Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Апреля 2013 в 15:46, контрольная работа
Задание №1. Влияние на жизнедеятельность микроорганизмов окислительно-восстановительного потенциала.
Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), называемый также редокс-потенциал (от английского RedOx - Reduction/Oxidation), характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов.
Задание №2. Виды зерновых культур, их характеристика.
Задание №3. Влияние температуры на рост и размножение микроорганизмов.
Задание №4. Требования, предъявляемые к зерновому сырью в производстве спирта.
Задание №1. Влияние на жизнедеятельность микроорганизмов
окислительно-
Окислительно-восстановительный
потенциал (ОВП), называемый также редокс-потенциал
(от английского RedOx - Reduction/Oxidation), характеризует
степень активности электронов в окислительно-восстановительных
реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением
или передачей электронов.
К химическим факторам,
которые влияют на жизнедеятельность
микроорганизмов, относятся: рН среды,
окислительно-восстановительный потенциал
(гН2) и присутствие в среде токсичных
веществ.
рН среды - выражает степень кислотности
или щелочности среды. Колебания рН могут
вызвать изменение активности ферментов,
нарушение обмена веществ. Например, в
кислой среде дрожжи образуют этиловый
спирт, в щелочной - глицерин.
Для каждой группы
микроорганизмов существуют свои пределы
максимума, минимума и оптимума значений
рН. Для дрожжей, молочнокислых и уксуснокислых
бактерий наиболее благоприятна слабокислая
среда (рН 3-6).
Окислительно-восстановительные
условия среды. Большое значение для жизнедеятельности
микроорганизмов имеет наличие кислорода.
Для некоторых микроорганизмов он жизненно
необходим, для других является ядом, для
определенных видом микроорганизмов наличие
кислорода или его отсутствие не имеет
существенное значение.
Микроорганизмы, которые
живут только в присутствии кислорода
и получают энергию за счет дыхания, называются
облигатные аэробы.
Микроорганизмы, которые
живут за счет окислительно-восстановительных
процессов без участия кислорода воздуха,
называются облигатные анаэробы.
Микроорганизмы, которые
могут жить как при доступе, так и в отсутствие
кислорода, называются факультативные
анаэробы.
Для микроорганизмов
существенное значение имеет также окислительно-восстановительный
потенциал, который выражается редокс-потенциалом
(гН2) - отрицательным логарифмом
концентрации молекулярного водорода,
который характеризует степень окисленности
(аэробности) или восстановленности (анаэробности)
среды. гН2 находится в пределах
от 0 до 41. В водном растворе, насыщенном
кислородом, гН2 равен 41, а в условиях
насыщения водородом гН2 равен 0.
Для облигатных аэробов
гН2 находится в пределах 14-30, для
облигатных анаэробов гН2 __
0-14, для факультативных анаэробов гН2
от 0 до 20.
Значение окислительно-
Подавляющее большинство
бактерий предпочитает нейтральную среду
и не может существовать при рН ниже 4 и
выше 9. Но отдельные виды бактерий способны
нормально развиваться в кислых и щелочных
средах. Так, Pseudomonas radiobacter растет в средах
при рН 10, холерный вибрион также предпочитает
щелочные среды: он нормально развивается
и лучше сохраняется при рН 9.
Бактерия, участвующая в круговороте серы,—
Thiobacillus thiooxydans—напротив, устойчива к кислой
реакции среды, для нее оптимальное значение
рН 2—4.
Кислую реакцию
среды хорошо переносят многие низшие
грибы и дрожжи. Они хорошо растут при
рН 4—5. При этом следует иметь в виду, что
некоторые грибы хорошо растут и при рН
8—10.
Для некоторых организмов способность
жить при низких значениях рН служит приспособлением
для защиты от конкуренции других бактерий.
Это относится, например, к уксуснокислым
бактериям. Другие группы микроорганизмов,
выделяющие кислые продукты в среду, сами
угнетаются чрезмерным подкислением,
в результате чего их рост прекращается.
Изменение реакции
среды может служить хорошим примером
активного воздействия микроорганизмов
на среду обитания. Многие организмы способны
до некоторой степени менять свой обмен
так, чтобы нейтрализовать продукты, вредно
отражающиеся на их жизнедеятельности.
Так, многие бактерии, получающие энергию
в процессах брожения, при накоплении
в среде кислых продуктов—органических
кислот—переходят к синтезу нейтральных
продуктов—спиртов.
В живых системах,
в том числе в культурах микроорганизмов,
постоянно идут окислительно-восстановительные
реакции. При этом одно вещество, теряя
электроны, приобретает положительный
заряд и окисляется, а другое, приобретая
электроны, заряжается отрицательно и
восстанавливается. Между ними возникает
разность электрических потенциалов,
называемая окислительно-восстановительным
потенциалом, или редоксипотенциалом.
Редоксипотенциал обычно измеряется милливольтами
и обозначается Eh.
Соотношение окисленной
и восстановленной форм для каждого компонента
среды при определенном значении Eh одинаково,
и поэтому об окислительно-восстановительном
потенциале для всей среды можно судить
по соотношению в ней окисленной и восстановленной
формы одного из компонентов. Для этого
обычно пользуются соотношением в среде
ионов и молекул водорода. Концентрация
ионов водорода в среде характеризуется
величиной рН, а концентрация молекул
водорода—величиной гН2, которая
представляет собой отрицательный логарифм
молекулярного давления газа. Чем больше
величина rH2, тем больше окислительная
способность среды и, наоборот, чем выше
восстановительная способность среды,
тем меньше rH2. Таким образом, окислительно-восстановительные
свойства среды можно характеризовать
как величиной редоксииотенциала Eh, так
и единицами гН2.
Eh, rH2 и рН связаны между собой зависимостью
Величина гН2
изменяется в пределах от 0 до 41. При полном
насыщении среды кислородом она равна
41. Это соответствует концентрации кислорода
40 мг/л. При полном насыщении жидкости
водородом ее гН2=0.
Насыщенность среды кислородом—один
из самых важных факторов, влияющих на
рост и развитие микроорганизмов. Недостаток
кислорода в среде часто служит причиной
угнетения роста микроорганизмов. В то
же время избыток кислорода (гН2>30)
губительно действует на все микробные
клетки. Питательные среды для выращивания
аэробных микроорганизмов обычно имеют
Eh от 0,2 до 0,4В при нейтральном значении
рН. В процессе роста аэробов редоксипотенциал
снижается до 0, а иногда и до отрицательных
значений.
Анаэробные микроорганизмы
обычно не развиваются при Eh выше 0,2 В,
но, добавляя в питательную среду вещества,
снижающие окислительно-восстановительный
потенциал, можно добиться выращивания
анаэробов в присутствии кислорода.
Губительное действие
кислорода на анаэробные микроорганизмы,
по-видимому, связано с отсутствием у анаэробов
ферментов каталаз, расщепляющих перекись
водорода, которая образуется в процессе
переноса водорода на молекулярный кислород.
Задание №2. Виды зерновых культур, их характеристика.
Зерновые культуры— важнейшая в хозяйственной деятельности человека группа возделываемых растений, дающих зерно, основной продукт питания человека, сырьё для многих отраслей промышленности и корма для сельскохозяйственных животных. Возделываемые в современном мире зерновые культуры относятся к четырём ботаническим семействам: Злаки, Гречишные, Амарантовые — хлебные зерновые культуры; кроме того, выделяют зернобобовые культуры, принадлежащие к семейству Бобовые.
Зерновые культуры подразделяются на хлебные и зернобобовые. Большинство хлебных зерновых культур (пшеница, рожь, рис, овёс, ячмень, кукуруза, сорго, просо, чумиза, могар, пайза, дагусса и другие) принадлежит к ботаническому семейству Злаки; гречиха — к семейству Гречишные; мучнистый амарант — к семейству Амарантовые. Зерно хлебных зерновых культур содержит много углеводов (60—80 % на сухое вещество), белков (7—20 % на сухое вещество), ферменты, витамины группы B (B1, B2, B6), PP и провитамин А, чем и определяется высокая питательность его для человека и ценность для кормового использования.
Классификация зерновых культур:
|
Средний химический состав основных видов зерна (г/100 г зерна)
Вид зерна |
Вода |
Белок |
Жиры |
Углеводы |
Пищевые волокна |
Зола |
Пшеница твёрдая (дурум) |
14,0 |
13,0 |
2,5 |
57,5 |
11,3 |
1,7 |
Пшеница мягкая |
14,0 |
11,8 |
2,2 |
59,5 |
10,8 |
1,7 |
Рожь |
14,0 |
9,9 |
2,2 |
55,8 |
16,4 |
1,7 |
Ячмень |
14,0 |
10,3 |
2,4 |
56,4 |
14,5 |
2,4 |
Овес |
13,5 |
10,0 |
6,2 |
55,1 |
12,0 |
3,2 |
Кукуруза |
14,0 |
10,3 |
4,9 |
60,0 |
9,6 |
1,2 |
Просо |
13,5 |
11,2 |
3,9 |
54,6 |
13,9 |
2,9 |
Рис |
14,0 |
7,5 |
2,6 |
62,3 |
9,7 |
3,9 |
Гречиха |
14,0 |
10,8 |
3,2 |
56,0 |
14,0 |
2,0 |
Сорго |
13,0 |
9,0—14,0 |
2,5—3,5 |
69,5 |
2,0—3,0 |
2,0—2,5 |
Горох |
14,0 |
20,5 |
2,0 |
49,5 |
11,2 |
2,8 |
Соя |
12,0 |
34,9 |
17,3 |
17,3 |
13,5 |
5,0 |
Подсолнечник |
8,0 |
20,7 |
52,9 |
10,5 |
5,0 |
2,9 |
Рапс |
8,1 |
30,8 |
43,6 |
7,2 |
5,8 |
4,5 |
Фасоль |
14,0 |
21,0 |
2,0 |
47,0 |
12,4 |
3,6 |
Чечевица |
14,0 |
24,0 |
1,5 |
46,3 |
11,5 |
2,7 |
Задание №3. Влияние температуры на рост и размножение микроорганизмов.
Организмы подразделяются на термо-, мезо- и психрофилы в зависимости от их отношения к температурам.. Термофилы являются бактериями, которые развиваются при температурах 50 – 75 °С. Мезофилы – это самая распространенная группа бактерий, которые развиваются при температурах 20 – 40 °С, при других же температурах они развиваются плохо. Психрофилы отличаются способностью развиваться при относительно низких температурах (–8 ¸ +10 °С). Психрофилы бывают факультативными, температурный оптимум развития которых приближается к температурному оптимуму развития мезофил, и облигатные, которые способны размножаться только при низких температурах. Этот вид микроорганизмов широко культивируется на охлажденных и замороженных пищевых продуктах, а также находится в воздухе холодильных камер.
Необходимо различать способность микроорганизмов переносить ту или иную температуру, расти и размножаться, чтобы достигнуть наиболее рационального применения низких температур. Рост и размножение микроорганизмов по-разному зависят от температуры. Например, Е. coli перестает делиться при 7,3 °С, но в это же время они продолжают расти. Ряд факторов, как наследственность, окружающие условия и др. оказывают существенное влияние на скорость размножения микроорганизмов. Температура же является только одним из факторов окружающей среды. На рис. 1 нанесены восемь фаз роста и показана зависимость log числа клеток от продолжительности роста.
Необходимо детально изучить изменение различных фаз популяций микроорганизмов, ведь это имеет большое практическое значение. Например, если количество исходных клеток микроорганизмов велико, фазы a и в сокращаются, т. е. при большей исходной обсемененности пищевого продукта скорее наступает лаг-фаза.
Молодые клетки преобладают над зрелыми в логарифмической фазе роста популяции микроорганизмов. При этом они куда более чувствительны к действию различных неблагоприятных для их развития факторов, чем зрелые и покоящиеся.
Влияние температур на каждую из восьми фаз специфично: воздействие на реакции внутри клеток и на активность воды и ионов, вязкость и рН внутриклеточной жидкости, гидратацию и агрегацию макромолекул, растворимость газов (особенно кислорода и углекислого газа) и др. Наиболее же значительное влияние температура оказывает на характер логарифмической фазы роста микроорганизмов и продолжительность лаг-фазы. При этом с понижением температуры увеличивается пологость участков логарифмической фазы и длительность лаг-фазы.