Презентация на тему микробиология на службе у человека

Микробиология на службе человека

Микробиология

Это отрасль биологической науки, изучающая строение, систематику, физиологию, биохимию, генетику и экологию клеток одноклеточных организмов, имеющих малые размеры и невидимых невооруженным глазом.
Такие организмы получили название микроорганизмов или микробов (греч. mikros – малый).

Методы исследования микроорганизмов

Выделение микроорганизма в чистую культуру.
Выращивание микроорганизмов на искусственной питательной среде (культивация).

Микроорганизмы

1. Прокариоты (бактерии и цианобактерии).
2. Эукариоты (грибы, водоросли, простей-шие).
3. Неклеточные формы (вирусы).

Объекты микробиологии

Бактерии

Вирусы

Растущие клетки гриба Penicillium camemberti

Распространение бактерий в природе

Спиртовое, молочноекислое и маслянокислое брожение

Спиртовое брожение

Процесс превращения углеводов в этиловый спирт и углекислый газ в результате жизнедеятельности микроорганизмов (главным обра-зом, дрожжей). Широко применяет-ся в пищевой промышленности. 

В промышленном производстве спир-та используют различные материалы: пшеницу, рожь, ячмень, кукурузу, картофель, свеклу, древесные опилки, солому и т.д. Клетчатку соломы и древесных опилок предварительно подвергают кисличному гидролизу, а крахмал зерновых злаков – осаха-риванию солодом.

Спиртовое брожение

ОСАХАРИВАНИЕ – превращение в сахар полисахаридов (крахмала, целлюлозы, гликогена).

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение – хими-ческая реакция брожения, осуществляемая дрожжами, в результате которой 1 молекула глюкозы преобразуется в 2 молекулы этанола и в 2 моле- кулы углекислого газа.

Спиртовое брожение

Промышленное производство спирта

В биотехнологии для производ-ства спирта используют сахарный тростник, фуражную кукурузу и другие дешёвые источники углево-дов. Проводится сбраживание и ректификационная перегонка спир-та до стандартной концентрации около 96%. 

Промышленное производство спирта

Спиртовая промышленность

Спиртовая промышленность

ВИНОДЕЛИЕ

Дрожжи в естественных условиях присут-ствуют на поверхности плодов винограда, часто они заметны как светлый налёт на ягодах. «Настоящими» винными дрожжами принято считать только один вид , который в природе встречается лишь на 1 ягоде винограда из 1000. Однако эта раса дрожжей отличается значительно более высокой устойчивостью к влиянию этанола по сравнению с другими. Это в большинстве случаев приводит к тому, что именно она и выигрывает конкуренцию и подавляет остальные виды в процессе брожения вина.

Виноград со следами дрожжей

ВИНОДЕЛИЕ

Собранный виноград давят, получая сок (муст, виноградное сусло) с 10-25% сахара. Для получения белых вин от него отделяют смесь косточек и кожуры (мезга), в мусте для красных вин она остаётся. Затем в результате брожения сахара превращаются в этанол. Вторичные метаболиты дрожжей, а также соединения, полученные из них при созревании вина, определяют его аромат и вкус, также большое значение в дозревании уже перебродившего вина и придании ему аромата имеют молочнокислые бактерии.  Для получения ряда вин (например, шампанского) вторично сбраживают уже перебродившее вино.

ВИНОДЕЛИЕ

Прекращение брожения связано либо с исчерпанием запасов сахаров (сухое вино), либо с достижением порога токсичности этанола для дрожжей. Хересные дрожжи, в отличие от обычных дрожжей (которые погибают, когда концентрации спирта в растворе достигает 12%), более устойчивы. Первоначально хересные дрожжи были известны только на юге Испании (в Андалусии), где благодаря их свойствам получали крепкое вино – херес (до 24% при длительной выдержке). Со временем хересные дрожжи были также обнаружены в Арме-нии, Грузии, Крыму и др. Хересные дрожжи также используют при производстве некоторых крепких сортов пива.

ВИНОДЕЛИЕ

Виноделие

Виноделие

ВИНОДЕЛИЕ

ВИНОДЕЛИЕ

ПИВОВАРЕНИЕ

В пивоварении в качестве сырья исполь-зуется зерно (чаще всего ячмень), содержа-щее много крахмала, но мало сбраживаемых дрожжами сахаров. Поэтому перед брожением крахмал гидролизуют. Для этого исполь-зуются амилазы, образуемые самим зерном при прорастании. Пророщенный ячмень носит название солод. Солод размалывают, смешивают с водой и варят, получая сусло, которое впоследствии сбраживается дрож-жами.

ПИВОВАРЕНИЕ

ПИВОВАРЕНИЕ

КВАСОВАРЕНИЕ

Квас производится по аналогичной схеме, однако помимо ячменного, широко применяется ржаной солод. К нему добавляется мука и сахар, после чего смесь заливается водой и варится с образованием сусла. Важнейшим отличием квасоварения от производ-ства пива является использование при сбраживании сусла помимо дрожжей молочнокислых бактерий.

КВАСОВАРЕНИЕ

Молочнокислое брожение

Молочнокислое брожение

Молочнокислое брожение вызывается

несколькими видами бактерий. Типич-ные молочнокислые бактерии почти полностью превращают углеводы в молочную кислоту без побочных продуктов, таких, как углекислота, уксусная кислота и др. К этой группе микроорганизмов относят ацидо-фильную болгарскую палочку, бакте-рию казеи, а также молочнокислые кокки.

В молоке они расщепляют

молочный сахар и превращают его в молочную кислоту, повышают кислотность среды, и молоко свертывается, образуя плотный однородный сгусток. Понижение температуры замедляет развитие молочно-кислых бактерий, при температуре свыше 50°С они погибают, при оптимальной температуре (20-30°С) в питательной среде интенсивно накапливается молочная кислота. 

Молочнокислые бактерии широко распространены

в природе, они встречаются в воздухе, на поверхности животных и растений, часто попадают в молоко и вызывают его естественное скисание. Эти бактерии подавляют развитие гнилостных микробов, кишечную и паратифозную палочки. Поэтому молочнокислые продукты (ацидо-филин, лактобациллин, простокваша и др.) успешно используют в целях профилактики и лечения желудочно-кишечных забо-леваний.

Кефирные зерна

Процесс силосования

Молочная кислота препятствует развитию гнилостных микробов, в результате чего получается силос, который без доступа воздуха может сохраняться в течение многих месяцем и даже нескольких лет. Для повышения качества силоса рекомендуют в силосуемую массу добавлять закваску из чистой культуры молочнокислых бактерий.

Силосование

Маслянокислое брожение

Это сбраживание углеводов (напри-мер, крахмала), некоторых спиртов и органических кислот с образовани-ем масляной кислоты, а также уксус-ной кислоты, CO2 и H2. Маслянокислое брожение осуществляется бактериями рода клостридии, оно вызывает поро-ки сыра (неприятный запах, свищи), а также порчу силоса.

Маслянокислым брожением получают

масляную кислоту, обладающую горь-ким вкусом и резким запахом. Она широко применяется в технике. Эфиры масляной кислоты имеют приятный запах цветов или фруктов и исполь-зуются для приготовления аромати-ческих эссенций в кондитерской про-мышленности и при производстве гази-рованных напитков, а также в парфю-мерной промышленности (например, метиловый эфир с яблочным запахом, этиловый эфир с грушевым запахом, амиловый – с ананасным).

Дрожжи – группа одноклеточ-ных грибов, утративших мице-лиальное строение в связи с переходом к обитанию в жидких и полужидких, богатых органи-ческими веществами субстра-тах. Объединяет около 1500 ви-дов, относящихся к аскомице-там и базидиомицетам.

Дрожжи

Размеры дрожжевых клеток обычно составляют 3-7 мкм в диаметре. Есть данные, что некоторые виды способны вырастать до 40 мкм.
Дрожжи имеют большое практи-ческое значение, особенно пекар-ские или пивные дрожжи .

Дрожжи

Дрожжи

Отличительной особенностью дрож-жей является способность к вегетатив-ному (бесполому) размножению почкованием.

ХЛЕБОПЕЧЕНИЕ

Приготовление печёного дрожжево-го хлеба – одна из древнейших технологий. Дрожжи проводят спиртовое брожение, обусловливающие вкусо-вые и ароматические качества хлеба. В тесте формируются пузырьки углекис-лого газа, заставляющие его «подни-маться» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость.

Хлебопечение

Пищевые и кормовые дрожжи

Дрожжи богаты белками, их содержание может доходить до 66%, при этом 10% массы приходится на незаменимые аминокислоты. Дрожжевая биомасса может быть получена на отходах сельского хозяйства, её выход не зависит от климатических и погодных условий. Поэтому её использование чрезвычайно выгодно для обогащения белками пищи человека и корма сельскохозяйственных животных. Добавление дрожжей в колбасы началось ещё в 1910-е годы в Германии, в 1930-ые кормовые дрожжи начали производить в СССР, где эта отрасль особенно развилась.

Пищевые и кормовые дрожжи

Применение в медицине

Высушенные пивные дрожжи используют для производства лекарственных препаратов и БАД.
Жидкие пивные дрожжи традиционно прописы-вались ослабленным людям с аллергическими заболеваниями.
Существует ряд препаратов на основе дрожжей, поддерживающих и восстанавливающих флору же-лудочно-кишечного тракта, которые снимают симптомы острой диареи у детей, предотвращают реинфекцию, снижают частоту сокращений мускулатуры кишечника у больных синдромом раздражённого кишечника, снижают риск возникновения различных видов диареи.

Чайный гриб

Чайный гриб является ассо-циацией дрожжей и уксуснокис-лых бактерий. Его использова-ние в Российской империи на-чалось в 1900-е годы, видимо, он был завезён после русско-японской войны.
Отмечаются антимикробные и противоатеросклеротические свойства  чайного гриба и его культуральной жидкости.

Дрожжи портят продукты

В процессе жизнедеятельности дрожжи об-разуют специфические конечные продук-ты метаболизма. При этом физические и химические свойства продуктов изменяются – продукт «портится». Разрастания дрожжей на продуктах нередко видны невооруженным глазом как поверхностный налёт (например, на сыре или на мясных продуктах) или проявляют себя, запуская бродильный процесс (в соках, сиропах и даже в достаточно жидком варенье).