Биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ ХЕМОГЕТЕРОТРОФАМИ, И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
В ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Уравнение процесса
Характеристика возбудителей
Применение
Превращения безазотистых органических веществ
АНАЭРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Спиртовое брожение
Дрожжи сбраживают моносахариды 1.Этиловый спирт применяют во
рН=4-4,5
(глюкоза, фруктоза) и дисахариды
многих отраслях народного хозяйС6Н12О6 =2СН3СН2ОН+2 СО2 + 118 кДж
(сахароза, мальтоза). Крахмал не
ства. Основные потребители – пищеглюкоза
этиловый спирт
сбраживают.
вая, медицинская и химическая проНа ход процесса брожения влияют:
мышленности.
состав сбраживаемой среды; содер2. Выделенные из бражки спиртовые
жание спирта; температура; рН; раса дрожжи после промывания и прессорН=8
дрожжей.
вания используют в качестве хлебоглицериновая форма спиртового брожения
2С6Н12О6+Н2О=2СН2ОНСНОНСН2ОН+
По отношению к температуре
пекарных дрожжей.
СН3СН2ОН+СН3СООН+2СО2+ Х кДЖ
дрожжи-сахаромицеты подразделя3. Процесс спиртового брожения исются на:
пользуется для разрыхления теста в
Верховые – вызывают бурное и
хлебопечении.
быстрое брожение при температуре
4. Дрожжи применяют в производ20-28оС, всплывают на поверхность
стве пива, вина, кваса, кефира, кумыпод действием СО2, по окончании
са.
брожения оседают на дно бродиль5. Для промышленного получения
ных сосудов рыхлым осадком.
глицерина.
Низовые – осуществляют спокойное
и медленное брожение при температуре 5-10 оС, газ выделяется постепенно, пены меньше, по окончании
брожения оседают на дно сосудов
плотным осадком.
Молочнокислое брожение
Гомоферментативное молочнокислое брожение
Форма – стрептококки, длинные или
С6Н12О6=2СН3СНОНСООН +94 кДж
короткие одиночные палочки, стрепглюкоза
молочная кислота
топалочки.
Грамположительные факультативГетероферментативное молочнокислое брожение
ные анаэробы, встречаются и мик2С6Н12О6=СН3СНОНСООН+СООНСН2СН2СООН+
роаэрофилы.
глюкоза
молочная кислота
янтарная кислота
Чрезвычайно требовательны к составу питательной среды – нуждаются в
+ СН3СООН + СН3СН2ОН+ СО2+ Н2 + 75 Кдж
уксусная
этиловый спирт
полном наборе готовых аминокискислота
лот, витаминах группы В, в компонентах нуклеиновых кислот.
В качестве источника углерода используют лактозу (молочный сахар)
и мальтозу (солодовый сахар, образующийся при гидролизе крахмала).
Мезофильные МКБ развиваются при
температуре 30оС, термофильные –
при температуре 40-50оС.
Обитают на растениях, плодах, овощах, в молоке и молочных продуктах, в местах разложения растительных остатков.
1.Для получения кисломолочных
продуктов используют мезофильные
и термофильные молочнокислые бактерии, чистые культуры которых
вносят в пастеризованное молоко.
2. Молочнокислые бактерии вместе с
пропионовокислыми участвуют в созревании сыров.
3.Мезофильные молочный и сливочный стрептококки входят в состав
заквасок для сметаны, творога, сливочного масла и маргарина.
4. Гомоферментативные термофильные молочнокислые бактерии применяют для приготовления жидких
дрожжей в хлебопечении.
5. Гомоферментативным и гетероферментативным молочнокислым
бактериям принадлежит основная
роль при изготовлении ржаного хлеба.
6. Молочнокислое брожение применяют при квашении овощей и силосовании кормов.
7. Гомоферментативные молочнокислые бактерии применяют в производстве молочной кислоты, которая
используется в консервной, кондитерской промышленности, в производстве безалкогольных напитков.
8. Некоторые молочнокислые бактерии образуют антибиотик низин.
Пропионовокислое брожение
3С6Н12О6= 4СН3СН2СООН + 2СН3СООН+
глюкоза
пропионовая кислота
уксусная кислота
+ СО2 + 2Н2О + энергия
3С6Н12О6= 2СН3СН2СООН + СН3СООН+
глюкоза
пропионовая кислота
+ СО2 + Н2О + энергия
уксусная кислота
Пропионовокислые бактерии – небольшие, неподвижные, слегка искривленные, не образующие спор,
грамположительные палочки, факультативные анаэробы.
Обитают в молоке, в кишечном тракте жвачных животных.
1. Пропионовокислое брожение используют в сыроделии. Казеин молока подвергают коагуляции под действием сычужного фермента, выделяемого из желудка жвачных животных. Затем белковые сгустки отделяют от сыворотки, прессуют, выдерживают в растворе соли и оставляют для процесса созревания.
В первой фазе созревания в сгустке
казеина происходит молочнокислое
брожение, при этом лактоза превращается в молочную кислоту.
Во второй фазе происходит пропионовокислое брожение, и сбраживается образовавшаяся молочная кислота.
2. Пропионовокислые бактерии способны синтезировать витамин В12
(кобаламин). Это используется для
промышленного получения витамина
В12 на молочной сыворотке с добавлением кукурузного экстракта в качестве источника витаминов.
Маслянокислое брожение
Маслянокислые бактерии – крупные,
грамположительные подвижные паС6Н12О6 = СН3СН2СН2СООН +2 СО2 +2Н2+63 кДЖ лочки, притрихи, образующие очень
глюкоза
масляная кислота
устойчивые споры в форме веретена
или теннисной ракетки, строгие
анаэробы.
Единственный источник получения
энергии – процесс брожения.
Маслянокислые бактерии делят на:
сахаролитические клостридии,
сбраживающие углеводы, и протеолитические клостридии, содержащие
протеолитические ферменты и разлагающие белки до аминокислот.
Маслянокислые бактерии обитают в
иле водоемов, в навозе, почве, в
скоплениях разлагающихся отбросов, в сточных водах.
1.Для промышленного получения
масляной кислоты, эфиры которой
отличаются приятным запахом (метиловый эфир – яблочный, этиловый
– грушевый, амиловый – запах ананаса).
2. В природе маслянокислые бактерии играют важную роль в круговороте углерода.
АЭРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями
С2Н5ОН+О2=СН3СООН+Н2О+487 кДЖ
Уксуснокислые бактерии – короткие 1.Применяют для промышленного
этиловый
уксусная
подвижные моно-, дипло- и стрепто- получения спиртового натурального,
спирт
кислота
палочки, эндоспор не образуют, гра- винного и плодово-ягодного уксуса.
мотрицательные. Строгие аэробы.
2. Для получения глюконовой и асГлюкоза -----глюконовая кислота
Устойчивы к спирту, кислотоустойкорбиновой кислоты, применяемой в
чивы,
рН
=
5,4-6,3.
Единственный
медицине и фармацевтической проopt
Сорбит ------сорбоза
способ получения энергии – процесс мышленности.
окисления.
Обитают на цветах, фруктах, ягодах,
овощах, обнаруживаются в садовой
почве, в прокисших фруктовых соках, пиве, вине, квашеных овощах.
Окисление углеводов мицелиальными грибами
2С6Н12О6+3О2=2С6Н8О7+4Н2О+энергия
Строгие аэробы.
1. Для промышленного получения
глюкоза
лимонная
лимонной кислоты поверхностным и
кмслота
глубинным методом (питательная
среда – меласса). Лимонная кислота
применяется в кондитерской промышленности, в производстве консервов и безалкогольных напитков, в
медицине для консервации крови.
Превращения органических веществ, содержащих азот (гниение, аммонификация)
Белки---Пептоны---Полипептиды---Аминокислоты Возбудителями гниения в основном 1.Гнилостные бактерии являются
служат:
вредителями пищевых продуктов с
Дезаминирование аминокислот – отщепление ами- 1.спорообразующие бактерии – Baвысокой белковой ценностью – мяса,
ногруппы, из которой образуется аммиак, и накоп- cillus subtilis (сенная палочка), B.
рыбы, молока, яиц.
ление органических кислот – масляной, уксусной,
mycoides, B.megaterium;
2. В природе (в воде, в почве) они
пропионовой, муравьиной и др. и высокомолеку2. неспорообразующая пигментообразлагают отмершие животные и
лярных спиртов.
разующая палочка Pseudomonas fluo- растения, играют важную роль в круВ аэробных условиях происходит полное окисле- rescens;
говороте азота и углерода.
ние органических кислот и спиртов до минераль3. факультативно-анаэробные неспоных веществ: СО2, Н2О, Н2S, NH3, иногда образурообразующие палочковидные бакются меркаптаны (запах тухлых яиц).
терии Proteus vulgaris (вульгарный
В анаэробных условиях продукты распада амино- протей), Escherichia coli (кишечная
кислот накапливаются в среде, происходит декар- палочка);
боксилирование аминокислот (с выделением СО2), 4. строгие анаэробы спорообразуюпри этом образуются дурнопахнущие вещества:
щие палочковидные бактерии Closиндол, скатол, фенол, крезол, диамины и амины
tridium putrificum, Clostridium sporogenes.
Учебник Ильяшенко Н.Г. и др. Микробиология пищевых производств.- М.: КолосС, 2008.- с. 89-108