Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального
образования
Российский государственный
торгово-экономический университет
Омский институт (филиал)
Контрольная работа по предмету: «Основы
микробиологии»
Вариант № 2
Омск 2008
Содержание
Введение……………………………………………………………………………...3
Дрожжи.
Строение, размножение. Основные
представители и хозяйственное
значение………………………………………….......................................................
5
Микрофлора
крупы………………………………………………………………....13
Заключение………………………………………………………………………….20
Используемая
литература………………………………………………………….21
Введение
В данной работе мы рассмотрим такие
вопросы, как дрожжи и основные вопросы
о них. А так же рассмотрим микрофлору
крупы и основное воздействие на состав
зерна при различной обработке.
Дрожжи, вероятно, одни из наиболее
древних «домашних организмов». Тысячи
лет люди использовали их для ферментации
и выпечки. Археологи нашли среди руин
древнеегипетских
городов жернова
и пекарни, а также изображение пекарей
и пивоваров. Предполагается, что пиво
египтяне начали варить за 6000 лет до н. э.,
а к 1200
году до н. э. овладели
технологией выпечки дрожжевого хлеба
наряду с выпечкой пресного. Для начала
сбраживания нового субстрата люди
использовали остатки старого. В результате
в различных хозяйствах столетиями
происходила селекция
дрожжей и сформировались новые
физиологические расы, не встречающиеся
в природе, многие из которых даже
изначально были описаны как отдельные
виды. Они являются такими же продуктами
человеческой деятельности, как сорта
культурных растений.
В 1680
году голландский натуралист
Антони
ван Левенгук впервые
увидел дрожжи в оптический
микроскоп, однако не
распознал в них из-за отсутствия движения
живых организмов. И лишь в 1857
году французский микробиолог
Луи
Пастер в работе «Mmoire
sur la fermentation alcoholique» доказал, что
спиртовое
брожение — не просто
химическая
реакция, как считалось
ранее, а биологический процесс,
производимый дрожжами.
В 1881
году Эмиль
Христиан Хансен, работник
лаборатории датской компании Carlsberg,
выделил чистую
культуру дрожжей, а в 1883
году впервые использовал
её для получения пива вместо нестабильных
заквасок. В конце XIX века при его участии
создаётся первая классификация дрожжей,
в начале XX века появляются определители
и коллекции дрожжевых культур. Во второй
половине века наука о дрожжах (зимология)
помимо практических вопросов начинает
уделять внимание экологии
дрожжей в природе, цитологии,
генетике.
До середины XX века учёные наблюдали
только половой цикл аскомицетных дрожжей
и рассматривали их всех как обособленную
таксономическую группу сумчатых
грибов. Японскому микологу
Исао Банно в 1969
году удалось индуцировать
половой цикл размножения у Rhodotorula
glutinis, которая является
базидиомицетом. Современные
молекулярно-биологические
исследования показали, что дрожжи
сформировались независимо среди
аскомицетных и базидиомицетных грибов
и представляют собой не единый таксон,
а скорее жизненную
форму.
24
апреля 1996
года года было объявлено,
что Saccharomyces cerevisiae стал первым
эукариотическим организмом, чей геном
(12 млн пар оснований) был полностью
секвенирован. Секвенирование заняло 7
лет и в нём принимали участие более 100
лабораторий. Следующим дрожжевым
организмом и шестым эукариотом с
полностью расшифрованным геномом в
2002
году стал Schizosaccharomyces
pombe с 13,8 млн. пар оснований.
Микрофлора круп состоит в основном из
микроорганизмов зерна. Уровень микробной
обсемененности зерна имеет значительные
различия в зависимости от условий
выращивания, способа обработки, сроков
и условий хранения.
Количество микроорганизмов зерна
(пшеницы, проса, ячменя, риса, овса,
гречки) от нескольких тысяч до миллионов
клеток в 1 , однако, качественный состав
микрофлоры довольно однообразен.
Преобладающими микроорганизмами
являются бактерии (до 80 % и более), спор
плесневых грибов около 7% , дрожжей еще
меньше. Бактериальная микрофлора
представлена в основном травяной
палочкой Erwinia herbicola.
Это грамотрицательная неспоробразующая
аэробная палочка, которая составляет
постоянную микрофлору зерна. Встречаются
также микрококки, молочнокислые бактерии,
спорообразующие аэробные палочки, среди
которых преобладают бациллы
картофельно-сенной группы.
В грибной микрофлоре
обнаруживаются главным образом
Alternaria, Cladosporium,
меньше содержится аспергилловых и
пеницилловых грибов, имеются также
дрожжи и актиномицеты.
Микрофлора различных круп
по качественному составу близка к
микрофлоре зерна, но количественно
меньше. Большое влияние на объем
микрофлоры оказывает предварительная
обработка зерна (шелушение, очистка,
шлифовка), а также технология производства
крупы. Крупы, изготовленные из зерна,
подвергнутого гидротермической обработке
(пропаривание), содержит в 10-100 раз меньше
микроорганизмов, чем из непропаренного.
При хранении круп в них снижается число
бактерий, в основном за счет отмирания
травяной палочки. В опытах по хранению
различных круп при температуре 14-16С
и относительной влажности воздуха
70-75% через год в них сохраняется 10-15%
бактерий, преимущественно спорообразующих.
Количество плесеней в тех же условиях
хранения почти не изменяется. Если же
крупа хранится при той же температуре,
но при 80% влажности воздуха, то через
4-6 месяцев в ней значительно увеличивается
число плесневых грибов, в основном
пенициллов и аспергиллов. Особенно
интенсивно плесени развиваются на
крупе, изготовленной из пропаренного
зерна. Накопление плесеней вызывает
ухудшение качества круп, что связано
со способностью плесеней разлагать
белки, жиры, крахмал и сбраживать сахара
с образованием кислот. Кроме того, в
крупе могут накапливаться микотоксины,
вызывающие отравления.
Хранить крупы следует в сухих
отапливаемых помещениях с хорошей
вентиляцией при температуре 15-18С и
относительной влажности воздуха не
выше 75%.
Дрожжи
Дрожжи — внетаксономическая
группа одноклеточных
грибов,
утративших мицелиальное
строение в связи с переходом к обитанию
в жидких и полужидких, богатых органическими
веществами субстратах.
Объединяет около 1500 видов,
относящихся к аскомицетам
и базидиомицетам.
Границы группы очерчены нечётко:
многие грибы,
способные вегетативно
размножаться в одноклеточной форме и
идентифицируемые, поэтому как дрожжи,
на других стадиях жизненного цикла
образуют развитый мицелий,
а в ряде случаев и макроскопические
плодовые тела. Раньше такие грибы
выделяли в особую группу дрожжеподобных,
но сейчас их все обычно рассматривают
вместе с дрожжами. Исследования 18S
рРНК показали близкое
родство с типичными дрожжами видов,
способных к росту только в виде мицелия.
Размеры дрожжевых клеток обычно
составляют 3—7 мкм
в диаметре. Есть данные, что некоторые
виды способны вырастать до 40 мкм[1].
Дрожжи имеют большое практическое
значение, особенно пекарские
или пивные дрожжи
(Saccharomyces
cerevisiae). Некоторые виды являются
факультативными и условными патогенами.
К настоящему времени полностью расшифрован
геном дрожжей Saccharomyces
cerevisiae (они стали первыми эукариотами,
чей геном
был полностью секвенирован)
и Schizosaccharomyces
pombe.
Различить дрожжи, принадлежащие к
разным отделам
грибов можно как по характеристикам их
жизненного цикла, так и без его наблюдения
по признакам аффинитета. К ним относится:
синтез каротиноидов
(встречается только у базидиомицетных
дрожжей), тип убихинонов
(с 5—7 изопреноидными
остатками у аскомицетных и с 8—10 у
базидиомицетных, хотя есть исключения),
тип почкования, содержание ГЦ пар в ДНК
(26—48 % у аскомицетных, 44—70 % у
базидиомицетных), наличие уреазы
(характерна за несколькими исключениями
только базидиомицетным) и др.
Дрожжи являются хемоорганогетеротрофами
и используют органические
соединения, как для
получения энергии, так и в качестве
источника углерода. Им необходим кислород
для дыхания,
однако при его отсутствии многие виды
способны получать энергию за счёт
брожения
с выделением спиртов (факультативные
анаэробы). В отличие от
бактерий,
среди дрожжей нет облигатных анаэробов,
гибнущих при наличии кислорода в среде.
При пропускании воздуха
через сбраживаемый субстрат
дрожжи прекращают брожение и начинают
дышать (поскольку этот процесс
эффективнее), потребляя кислород и
выделяя углекислый
газ. Это ускоряет рост
дрожжевых клеток (эффект
Пастера). Однако даже
при доступе кислорода в случае высокого
содержания глюкозы в среде дрожжи
начинают её сбраживать (эффект
Кребтри).
Дрожжи достаточно требовательны к
условиям питания. В анаэробных условиях
дрожжи могут использовать в качестве
источника энергии только углеводы,
причём в основном гексозы и построенные
из них олигосахариды. Некоторые виды
(Pichia stipitis, Pachysolen tannophilus) усваивают
и пентозы, например, ксилозу.
Schwanniomyces occidentalis и Saccharomycopsis fibuliger
способны сбраживать крахмал,
Kluyveromyces fragilis — инулин.
В аэробных условиях круг усваиваемых
субстратов шире: помимо углеводов также
жиры,
углеводороды,
ароматические и одноуглеродные
соединения, спирты,
органические
кислоты. Гораздо больше
видов способно использовать пентозы в
аэробных условиях. Тем не менее, сложные
соединения (лигнин,
целлюлоза)
для дрожжей недоступны.
Источниками азота для всех дрожжей
могут быть соли аммония,
примерно половина видов имеет
нитратредуктазу
и может усваивать нитраты.
Пути усвоения мочевины
различны у аскомицетовых и базидиомицетовых
дрожжей. Аскомицетовые сначала
карбоксилируют её, затем гидролизуют,
базидиомицетовые — сразу гидролизуют
уреазой.
Для практического применения важны
продукты вторичного метаболизма дрожжей,
выделяемые в малых количествах в среду:
сивушные
масла, ацетоин
(ацетилметилкарбинол), диацетил,
масляный альдегид, изоамиловый спирт,
диметилсульфид и др. Именно от них
зависят органолептические свойства
полученных с помощью дрожжей продуктов.
Строение
Дрожжевые клетки имеют
округлую или эллипсовидную
форму с размером в поперечнике от 2,5 до
10 мкм и от 4,5 до 21 мкм в длину. На рис. 1
приведено графическое
изображение среза дрожжевой
клетки. Клеточная стенка, клеточная
мембрана, ядро,
митохондрии, вакуоли – структуры клетки,
видимые в световой микроскоп с сухим
объективом при использовании специфических
красителей.
Клеточная стенка представляет
собой жесткую структуру
толщиной 25 нм, составляет около 25% сухой
массы клетки и состоит в основном из
глю-кана, манана, хитина
и белка. Организация клеточной
стенки недостаточно изучена, однако
современные теории
отдают предпочтение модели трехслойной
структуры, согласно которой внутренний
глюкановый слои отделен
от внешнего мананового промежуточным
слоем с повышенным содержанием
белка.
Клеточная мембрана
(плазмалемма) дрожжевой клетки
под электронным микроскопом выглядит
как трехслойная структура,
тесно прилегающая к внутренней
поверхности клеточной стенки, и состоит
примерно из равного
количества липидов и белков, а
также небольшого количества углеводов.
Клеточная мембрана
выполняет роль барьера проницаемости
вокруг содержимого клетки и контролирует
транспорт растворенных
веществ внутрь клетки и из нее.
В изучении ядра достигнуты
лишь некоторые успехи, поскольку
индивидуальные хромосомы очень малы и
не выявляются в виде дискретных структур
ни в световом, ни в электронном
микроскопах. Дрожжевые
клетки имеют одно ядро размером
от 2 до 20 мкм. Ядерная мембрана остается
неизменной на протяжении
всего клеточного цикла.
Под электронным микроскопом она выглядит
как двойная мембрана,
усеянная порами.
Митохондрии – самые большие
из клеточных включений сферической
или цилиндрической формы
размером в поперечнике от 0,2 до 2 мкм и
от 0,5 до 7 мкм в длину.
Двухслойная оболочка имеет
толщину около 20 нм. Количество митохондрий
в клетке более или
менее постоянно и
характерно для данного
вида микроорганизмов.
Оно
меняется в зависимости от стадии развития
клет7и
и функциональной активности от 500 до
2000 тт. Функции митохондрий связаны с
переносом электронов, ионов, субстратов
внутри клетки. Помимо этого в
митохондриях синтезируются вещества,
аккумулирующие химическую энергию
клетки.
Зрелые дрожжевые клетки
содержат большую вакуоль. При образовании
почки вакуоль, по всей вероятности,
дробится на более мелкие вакуоли,
которые распределяются между материнской
клеткой и почкой. В дальнейшем эти
маленькие вакуоли снова сливаются,
образуя по одной вакуоли в материнской
и дочерней клетках. Функция вакуоли
точно не установлена. В ней содержатся
гидролитические ферменты, полифосфаты,
липиды, ионы металлов и др. Ваку7и7,
возможно, выполняет функции резервуара
для хранения питательных веществ и
гидролитических ферментов.
Внутриклеточное содержимое
дрожжевой клет7и
(за исключением ядра, митохондрий и
вакуоли), как известно, называют
цитоплазмой, состоящей из воды,
липидов, углеводов, различных
высокомолекулярных и низкомолекулярных
соединений, минеральных солей и др.
Исследование клетки под электронным
микроскопом показало сложную структуру
цитоплазмы в виде гранул, функции и
химические свойства которых достаточной
мало не изучены. Цитоплазма играет
важную роль в биохимии клетки и
находится в тесном взаимодействии с
органеллами, которые она окружает.