Контрольная работа по "Основы микробиологии"

НИЖЕГОРОДСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ (ФИЛИАЛ)

ФГБОУ ВПО «МГУТУ ИМЕНИ К.Г.РАЗУМОВСКОГО»

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине Основы микробиологии

по варианту № 4

 

 

Выполнил студент _2_ курса

Направление 100800 ПФО (СФО)

Шифр:   100800-11/043

 Стрижов Илья Валерьевич

(ФИО)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Нижний Новгород

2012 г.

 

 

Содержание

Вопросы:

 

1. Молочно-кислое брожение

2. Отрицательное влияние плесеней хранения на семенные качества зерна. Меры предупреждения.

 

3.Влияние влажности и осмотического давления на развитие микроорганизмов. Осмофильные микроорганизмы

4.Список литературы

 

1) молочно-кислое брожение

 

Брожение, ферментативное расщепление органических веществ, преимущественно углеводов. Может осуществляться в организме животных, растений и мн. микроорганизмов без участия или с участием О2 (соотв. анаэробное или аэробное брожение).

В результате окислит.-восстановит. р-ций при брожении освобождается энергия (гл. обр. в виде АТФ) и образуются соед., необходимые для жизнедеятельности организма. Нек-рые бактерии, микроскопич. грибы и простейшие растут, используя только ту энергию, к-рая освобождается при брожении. Общий промежут. продукт у мн. видов брожения - пировиноградная к-та СН3С(О)СООН, образование к-рой из углеводов в большинстве случаев протекает таким же путем, как в гликолизе. Нек-рые виды брожения, происходящие анаэробно под действием микроорганизмов, имеют важное практич. значение.

Спиртовое брожение осуществляется обычно с помощью дрожжей рода Saccharomyces и бактерий рода Zimomonas по схеме:

где НАД(Ф)Н и НАД(Ф) - соотв. восстановленная или окисленная формы никотинамидадениндинуклеотида или никотинамидадениндинуклеотидфосфата. Первая стадия процесса катализируется ферментом пируватдекарбоксилазой, вторая - алкогольдегидрогеназой. Этот вид брожения используют для пром. получения этанола, а также в виноделии, пивоварении и при подготовке теста в хлебопекарной пром-сти. В присут. О2 спиртовое брожение замедляется или прекращается и дрожжи получают энергию для жизнедеятельности в результате дыхания.

Молочнокислое брожение вызывается бактериями родов Lactobacillus и Streptococcus. При гомоферментативном типе брожения молочная к-та образуется непосредственно из пировиноградной в НАД-зависимой р-ции, катализируемой лактатдегидрогеназой. При гетероферментативном брожении метаболизм глюкозы до глицеральдегид-3-фосфата осуществляется по фосфоглюконатному пути по схеме:

где АТФ - аденозинтрифосфат, АДФ - аденозиндифосфат. Затем глицеральдегид-3-фосфат по тому же пути, как в гликолизе, окисляется до молочной к-ты. Образующийся смешанный ангидрид уксусной и фосфорной к-т превращается в уксусную к-ту или восстанавливается до этанола:

Молочнокислое брожение играет важную роль при получении разл. молочных продуктов (кефира, простокваши и др.), квашении овощей, силосовании кормов в с. х-ве; гомоферментативный процесс используют для пром. синтеза молочной к-ты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Отрицательное влияние плесеней хранения на семенные качества зерна. Меры предупреждения.

 

1. ВЛИЯНИЕ НА УРОЖАЙ,

КАЧЕСТВО СЕМЯН И ЗЕРНА

Зерновые культуры восприимчивы к заражению патогенами с периода цветения и до уборки. Чем раньше произошло заражение, чем агрессивнее патоген и восприимчивее растение, тем большему разрушительному воздействию подвергается зерновка. До цветения генеративные органы растений практически иммунны к заболеванию, а при заражении растений в ранние сроки в колосе образуются деформированные, легковесные зерна, которые обычно удаляются при послеуборочной обработке, что приводит к значительным прямым потерям урожая.

Зараженность зерна играет существенную роль в снижении всхожести и энергии прорастания семян. В зависимости от глубины проникновения мицелия патогена

зерно может быть невсхожим или из него развиваются

слабые, пораженные корневой и прикорневой гнилью

проростки. Показано (Семенов и др., 1988) существование тесной связи между зараженностью семян ржи и всхожестью (корреляция 0,98), а также развитием болезни проростков (0,92–0,97)

Партии зерна, содержащие более 10 % семян, зараженных фузариевыми грибами, не пригодны для семенных целей. Зерновки, инфицированные в небольшой степени, дают ослабленные растения, которые легко подвергаются атаке другими патогенами в период вегетации. Часто в результате корневой и прикорневой гнилей

происходит гибель продуктивных стеблей, растения образуют пустые белые колосья (белоколосость, пустоколосость). В дальнейшем на колосковых чешуях часто появляется розовый налет спороношения грибов р. Fusarium и сажистый налет спороношения сапротрофных грибов Cladosporium herbarum и видов р. Alternaria.

Поскольку высокий процент выполненных, но инфицированных зерен остается после сортировки в партиях зерна, то при наличии токсигенных видов грибов в них происходит накопление микотоксинов. Удаление этой фракции из партии зерна снижает загрязнение урожая микотоксинами. Показано, что удаление мелких зерен

(<2,5 мм) из урожая может уменьшить  уровень ДОН на

80 %, ЗЕН – на 85 %, ДАС и Т2 токсина – на 80–81 %

(Perkowski et al., 2003).

Заражение колоса суспензией конидий гриба F. graminearum в период цветения приводит к массовому заражению зерен в колосе и снижению урожая по сравнению с незараженными колосьями на 60–80 %. Инокуляция колоса через неделю после цветения приводит к снижению площади видимых симптомов заболевания на колосе, урожая на 50–60 %, при высоком общем заражении зерна (90–95 %). При более поздних сроках инокуляции площадь видимых симптомов заболевания на колосе и число зараженных зерновок уменьшаются, а вес семян не изменяется. При использовании зараженного зерна на пищевые цели существенно снижаются качество клейковины и

хлебопекарные свойства муки (Соколов и др., 1996;

Львова и др., 1998; Dexter et al., 1997). Хлеб из такой муки

имеет темноокрашенный мякиш с низкой эластичностью и крупной пористостью.

Свою ценность из-за накопления микотоксинов теряет не только фузариозное зерно, но также полова и солома, которые не должны использоваться на корм скоту, поскольку фузариотоксины накапливаются не только

в зерне, но и колосковых чешуях, стержнях колосьев и

соломе (Леонов и др., 1989, 1990; Левитин, Гагкаева,

1991; Львова и др., 1997). Установлено, что наибольшее количество ДОН накапливается в стержне колоса

(93 мг/кг), затем в цветковой чешуе (50 мг/кг), в зерне

(25 мг/кг) и в цветоножке (15 мг/кг) (Sinha, Savard, 1997).

Превышение содержания этого токсина в 5–10 раз в колосковых чешуях и стержнях по сравнению с зернами выявлено и другими авторами (Nkongolo et al., 1993). Таким образом, значительное поражение растений фузариозом приводит в целом как к уменьшению собранного урожая, так и к ухудшению его качества.

 

Меры предупреждения зараженности зерна

 

Для снижения зараженности зерна и загрязнения его микотоксинами необходимо применять систему мероприятий, проводимых как в предпосевной, так и в вегетационный и послеуборочный периоды. Зернопроизводящие регионы страны располагаются в различных эколого-географических зонах, и поэтому сложно предусмотреть единый комплекс мер, снижающих зараженность

зерна фузариозом. Вклад технологических и некоторых

биотических факторов в развитие фузариоза зерновых

культур схематично распределяется следующим образом

(по мере убывания их значимости): предшественник, наличие влаги в период колошенияцветения, система обработки почвы, устойчивость сорта, состояние растений,

способ уборки урожая, послеуборочные мероприятия.

Основные усилия должны быть направлены на снижение

источников инфекции, ограничение или замедление скорости развития заболевания в сложившихся условиях

вегетационного периода. В одинаковых эколоических условиях, но при разном сочетании агроприемов распространение фузариоза на посевах может колебаться от 0,6 до 40 %, то есть за счет оптимизации приемов возделывания культуры можно снизить развитие

фузариоза на 80–95 % (Зазимко и др., 1991). Наибольшей эффективности в борьбе с заболеванием можно достичь, применяя комплекс организационных, агротехнических, химических и биологических мер.

 

 

 

 

 

 

3) Влияние влажности и осмотического давления на развитие микроорганизмов.

 
Развитие и жизнедеятельность микроорганизмов, как и других живых существ, находятся в тесной зависимости от среды обитания. 
Происходящие в окружающей среде изменения так или иначе отражаются на микроорганизмах. Они могут способствовать развитию микробов, подавлять их развитие и даже привести к гибели. 
Влажность среды оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов. В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75—85% воды. Так как поступление питательных веществ в клетку и выделение продуктов ее жизнедеятельности происходит только в присутствии воды, то с понижением влаги в субстрате наблюдается торможение развития организма. Если же содержание влаги упадет ниже определенного уровня, то развитие его полностью прекращается. 
Для разных микробов уровень этот неодинаков. По величине минимальной потребности во влаге для роста различают следующие микроорганизмы: гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбивые) и ксерофиты (сухолюбивые). Большинство бактерий и дрожжей гидрофиты; многие мицелиальные грибы - мезофиты, но среди них встречаются как гидрофиты, так и ксерофиты.  
Для бактерий минимальная влажность субстрата, в частности, пищевых продуктов, при которой они еще могут развиваться, составляет 20 - 30%, для мицелиальных грибов - 11 - 13%, т. е. они могут расти на едва увлажненных субстратах. 
Для развития микроорганизмов важна не абсолютная величина, т. е. общее содержание влаги в субстрате, а ее доступность. Химически связанная вода, например, в коллоидах клетки (белках, полисахаридах и др.), недоступна для микроорганизмов, в частности она не может служить растворителем питательных веществ. Микроорганизмы развиваются только при наличии доступной влаги. Доступность содержащейся в субстрате (продукте) влаги носит название активности воды или (aw) . Этот показатель выражает отношение давления паров воды над данным субстратом Р к давлению паров воды над чистой водой (Ро) при одной и той же температуре: 
Значение активности воды aw лежит в интервале от 0 до 1 и характеризует относительную влажность субстрата. Активность дистиллированной воды равна 1, активность воды абсолютно обезвоженного вещества равна 0. Показатель активности воды является более надежной характеристикой количества влаги, необходимой для роста микроорганизмов, чем абсолютная величина влажности субстрата (продукта), которая изменяется в зависимости от относительной влажности воздуха. Микроорганизмы могут осуществлять жизнедеятельность при aw от 0,999 до 0,62. Более низкая активность воды в субстрате задерживает развитие микроорганизмов. Для каждого микроорганизма существуют минимальные значения aw (критический предел), ниже которых его развитие прекращается. Для большинства бактерий, в том числе и спорообразующих (Clostridium), аю=0,95-0,90, за исключением галлофилов (солелюбивых), у которых аw = 0,75. Для большинства дрожжей аw = 0,88, за исключением осмофилов, для которых аw = 0,62; для большинства мицелиальных грибов аw = 0,8, за исключением ксерофитных, у которых аw = 0,65. Таким образом, чтобы затормозить развитие большинства бактерий в продукте и предотвратить его порчу, активность воды в нем следует снизить до 0,8; для предотвращения развития дрожжей - до 0,7, мицелиальных грибов - до 0,6. 

 
В природе микроорганизмы встречаются в субстратах с разнообразным содержанием растворенных веществ, а, следовательно, и с различным осмотическим давлением. Соответственно среде обитания внутриклеточное осмотическое давление у разных микроорганизмов колеблется в широких пределах. У одних, например, у многих возбудителей порчи пищевых продуктов, оно составляет 5 – 15 атм., у других – значительно больше. 
Нормальное развитие микроорганизма происходит лишь при определенной концентрации растворенных в субстрате веществ. Обычно внутриклеточное осмотическое давление несколько выше, чем в питательном субстрате. 
При попадании микроорганизма в субстрат с ничтожно малым содержанием веществ (например, в дистиллированную воду) цитоплазма быстро переполняется водой, происходит разрыв клеточной стенки (плазмоптис) и клетка погибает. 
Повышение концентрации среды выше определенного предела вызовет обезвоживание (плазмолиз) клеток, при этом поступление в них питательных веществ приостановится. В таком состоянии одни микроорганизмы могут длительно сохраняться, не теряя жизнеспособности, другие же быстро погибают. Высокие концентрации NaCl не только вызывают плазмолиз клеток, но и отрицательно влияют на их биохимическую деятельность, а также нарушают функции клеточных мембран. 
Большинство бактерий не очень чувствительны к концентрации поваренной соли в пределах 0,5 – 2%, но 3%-ное содержание ее в среде неблагоприятно для многих микроорганизмов. 
 
Размножение многих гнилостных бактерий подавляется при концентрации поваренной соли около 3 – 4%, а при – 10% оно прекращается.  
Наряду с микробами, которые чувствительны к изменению осмотического давления в среде, имеются приспосабливающиеся виды. Некоторые плесени, дрожжи, а также бактерии, живущие обычно в условиях невысокого осмотического давления, растут и на продуктах с относительно высоким содержанием соли и сахара; их называют осмотолерантными. 
Существуют и такие микроорганизмы, которые нормально развиваются только в субстратах с высоким осмотическим давлением; их называют осмофильными. 
 
Осмофильные микроорганизмы, нормально развивающиеся при высоких концентрациях поваренной соли (20% и выше), принято называть галофилами(солелюбивыми). 
Для повышения стойкости против микробной порчи при хранении и переработки различных продуктов широко используют поваренную соль и сахар. 
Порча соленых товаров (рыбы, бекона и др.) под влиянием галофильных и солеустойчивых микроорганизмов – явление нередкое. Соленые товары следует хранить при низких температурах, чтобы задержать развития на них микроорганизмов. 
Известны различные виды порчи (плесневение, забраживание) меда, варенья, джема, фруктовых сиропов и других сахаросодержащих продуктов за счет осмофильных плесеней и дрожжей. Порчу многих из этих продуктов, прошедших тепловую обработку, вызывают осмофильные теплоустойчивые дрожжи; порча может явиться и результатом вторичного инфицирования продуктов микробами извне.