни и са част от оралната, чревната и вагиналната микрофлора. Най-преобладаващи видове са L. acidophilus, L. reuteri, L. plantarum и др.

Полза:Млечнокиселите бактерии са известни със способността си да използват лактоза и да произвеждат млечна киселина като страничен продукт на живота. Тази способност да ферментира лактозата прави млечнокиселите бактерии важна съставка при приготвянето на ферментирали храни. Те също са неразделна част от процеса на саламуряване, тъй като млечната киселина може да служи като консервант. Чрез това, което се нарича ферментация, киселото мляко се получава от мляко. Някои щамове дори се използват за приготвяне на кисело мляко в търговски мащаб. При бозайниците млечнокиселите бактерии допринасят за разграждането на лактозата по време на храносмилателния процес. Получената киселинна среда предотвратява растежа на други бактерии в телесните тъкани. Следователно млечнокиселите бактерии са важен компонент на пробиотичните препарати.

бифидобактерии

Характеристика:Грам-положителен, разклонен, пръчковиден.

Среда на живот:Бифидобактериите присъстват в стомашно-чревния тракт на човека.

Полза:Подобно на млечнокиселите бактерии, бифидобактериите също произвеждат млечна киселина. Освен това те произвеждат оцетна киселина. Тази киселина инхибира растежа на патогенни бактерии, като контролира нивото на рН в червата. B. longum, вид бифидобактерии, насърчава разграждането на трудно смилаеми растителни полимери. Бактериите B. longum и B. infantis помагат за предотвратяване на диария, кандидоза и дори гъбични инфекции при кърмачета и деца. Поради тези полезни свойства те често се включват и в пробиотичните препарати, продавани в аптеките.

Е. коли (Е. коли)

Характеристика:

Среда на живот: E. coli е част от нормалната микрофлора на дебелото и тънките черва.

Полза: E. coli подпомага разграждането на неразградените монозахариди, като по този начин подпомага храносмилането. Тази бактерия произвежда витамин К и биотин, които са от съществено значение за различни клетъчни процеси.

Забележка:Някои щамове на E. coli могат да причинят тежки токсични ефекти, диария, анемия и бъбречна недостатъчност.

Стрептомицети

Характеристика:Грам-положителен, нишковиден.

Среда на живот:Тези бактерии присъстват в почвата, водата и разлагащите се органични вещества ah.

Полза:Някои стрептомицети (Streptomyces spp.) играят важна роля в екологията на почвата чрез органична материяприсъства в него. Поради тази причина те се изследват като биолекарствен агент. S. aureofaciens, S. rimosus, S. griseus, S. erythraeus и S. venezuelae са търговски важни сортове, които се използват за производство на антибактериални и противогъбични съединения.

Микориза / Нодулни бактерии

Характеристика:

Среда на живот:В почвата присъства микориза, която съществува в симбиоза с кореновите възли на бобовите растения.

Полза:Бактерии Rhizobium etli, Bradyrhizobium spp., Azorhizobium spp. и много други разновидности са полезни за фиксиране на атмосферен азот, включително амоняк. Този процес прави това вещество достъпно за растенията. Растенията нямат способността да използват атмосферния азот и зависят от азотфиксиращите бактерии, които присъстват в почвата.

цианобактерии

Характеристика:Грам-отрицателни, пръчковидни.

Среда на живот:Цианобактериите са предимно водни бактерии, но се срещат и върху голи скали и в почвата.

Полза:Цианобактериите, известни още като синьо-зелени водорасли, са група бактерии с голямо екологично значение. Те фиксират азота във водната среда. Техните способности за калциране и декалциране ги правят важни за поддържане на баланса в екосистемата на кораловия риф.

вредни бактерии

микобактерии

Характеристика:не са нито грам-положителни, нито грам-отрицателни (поради високо съдържание на липиди), пръчковидни.

заболявания:Микобактериите са патогени с дълго време на удвояване. М. tuberculosis и M. leprae, най-опасните разновидности, са причинителите съответно на туберкулозата и проказата. M. ulcerans причинява разязвени и неязвени кожни възли. M. bovis може да причини туберкулоза при добитъка.

тетанус бацил

Характеристика:

Среда на живот:Спорите на тетанус бацил се намират в почвата, по кожата и в храносмилателния тракт.

заболявания:Тетанус бацил е причинителят на тетанус. Той навлиза в тялото през рана, размножава се в нея и отделя токсини, по-специално тетаноспазмин (известен още като спазмогенен токсин) и тетанолизин. Това води до мускулни спазми и дихателна недостатъчност.

Чумна пръчка

Характеристика:

Среда на живот:Чумният бацил може да оцелее само в гостоприемника си, особено при гризачи (бълхи) и бозайници.

заболявания:Чумната пръчка причинява бубонна чума и чумна пневмония. Кожната инфекция, причинена от тази бактерия, приема бубонна форма, характеризираща се с неразположение, треска, втрисане и дори конвулсии. Инфекцията на белите дробове, причинена от патогена на бубонната чума, води до чумна пневмония, причиняваща кашлица, затруднено дишане и треска. Според СЗО всяка година в света се случват между 1000 и 3000 случая на чума. Чумният агент е признат и изследван като потенциално биологично оръжие.

Хеликобактер пилори

Характеристика:Грам-отрицателни, пръчковидни.

Среда на живот: Helicobacter pylori колонизира лигавицата на човешкия стомах.

заболявания:Тази бактерия е основната причина за гастрит и пептична язва. Той произвежда цитотоксини и амоняк, които увреждат лигавицата на стомаха, причинявайки коремна болка, гадене, повръщане и подуване на корема. Helicobacter pylori присъства в половината от световното население, но повечето хора остават безсимптомни, а само няколко развиват гастрит и язви.

Антракс

Характеристика:Грам-положителен, пръчковиден.

Среда на живот:Антраксът е широко разпространен в почвата.

заболявания:Инфекцията с антракс води до смъртоносно заболяване, наречено антракс. Инфекцията възниква в резултат на вдишване на ендоспори на антракс. Антраксът се среща главно при овце, кози, говеда и др. Въпреки това, в редки случаи се случва предаване на бактерията от добитък на хора. Най-честите симптоми на антракс са язви, треска, главоболие, коремна болка, гадене, диария и др.

Ние сме заобиколени от бактерии, някои от които вредни, други полезни. И само от нас зависи колко ефективно съжителстваме с тези малки живи организми. В нашата сила е да се възползваме от полезните бактерии, като избягваме прекомерната и неподходяща употреба на антибиотици, и да стоим далеч от вредните бактерии, като предприемем подходящи превантивни мерки, като добра лична хигиена и рутинни прегледи.

Бактериите се появяват преди около 3,5-3,9 милиарда години, те са първите живи организми на нашата планета. С течение на времето животът се развива и става по-сложен - появяват се нови, всеки път по-сложни форми на организми. Бактериите през цялото това време не стояха настрана, напротив, те бяха най-важният компонент на еволюционния процес. Именно те бяха тези, които бяха първите, които разработиха нови форми на поддържане на живота, като дишане, ферментация, фотосинтеза, катализа... и също така намериха ефективни начини да съжителстват с почти всяко живо същество. Човекът не е изключение.

Но бактериите са цял домейн от организми, с над 10 000 вида. Всеки вид е уникален и следва свой собствен еволюционен път, в резултат на което той развива свои собствени уникални форми на съвместно съществуване с други организми. Някои бактерии влязоха в тясно взаимноизгодно сътрудничество с хора, животни и други същества - те могат да се нарекат полезни. Други видове са се научили да съществуват за сметка на други, използвайки енергията и ресурсите на донорните организми - те обикновено се считат за вредни или патогенни. Други пък отидоха още по-далеч и станаха практически самодостатъчни, получават всичко необходимо за живот от околната среда.

Вътре в човека, както и вътре в други бозайници, живее невъобразимо голям брой бактерии. В телата ни има 10 пъти повече от тях, отколкото всички клетки на тялото взети заедно. Сред тях огромното мнозинство са полезни, но парадоксът е, че тяхната жизнена дейност, тяхното присъствие вътре в нас е нормално състояние на нещата, те зависят от нас, ние от своя страна от тях и в същото време ние не усети някакви признаци на това сътрудничество. Друго нещо е вредно, например патогенните бактерии, веднъж вътре в нас, тяхното присъствие веднага става забележимо и последствията от тяхната дейност могат да станат много сериозни.

Полезни бактерии

По-голямата част от тях са същества, живеещи в симбиотични или взаимни отношения с донорни организми (в които живеят). Обикновено такива бактерии поемат някои от функциите, на които организмът гостоприемник не е способен. Пример са бактериите, които живеят в храносмилателния тракт на човека и преработват част от храната, с която самият стомах не е в състояние да се справи.

Някои видове полезни бактерии:

Ешерихия коли (лат. Escherichia coli)

Той е неразделна част от чревната флора на хората и повечето животни. Ползите от него трудно могат да бъдат надценени: той разгражда несмилаемите монозахариди, насърчавайки храносмилането; синтезира витамини от група К; предотвратява развитието на патогенни и патогенни микроорганизми в червата.

В близък план: колония от бактерии Escherichia coli

Млечнокисели бактерии (Lactococcus lactis, Lactobacillus acidophilus и др.)

Представители на този разред присъстват в млякото, млечните и ферментиралите продукти и в същото време са част от чревната и устната микрофлора. Способен да ферментира въглехидрати и по-специално лактоза и да произвежда млечна киселина, която е основният източник на въглехидрати за хората. Чрез поддържане на постоянно кисела среда се инхибира растежа на неблагоприятни бактерии.

бифидобактерии

Бифидобактериите имат най-значителен ефект върху кърмачетата и бозайниците, като съставляват до 90% от чревната им микрофлора. Чрез производството на млечна и оцетна киселини те напълно предотвратяват развитието на гнилостни и патогенни микроби в тялото на детето. В допълнение, бифидобактериите: допринасят за усвояването на въглехидратите; предпазват чревната бариера от проникването на микроби и токсини във вътрешната среда на тялото; синтезират различни аминокиселини и протеини, витамини от групи К и В, полезни киселини; насърчават чревната абсорбция на калций, желязо и витамин D.

Вредни (патогенни) бактерии

Някои видове патогенни бактерии:

Salmonella Typhi

Тази бактерия е причинител на много остра чревна инфекция, коремен тиф. Salmonella typhi произвежда токсини, които са опасни само за хората. При заразяване настъпва обща интоксикация на тялото, което води до тежка температура, обрив по цялото тяло, в тежки случаи увреждане на лимфната система и в резултат на това смърт. Всяка година в света се регистрират 20 милиона случая на коремен тиф, 1% от случаите водят до смърт.

Колония от бактерии Salmonella typhi

тетаничен бацил (Clostridium tetani)

Тази бактерия е една от най-устойчивите и в същото време най-опасната в света. Clostridium tetani произвежда изключително токсичен токсин, тетаничен екзотоксин, който причинява почти пълно увреждане на нервната система. Хората, които се разболяват от тетанус, изпитват най-ужасното мъчение: всички мускули на тялото спонтанно се напрягат до краен предел, възникват мощни конвулсии. Смъртността е изключително висока – средно около 50% от заразените умират. За щастие през далечната 1890 г. е изобретена ваксината срещу тетанус, която се дава на новородени във всички развити страни по света. В слабо развитите страни тетанусът убива 60 000 души всяка година.

Микобактерии (Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae и др.)

Микобактериите са семейство бактерии, някои от които са патогенни. Различни представители на това семейство причиняват такива опасни заболявания като туберкулоза, микобактериоза, проказа (проказа) - всички те се предават по въздушно-капков път. Микобактериите причиняват повече от 5 милиона смъртни случая всяка година.

: полезно и вредно? Видове бактерии, които помагат на тялото и кои вредят?

Помислете за всички бактерии, живеещи в тялото. Да поговорим за бактериите.

Изследователите казват, че на земята има около 10 хиляди разновидности на микроби. Въпреки това, има мнение, че тяхното разнообразие достига 1 милион години.

Поради своята простота и непретенциозност те съществуват навсякъде. Поради малкия си размер те проникват навсякъде, дори и в най-малката пукнатина. Микробът е адаптиран към всяко местообитание, те са навсякъде, било то дори изсъхнал остров, дори слана, дори топлина от 70 градуса, те все още няма да загубят своята жизнеспособност.

Микробите навлизат в човешкото тяло от околната среда. И едва когато се окажат в благоприятни за тях условия, те се усещат, като помагат или причиняват вариращи от леки кожни заболявания до сериозни инфекциозни заболявания, които водят до смърт на тялото. Бактериите имат различни имена.

Тези микроби са най-старият вид същества, живеещи на нашата планета. Появи се преди около 3,5 милиарда години. Те са толкова малки, че могат да се видят само под микроскоп.

Тъй като това са първите представители на живота на земята, те са доста примитивни. С течение на времето структурата им става по-сложна, въпреки че някои запазват примитивната си структура. Голям брой микроби са прозрачни, но някои от тях имат червен или зеленикав оттенък. Малцина придобиват цвета на околната среда.

Микробите са прокариоти и следователно имат свое отделно царство - бактерии. Нека да разгледаме кои бактерии са безвредни и вредни.

Лактобацили (Lactobacillus plantarum)

Лактобацилите са защитата на тялото ви срещу вируси. Те живеят в стомаха от древни времена, изпълнявайки много важни и полезни функции. Lactobacillus plantarum предпазва храносмилателния тракт от безполезни микроорганизми, които могат да се настанят в стомаха и да влошат състоянието.

Lactobacillus помага да се отървете от тежестта и подуването на корема, да се борите с алергиите, причинени от различни храни. Лактобацилите също помагат за отстраняването на вредните вещества от червата. Почиства цялото тяло от токсини.

Бифидобактерии (лат. Bifidobacterium)

Това е микроорганизъм, който също живее в стомаха. Това са полезни бактерии. При неблагоприятни условия за съществуването на Bifidobacterium умират. Бифидобактериите произвеждат киселини като млечна, оцетна, янтарна и мравчена.

Бифидобактериите играят водеща роля в нормализирането на работата на червата. Също така с достатъчно количество от съдържанието си те укрепват имунната система и допринасят за по-доброто усвояване на хранителните вещества.

Те са много полезни, тъй като изпълняват редица важни функции, разгледайте списъка:

1. Напълнете тялото с витамини К, В1, В2, В3, В6, В9, протеини и аминокиселини.
2. Предпазва от появата на вредни микроорганизми.
3. Те предотвратяват навлизането на вредни токсини от чревните стени.
4. Ускорете процеса на храносмилане. - Подпомага усвояването на йони на Ca, Fe и витамин D.

Към днешна дата има много лекарства, съдържащи бифидобактерии. Но това не означава, че когато се използват за медицински цели, ще има благоприятен ефект върху тялото, тъй като полезността на лекарствата не е доказана.

Неблагоприятен микроб Corynebacterium minutissimum

Зловредните видове микроби могат да се появят на най-неподходящите места, където не очаквате да ги намерите.

Този вид Corynebacterium minutissimum много обича да живее и да се размножава на телефони и таблети. Те причиняват обриви по цялото тяло. Има много антивирусни приложения за таблети и телефони, но те не са измислили лек за вредния Corynebacterium minutissimum.

Затова трябва да намалите контакта с телефони и таблети, за да не станете алергични към Corynebacterium minutissimum. И запомнете, след като измиете ръцете си, не трябва да търкате дланите си една в друга, тъй като броят на бактериите намалява с 37%.

Род бактерии, който включва повече от 550 вида. При благоприятни условия стрептомицетите създават нишки, подобни на мицела на гъбите. Те живеят предимно в почвата.

През 1940 г. стрептомицините се използват в производството на лекарства:

• Физостигмин.Болкоуспокояващо средство се използва в малки дози за намаляване на очното налягане при глаукома. В големи количества може да стане отровен.
• Такролимус.Лекарствен продукт от естествен произход. Използва се за лечение и профилактика на трансплантации на бъбреци, костен мозък, сърце и черен дроб.
• Алозамидин.Лекарство за предотвратяване образуването на разграждане на хитин. Безопасно се използва при унищожаване на комари, мухи и др.

Но трябва да се отбележи, че не всички бактерии от този род имат благоприятен ефект върху човешкото тяло.

Протектор за корема от Helicobacter pylori

Микроби, които съществуват в стомаха. Той съществува и се размножава в стомашната лигавица. Helicobacter pylori се появяват в човешкото тяло от ранна възраст и живеят през целия живот. Помага за поддържане на стабилно тегло, контролира хормоните и е отговорен за чувството на глад.

Също така този коварен микроб може да допринесе за развитието на язви и гастрит. Някои учени смятат, че Helicobacter pylori е полезен, но въпреки редица съществуващи теории, все още не е доказано как е полезен. Нищо чудно, че може да се нарече защитник на корема.

Добра лоша бактерия Ешерихия коли

Бактерията Escherichia coli се нарича още Escherichia coli. Ешерихия коли, която живее в долната част на корема. Те обитават човешкото тяло при раждането и живеят с него през целия му живот. Голям брой микроби от този тип са безвредни, но някои от тях могат да причинят сериозно отравяне на организма.

Ешерихия коли е често срещан фактор при много инфекциозни заболявания, свързани със стомаха. Но тя напомня за себе си и причинява дискомфорт, когато е на път да напусне тялото ни, в по-благоприятна за нея среда. И така е полезно дори за хората.

Ешерихия коли насища организма с витамин К, който от своя страна следи здравето на артериите. Ешерихия коли също може да живее много дълго време във вода, почва и дори в храна, като мляко.

Вредни бактерии. Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus)

Стафилококус ауреусе причинител на гнойни образувания по кожата. Често циреите и пъпките се причиняват от Staphylococcus aureus, който живее върху кожата на голям брой хора. Staphylococcus aureus е причинител на много инфекциозни заболявания.

Пъпките са много неприятни, но само си представете, че Staphylococcus aureus, прониквайки през кожата в тялото, може да получи сериозни последици, пневмония или менингит.

Присъства почти по цялото тяло, но най-вече в носните проходи и аксиларните гънки, но може да се появи и в ларинкса, перинеума и корема.

Staphylococcus aureus има златист оттенък, поради което получи името си Staphylococcus aureus. Това е една от четирите най-чести причини за нозокомиални инфекции, които се появяват след операция.

Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa)

Този микроб може да съществува и да се размножава във вода и почва. Обича топла вода и басейн. Той е един от причинителите на гнойни заболявания. Получиха името си заради синьо-зеления оттенък. Pseudomonas aeruginosa живее в топла вода, попада под кожата и развива инфекция, придружена от сърбеж, болка и зачервяване в засегнатите области.

Този микроб може да зарази различни видове органи и да причини куп инфекциозни заболявания. Pseudomonas aeruginosa засяга червата, сърцето и пикочо-половите органи. Микроорганизмът често е фактор за появата на абсцеси и флегмони. От Pseudomonas aeruginosa е много трудно да се отървете, тъй като е устойчив на антибиотици.

Микробите са най-простите живи микроорганизми, които съществуват на Земята, които са се появили преди много милиарди години, адаптирани към всякакви условия на околната среда. Но трябва да помним, че бактериите са полезни и вредни.

И така, ние се занимавахме с разновидностите на микроорганизмите, използвайки примера, разгледахме кои полезни бактерии помагат на тялото и кои са вредни, причинявайки инфекциозни заболявания.

Не забравяйте, че спазването на правилата за лична хигиена ще бъде най-добрата превенция срещу инфекция с вредни микроорганизми.

Понастоящем микроорганизмите и техните метаболитни продукти се използват широко в индустрията, селското стопанство и медицината.

История на използването на микроорганизми

Още през 1000 г. пр. н. е. римляните, финикийците и хората от други ранни цивилизации са добивали мед от водите на мините или водата, просмукваща се през рудни тела. През 17 век Уелс в Англия (графство Уелс) и през XVIII век. испанците в находището Рио Тинто са използвали този процес на "излугване" за извличане на мед от съдържащите я минерали. Тези древни миньори дори не подозираха, че бактериите играят активна роля в подобни процеси на извличане на метал. В момента този процес, известен като бактериално излугване, се използва в голям мащаб в целия свят за извличане на мед от бедни руди, съдържащи този и други ценни метали в малки количества. Биологичното излугване също се използва (макар и по-малко широко) за освобождаване на уран. Проведени са множество изследвания върху природата на организмите, участващи в процесите на излугване на метали, техните биохимични свойства и възможностите за приложение в тази област. Резултатите от тези проучвания показват по-специално, че бактериалното излугване може да се използва широко в минната индустрия и очевидно ще може напълно да задоволи нуждата от енергоспестяващи, безвредни заобикаляща средатехнологии.

Малко по-малко известно, но също толкова важно, е използването на микроорганизми в минната индустрия за извличане на метали от разтвори. Някои прогресивни технологии вече включват биологични процеси за получаване на метали в разтворено състояние или под формата на твърди частици „от промивните води, останали от преработката на руди. Способността на микроорганизмите да натрупват метали е известна отдавна и ентусиастите отдавна мечтаят да използват микроби за извличане на ценни метали от морската вода. Извършените изследвания разсеяха някои надежди и до голяма степен определиха областите на приложение на микроорганизмите. Възстановяването на метали с тяхно участие остава обещаващ начин за евтино третиране на замърсени с метали промишлени отпадъчни води, както и икономично получаване на ценни метали.

Отдавна е известно за способността на микроорганизмите да синтезират полимерни съединения; всъщност повечето от компонентите на клетката са полимери. Днес обаче по-малко от 1% от общото количество полимерни материали се произвежда от микробиологичната индустрия; останалите 99% се получават от масло. Досега биотехнологията не е оказала решаващо влияние върху полимерната технология. Може би в бъдеще с помощта на микроорганизми ще бъде възможно да се създават нови материали за специални цели.

Трябва да се отбележи и друг важен аспект от използването на микроорганизми в химичния анализ - концентрацията и изолирането на микроелементи от разредени разтвори. Поглъщайки и усвоявайки микроелементите в хода на своята жизнена дейност, микроорганизмите могат избирателно да натрупват част от тях в клетките си, като същевременно пречистват хранителните разтвори от примеси. Например гъбичките се използват за селективно утаяване на злато от хлоридни разтвори.

Модерни приложения

Микробната биомаса се използва като храна за добитък. Микробната биомаса на някои култури се използва под формата на различни закваски, които се използват в хранително-вкусовата промишленост. Така че приготвянето на хляб, бира, вино, спиртни напитки, оцет, ферментирали млечни продукти, сирена и много продукти. Друго важно направление е използването на отпадни продукти от микроорганизми. По естеството на тези вещества и по значението им за производителя отпадните продукти могат да бъдат разделени на три групи.

1 групаса големи молекули с молекулно тегло. Те включват различни ензими (липази и др.) и полизахариди. Използването им е изключително широко – от хранително-вкусовата и текстилната промишленост до петролната индустрия.

2 групаса първични метаноболити, които включват вещества, необходими за растежа и развитието на самата клетка: аминокиселини, органични киселини, витамини и др.

3 група- вторични метаноболити. Те включват: антибиотици, токсини, алкалоиди, растежни фактори и др. Важна област на биотехнологиите е използването на микроорганизми като биотехнически агенти за трансформиране или трансформиране на определени вещества, пречистване на вода, почва или въздух от замърсители. Микроорганизмите също играят важна роля в производството на масло. По традиционния начин не повече от 50% от петрола се извлича от нефтения резервоар. Отпадните продукти на бактериите, натрупващи се в резервоара, допринасят за изместването на маслото и по-пълното му освобождаване на повърхността.

Огромната роля на микроорганизмите в създаването и поддържането на почвеното плодородие. Те участват в образуването на почвения хумус – хумус. Използват се за увеличаване на добивите.

През последните години започна да се развива още едно принципно ново направление в биотехнологиите - безклетъчна биотехнология.

Изборът на микроорганизми се основава на факта, че микроорганизмите са от голяма полза в индустрията, в селското стопанство, в животинския и растителния свят.

Други приложения

В медицината

Традиционните методи за производство на ваксини се основават на използването на отслабени или убити патогени. В момента много нови ваксини (например за превенция на грип, хепатит В) се получават чрез генно инженерство. Антивирусните ваксини се получават чрез въвеждане в микробната клетка на гените на вирусни протеини, които проявяват най-голяма имуногенност. Когато се култивират, такива клетки синтезират голямо количество вирусни протеини, които впоследствие се включват в състава на ваксинните препарати. По-ефективно производство на вирусни протеини в култури от животински клетки на базата на рекомбинантна ДНК технология.

В производството на петрол:

През последните години са разработени методи за засилено извличане на нефт с помощта на микроорганизми. Тяхната гледна точка е свързана преди всичко с лекота на изпълнение, минимална капиталоемкост и екологична безопасност. През 40-те години на миналия век в много страни производителки на петрол започват изследвания за използването на микроорганизми за стимулиране на производството в производствените кладенци и възстановяване на инжекционността на инжекционните кладенци.

В храните и химикалите индустрия:

Най-известните промишлени продукти на микробния синтез включват: ацетон, алкохоли (етанол, бутанол, изопропанол, глицерин), органични киселини (лимонена, оцетна, млечна, глюконова, итаконова, пропионова), аромати и вещества, които подобряват миризмите (мононатриев глутамат ). Търсенето на последните непрекъснато нараства поради тенденцията към нискокалорични и растителни храни, които да добавят разнообразие във вкуса и мириса на храната. Ароматните вещества от растителен произход могат да бъдат получени чрез експресия на растителни гени в клетките на микроорганизмите.



Сред бактериите, млечнокиселите бактерии от родовете Lactobacillus, Streptococcusв производството на млечни продукти. Коките имат кръгла, овална форма с диаметър 0,5-1,5 микрона, подредени по двойки или вериги с различна дължина. Размерите на пръчковидни бактерии или комбинирани във вериги.

Млечнокисел стрептокок Streptococcus lactisима клетки, свързани по двойки или къси вериги, коагулира млякото след 10-12 часа, някои раси образуват антибиотика низин.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

Кремообразен стрептокок S. cremorisобразува дълги вериги от сферични клетки, неактивен киселиннообразуващ агент, използва се при ферментацията на сметана при производството на заквасена сметана.

ацидофилен бацил лактобацилус ацидофилусобразува дълги вериги от пръчковидни клетки; по време на ферментацията се натрупват до 2,2% млечна киселина и антибиотични вещества, които са активни срещу патогени на чревни заболявания. Въз основа на тях се приготвят медицински биологични препарати за профилактика и лечение на стомашно-чревни заболявания при селскостопански животни.

Пръчици с млечна киселина L. plantatumимат клетки, свързани по двойки или във вериги. Причинители на ферментация при ферментация на зеленчуци и силаж на фураж. L. brevisферментират захари по време на кисело зеле, краставици, образуващи киселини, етанол, CO 2.

Неспоровидни, неподвижни, грам+ пръчици от рода Propionibacteriumсемейства Propionibacteriaceae- причинители на ферментация на пропионова киселина, предизвикват превръщането на захарта или млечната киселина и нейните соли в пропионова и оцетна киселина.

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

Ферментацията на пропионова киселина е в основата на зреенето на сирене с сирище. Някои видове пропионови киселинни бактерии се използват за производство на витамин B 12 .

спорообразуващи бактерии от семейството Bacilloceaeмил клостридииса причинители на маслена ферментация, превръщайки захарите в маслена киселина

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

Маслена киселина

местообитания- почва, отлагания на тиня на водоеми, натрупвания на разлагащи се органични остатъци, хранителни продукти.

Тези m/o се използват при производството на маслена киселина, която има неприятна миризма, за разлика от нейните естери:

Метилов етер - миризма на ябълка;

Етил - круша;

Амил - ананас.

Използват се като овкусители.

Бактериите с маслена киселина могат да причинят разваляне на хранителните суровини и продукти: подуване на сирена, гранясване на мляко, масло, бомбардиране на консерви, смърт на картофи и зеленчуци. Получената маслена киселина придава остър гранясав вкус, остра неприятна миризма.

Бактерии с оцетна киселина - неспорообразуващи грам пръчици с полярни флагели, принадлежат към рода Gluconobacter (Acetomonas); образуват оцетна киселина от етанол

CH 3 CH 2 OH+O 2 →CH 3 COOH+H 2 O

Пръчки от вида ацетобактер- перитрих, способен да окислява оцетната киселина до CO 2 и H 2 O.

Бактериите с оцетна киселина се характеризират с променливост във формата; при неблагоприятни условия те приемат формата на дебели дълги нишки, понякога подути. Оцетнокиселите бактерии са широко разпространени по повърхността на растенията, техните плодове и в маринованите зеленчуци.

Процесът на окисление на етанол до оцетна киселина е в основата на производството на оцет. Спонтанното развитие на оцетнокисели бактерии във вино, бира, квас води до тяхното влошаване - вкисване, помътняване. Тези бактерии на повърхността на течности образуват сухи набръчкани филми, островчета или пръстен близо до стените на съда.

Често срещан вид повреда гниенето е процес на дълбоко разлагане на протеинови вещества от микроорганизми.Най-активните причинители на гнилостните процеси са бактериите.

Сено и картофена пръчкаBacillus subtilis - аеробен грам + спорообразуващ бацил. Спори топлоустойчиви овални. Клетките са чувствителни към кисела среда и повишено съдържание на NaCl.

Бактерии от родаPseudomonus - аеробни подвижни пръчки с полярни флагели, не образуват спори, грам-. Някои видове синтезират пигменти, наричат ​​се флуоресцентни псевдомонаси, има студоустойчиви, причиняват разваляне на протеинови продукти в хладилниците. Причинители на бактериозите на културните растения.

Спорообразуващи пръчки от рода клостридииразлагат протеините с образуването на голямо количество газ NH 3, H 2 S, киселини, особено опасни за консерви. Тежкото хранително отравяне се причинява от токсина на големи подвижни грам+ пръчици. Clostridium botulinum. Спорите придават вид на ракета. Екзотоксинът на тези бактерии засяга централната нервна и сърдечно-съдовата система (признаци - зрително увреждане, говор, парализа, дихателна недостатъчност).

Нитрифициращите, денитрифициращите и азотфиксиращите бактерии са от голямо значение при образуването на почвата. По принцип това са неспорообразуващи клетки. Отглеждат се в изкуствени условия и се прилагат под формата на торови препарати.

Бактериите се използват в производството на хидролитични ензими, аминокиселини за производство на храни.

Сред бактериите е особено необходимо да се подчертаят причинителите на хранителни инфекции и хранителни отравяния.. Хранителните инфекции се причиняват от патогенни бактерии, присъстващи в храната и водата. Чревни инфекции - холера - cholera virion;