Бактерии гниения и разложения. Гнилостные процессы Серосодержащие вещества при анаэробном разложении белка

Гниением называется разложение белковых веществ микро­организмами. Это порча мяса, рыбы, плодов, овощей, древесины, а также процессы, происходящие в почве, навозе и др.

В более узком понимании гниением принято считать процесс разложения белков или субстратов, богатых белком, под влиянием микроорганизмов.

Белки являются важной составной частью жи­вого и отмершего органического мира, содержатся во многих пищевых продуктах. Белки характеризуются большим разнооб­разием и сложностью строения.

Способность разрушать белковые вещества присуща многим микроорганизмам. Одни микроорганизмы вызывают неглубокое расщепление белка, другие могут разрушать его более глубоко. Гнилостные процессы постоянно протекают в природных усло­виях и нередко возникают в продуктах и изделиях, содержащих белковые вещества. Разложение белка начинается с его гидролиза под влиянием протеолитических ферментов, выделяемых микробами в окружающую среду. Гниение протекает при наличии высокой температуры и влажности.

Аэробное гниение . Протекает в присутствии кислорода воздуха. Конечными продуктами аэробного гниения являются, кроме аммиака, диоксид углерода, сероводород и меркаптаны (обладающие запахом тухлых яиц). Сероводород и меркаптаны образуются при разложении серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина). К числу гнилостных бактерий, разрушающих белковые ве­щества в аэробных условиях, относится также бациллус. микоидес. Эта бактерия широко распространена в почве. Она представляет собой подвижную спорообразующую палочку.

Анаэробное гниение . Протекает в анаэробных условиях. Конечными продуктами анаэробного гниения являются продукты декарбоксилирования аминокислот (отнятие карбоксильной группы) с образованием дурно пахнущих веществ: индола, акатола, фенола, крезола, диаминов (их производные являются трупными ядами и могут вызывать отравления).

Наиболее распространенными и активными возбудителями гниения в анаэробных условиях являются бациллус путрификус и бациллус спорогенес.

Оптимальная температура развития для большей части гни­лостных микроорганизмов находится в пределах 25-35°С. Низ­кие температуры не вызывают их гибели, а лишь приостанавли­вают развитие. При температуре 4-6°С жизнедеятельность гни­лостных микроорганизмов подавляется. Бесспоровые гнилостные бактерии погибают при температуре выше 60°С, а спорообразующие бактерии выдерживают нагревание до 100°С.

Роль гнилостных микроорганизмов в природе, в процессах порчи пищевых продуктов.

В природе гниение играет большую положительную роль. Оно является составной частью круговорота веществ. Гнилост­ные процессы обеспечивают обогащение почвы такими формами азота, которые необходимы растениям.

Еще полтора века назад великий французский микробиолог Л. Пастер понял, что без микроорганизмов гниения и брожения, превращающих органику в неорганические соединения, жизнь на Земле стала бы невозможной. Наибольшее количество видов этой группы обитают в почве – в 1 г плодородной пахотной почвы их содержится несколько млрд. Почвенная флора в основном представлена бактериями гниения. Они разлагают органические остатки (отмершие тела растений и животных) до веществ, которые потребляют растения: углекислого газа, воды и минеральных солей. Этот процесс в масштабах планеты называется минерализацией органических остатков, чем больше бактерий в почве, тем интенсивнее идет процесс минерализации, следовательно, тем выше плодородие почвы. Однако гнилостные микроорганизмы и вызываемые ими процессы, в пищевой промышленности вызывают порчу продуктов и в особенности животного происхождения и материалов, содержащих белковые вещества. Для предотвращения порчи продуктов гнилостными микроорганизмами следует обеспечивать такой режим их хра­нения, который исключал бы развитие этих микроорганизмов.

Для предохранения продуктов питания от гниения применяют стерилизацию, засолку, копчение, замораживание и др. Однако среди гнилостных бактерий есть спороносные, галофильные и психрофильные формы, формы, вызывающие порчу засоленных или замороженных продуктов.

Тема 1.2. Влияние условий внешней среды на микроорганизмы. Распространение микроорганизмов в природе.

Факторы, влияющие на микроорганизмы (температура, влажность, концентрация среды, излучения)

План

1. Влияние температуры: психрофильные, мезофильные и термофильные микроорганизмы. Микробиологические основы хранения пищевых продуктов в охлажденном и замороженном виде. Термоустойчивость вегетативных клеток и спор: пастеризация и стерилизация. Влияние тепловой обработки пищевых продуктов на микрофлору.

2. Влияние влажности продукта и окружающей среды на микроорганизмы. Значение относительной влажности воздуха для развития микроорганизмов на сухих продуктах.

3. Влияние концентрации растворенных веществ в среде обитания микроорганизмов. Влияние излучений, использование УФ-лучей для дезинфекции воздуха.

Влияние температуры: психрофильные, мезофильные и термофильные микроорганизмы. Микробиологические основы хранения пищевых продуктов в охлажденном и замороженном виде. Термоустойчивость вегетативных клеток и спор: пастеризация и стерилизация. Влияние тепловой обработки пищевых продуктов на микрофлору.

Температура - важнейший фактор для развития микроорганизмов. Для каждого из микроорганизмов существует минимум, оптимум и максимум температурного режима для роста. По этому свойству микробы подразделяются на три группы:

§ психрофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при низких температурах с минимумом при -10-0 °С, оптимумом при 10-15 °С;

§ мезофилы - микроорганизмы, для которых оптимум роста наблюдается при 25-35 °С, минимум - при 5-10 °С, максимум - при 50-60 °С;

§ термофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при относительно высоких температурах с оптимумом роста при 50-65 °С, максимумом - при температуре более 70 °С.

Большинство микроорганизмов относится к мезофилам, для развития которых оптимальной является температура 25-35 °С. Поэтому хранение пищевых продуктов при такой температуре приводит к быстрому размножению в них микроорганизмов и порче продуктов. Некоторые микробы при значительном накоплении в продуктах способны привести к пищевым отравлениям человека. Патогенные микроорганизмы, т.е. вызывающие инфекционные заболевания человека, также относятся к мезофилам.

Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, но не убивают их. В охлажденных пищевых продуктах рост микроорганизмов замедленно, но продолжается. При температуре ниже О °С большинство микробов прекращают размножаться, т.е. при замораживании продуктов рост микробов останавливается, некоторые из них постепенно отмирают. Установлено, что при температуре ниже О °С большинство микроорганизмов впадают в состояние, похожее на анабиоз, сохраняют свою жизнеспособность и при повышении температуры продолжают свое развитие. Это свойство микроорганизмов следует учитывать при хранении и дальнейшей кулинарной обработке пищевых продуктов. Например, в замороженном мясе могут длительно сохраняться сальмонеллы, а после размораживания мяса они в благоприятных условиях быстро накапливаются до опасного для человека количества.

При воздействии высокой температуры, превышающей максимум выносливости микроорганизмов, происходит их отмирание. Бактерии, не обладающие способностью образовывать споры, погибают при нагревании во влажной среде до 60-70 °С через 15-30 мин, до 80-100 °С - через несколько секунд или минут. У спор бактерий термоустойчивость значительно выше. Они способны выдерживать 100 °С в течение 1-6 ч, при температуре 120-130 °С споры бактерий во влажной среде погибают через 20-30 мин. Споры плесеней менее термостойки.

Тепловая кулинарная обработка пищевых продуктов в общественном питании, пастеризация и стерилизация продуктов в пищевой промышленности приводят к частичной или полной (стерилизация) гибели вегетативных клеток микроорганизмов.

При пастеризации пищевой продукт подвергается минимальному температурному воздействию. В зависимости от температурного режима различают низкую и высокую пастеризацию.

Низкая пастеризация проводится при температуре, не превышающей 65-80 °С, не менее 20 мин для большей гарантии безопасности продукта.

Высокая пастеризация представляет собой кратковременное (не более 1 мин) воздействие на пастеризуемый продукт температуры выше 90 °С, которая приводит к гибели патогенной неспороносной микрофлоры и в то же время не влечет за собой существенных изменений природных свойств пастеризуемых продуктов. Пастеризованные продукты не могут храниться без холода.

Стерилизация предусматривает освобождение продукта от всех форм микроорганизмов, в том числе и спор. Стерилизация баночных консервов проводится в специальных устройствах - автоклавах (под давлением пара) при температуре 110-125°С в течение 20-60 мин. Стерилизация обеспечивает возможность длительного хранения консервов. Молоко стерилизуется метолом ультравысокотемпературной обработки (при температуре выше 130 °С) в течение нескольких секунд, что позволяет сохранить все полезные свойства молока.

В процессе обмена веществ микроорганизмы не только осуществляют синтез сложных белковых веществ собственной цитоплазмы, но и производят глубокое разрушение белковых соединений субстрата. Процесс минерализации органических белковых веществ микроорганизмами, протекающий с выделением аммиака или с образованием аммонийных солей, получил в микробиологии название гниения или аммонификации белков.

Таким образом, в строгом микробиологическом смысле гниение - это минерализация органического белка, хотя в повседневной жизни «гниением» называют целый ряд разнообразных процессов, имеющих чисто случайное сходство, объединяя в этом понятии и порчу пищевых продуктов (мяса, рыбы, яиц, плодов, овощей), и разложение трупов животных и растений, и разнообразные процессы, протекающие в навозе, растительных отбросах, и т.д.

Аммонификация белка - сложный многоступенчатый процесс. Его внутренняя сущность заключается в энергетических превращениях микроорганизмами аминокислот с использованием их углеродного скелета в синтезе цитоплазменных соединений. В естественных условиях разложение богатых белками веществ растительного и животного происхождения, возбуждаемое различными бактериями, плесенями, актиномицетами, протекает необычайно легко как при широком доступе воздуха, так и в условиях полного анаэробиоза. В связи с этим химизм разложения белковых веществ и природа возникающих продуктов распада могут сильно варьировать в зависимости от вида микроорганизма, химической природы белка, условий протекания процесса: аэрации, влажности, температуры.

При доступе воздуха, например, процесс гниения протекает очень интенсивно, вплоть до полной минерализации белковых веществ - образуется аммиак и даже частично элементарный азот, образуются либо метан, либо углекислый газ, а также сероводород и соли фосфорной кислоты. В анаэробных условиях, как правило, полной минерализации белка не происходит, и часть возникающих (промежуточных) продуктов гниения, имеющих обычно неприятный запах, сохраняется в субстрате, придавая ему тошнотворный запах гниения.

Препятствует аммонификации белков низкая температура. В вечномерзлых слоях земли Крайнего Севера находили, например, трупы мамонтов, пролежавшие десятки тысячелетий, но не подвергшиеся разложению.

В зависимости от индивидуальных свойств микроорганизмов - возбудителей гниения - происходит либо неглубокий распад белковой молекулы, либо глубокое ее расщепление (полная минерализация). Но есть и такие микроорганизмы, которые принимают участие в гниении лишь после того, как в субстрате в результате жизнедеятельности других микробов появляются продукты гидролиза белковых веществ. Собственно «гнилостными» называют тех микробов, которые возбуждают глубокий распад белковых веществ, обусловливая полную их минерализацию.

Белковые вещества в процессе питания не могут быть непосредственно усвоены микробной клеткой. Коллоидная структура белков препятствует их поступлению в клетку через клеточную оболочку. Лишь после гидролитического расщепления более простые продукты гидролиза белков проникают внутрь микробной клетки и используются ею в синтезе клеточного вещества. Таким образом, гидролиз белков протекает вне тела микроба. Микроб для этого выделяет в субстрат протеолитические экзоферменты (протеиназы). Такой способ питания обусловливает в субстратах разложение огромных масс белковых веществ, тогда как внутри микробной клетки в белковую форму превращается лишь сравнительно небольшая часть продуктов гидролиза белка. Процесс расщепления белковых веществ в данном случае в большой степени преобладает над процессом их синтеза. В силу этого общебиологическая роль гнилостных микробов как агентов разложения белковых веществ огромна.

Механизм минерализации сложной белковой молекулы гнилостными микробами можно представить следующей цепью химических превращений:

I. Гидролиз крупной белковой молекулы до альбумоз, пептонов, полипептидов, дипептидов.

II. Продолжающийся более глубокий гидролиз продуктов расщепления белка до аминокислот.

III. Превращения аминокислот под действием микробных ферментов. Разнообразие аминокислот и ферментов, имеющихся в ферментативном комплексе различных микробов, те или иные условия протекания процесса обусловливают и чрезвычайное химическое разнообразие продуктов превращения аминокислот.

Так, аминокислоты могут подвергаться декарбоксилированию, дезаминированию как окислительному, так и восстановительному и гидролитическому. Энергичная карбоксилаза вызывает декарбоксилирование аминокислот с образованием летучих аминов или диаминов, имеющих тошнотворный запах. Из аминокислоты лизина при этом образуется кадаверин, из аминокислоты орнитина - путресцин:

Кадаверин и путресцин получили название «трупных ядов» или птомаинов (от греческого ptoma - труп, падаль). Ранее считалось, что птомаины, возникающие при распаде белков, вызывают пищевые отравления. Однако в настоящее время выяснено, что ядовитыми являются не сами птомаины, а сопутствующие им их производные - нейрин, мускарин, а также некоторые вещества неизвестной химической природы.

При дезаминировании от аминокислот отщепляется аминогруппа (NH2), из которой образуется аммиак. Реакция субстрата при этом становится щелочной. При окислительном дезаминировании, кроме аммиака, образуются еще и кетонокислоты:

При восстановительном дезаминировании возникают предельные жирные кислоты:

Гидролитическое дезаминирование и декарбоксилирование приводят к возникновению спиртов:

Кроме того, могут образоваться при этом и углеводороды (например, метан), непредельно жирные кислоты, водород.

Из ароматических аминокислот в анаэробных условиях возникают дурнопахнущие продукты гниения: фенол, индол, скатол. Индол и скатол образуются обычно из триптофана. Из аминокислот, содержащих серу, в аэробных условиях гниения возникают сероводород или меркаптаны, также обладающие неприятным запахом тухлых яиц. Сложные белки - нуклеопротеиды - распадаются на нуклеиновые кислоты и белок, которые в свою очередь расщепляются. Нуклеиновые кислоты при распаде дают фосфорную кислоту, рибозу, дезоксирибозу и азотистые органические основания. В каждом конкретном случае возможно протекание только части указанных химических превращений, а не полностью всего цикла.

Появление в пищевых продуктах, богатых белком (таких, как мясо или рыба), запаха аммиака, аминов и других продуктов распада аминокислот является показателем их микробной порчи.

Микроорганизмы, возбуждающие аммонификацию белковых веществ, очень широко распространены в природе. Они встречаются повсеместно: в почве, в воде, в воздухе - и представлены чрезвычайно разнообразными формами - аэробными и анаэробными, факультативноанаэробными, спорообразующими и бесспорозыми.

Аэробные гнилостные микроорганизмы

Сенная палочка (Bacillus subtilis) (рис. 35) - широко распространенная в природе аэробная бацилла, обычно выделяемая из сена, очень подвижная палочка (3-5 х 0,6 мкм) с перитрихиальным жгутованием. Если выращивание производить на жидких средах (например, на сенном отваре), то клетки бациллы получаются несколько крупнее и соединяются в длинные цепочки, образуя на поверхности жидкости морщинистую и сухую серебристо-беловатую пленку. При развитии на твердых средах, содержащих углеводы, образуется мелкоморщинистая сухая или зернистая, срастающаяся с субстратом колония. На ломтиках картофеля колонии сенной палочки всегда получаются слегка морщинистыми, бесцветными или слегка розоватыми, напоминающими бархатистый налет.

Развивается сенная палочка в очень широком диапазоне температур, являясь практически космополитом. Но вообще считается, что наилучшей температурой для ее развития является 37-50 °С. Споры у сенной палочки овальные, располагаются эксцентрально, без строгой локализации (но все же во многих случаях ближе к центру клетки). Прорастание спор экваториальное. Грамположительна, углеводы разлагает с образованием ацетона и уксусного альдегида, обладает очень высокой протеолитической способностью. Споры сенной палочки весьма термоустойчивы - нередко сохраняются в консервах, стерилизованных при 120°С.

Картофельная палочка (Bac. mesentericus) (рис. 36) - распространена в природе не менее широко, чем сенная. Обычно картофельная палочка встречается на картофеле, попадая сюда из почвы.

Морфологически картофельная палочка очень сходна с сенной: ее клетки (3-10 х 0,5-0,6 мкм) имеют перитрихиальное жгутование; встречаются как одиночные, так и соединенные в цепочку. Споры картофельной палочки, как и сенной, овальные, иногда встречаются продолговатые, крупные; располагаются они в любой части клетки (но чаще центрально). При формировании спор клетка не раздувается, споры прорастают экваториально.

При выращивании на ломтиках картофеля картофельная палочка образует обильный желтовато-бурый складчатый влажно блестящий налет, напоминающий брыжейку, благодаря чему микроб и получил свое название. На агаровых белковых средах образует тонкие, сухие и морщинистые колонии, не срастающиеся с субстратом.

По Граму картофельная палочка окрашивается положительно. Оптимальная температура развития, как и у сенной палочки, 35-45 °С. При разложении белков образует много сероводорода. Споры картофельной палочки очень термоустойчивы и подобно спорам сенной палочки выдерживают длительное кипячение, часто сохраняясь в консервированных продуктах.

Bac. сеreus. Это - палочки (3-5 х 1-1,5 мкм) с прямыми концами, одиночные или соединенные в запутанные цепочки. Встречаются варианты и с более короткими клетками. Цитоплазма клеток заметно зернистая или вакуолистая, по концам клеток часто образуются блестящие жироподобные зерна. Клетки бациллы подвижные, с перитрихиальным жгутованием. Споры Вас. cereus образует овальные или эллипсоидные, обычно располагающиеся центрально и прорастающие полярно. При развитии на МПА (мясопептонном агаре) бацилла образует крупные компактные колонии со складчатым центром и ризоидными волнистыми краями. Иногда колонии бывают мелкобугристыми с бахромчатыми краями и жгутиковидными выростами, с характерными крупинками, преломляющими свет. Bac. cereus является аэробом. Однако в некоторых случаях развивается и при затрудненном доступе кислорода. Встречается эта бацилла в почве, в воде, на растительных субстратах. Желатину разжижает, молоко пептонизирует, крахмал гидролизует. Температурный оптимум развития Bac. cereus 30 °С, максимум 37-48 °С. При развитии в мясопептонном бульоне образует обильную однородную муть с легко распадающимся мягким осадком и нежной пленкой на поверхности.

Из других аэробных гнилостных микробов можно отметить земляную палочку (Вас. mycoides), Вас. megatherium, а также бесспоровые пигментные бактерии - «чудесную палочку» (Bact. prodigiosum), Pseudomonas fluorescens.

Земляная палочка (Bac. mycoides) (рис. 37) - одна из очень распространенных гнилостных почвенных бацилл, имеет довольно крупные (5-7 х 0,8-1,2 мкм) одиночные или соединенные в длинные цепочки клетки. На твердых средах земляная палочка образует весьма характерные колонии - пушистые, ризоидные или мицелиевидные, стелющиеся по поверхности среды, как грибной мицелий. За это сходство бацилла и получила название Bac. mycoides, что значит «грибовидная».

Bac. megaterium - бацилла, имеющая крупные размеры, за что и получила свое название, означающее «большое животное». Она постоянно встречается в почве и на поверхности гниющих материалов. Молодые клетки обычно толстые - до 2 мкм в поперечнике, длиной от 3,5 до 7 мкм. Содержимое клеток грубозернистое с большим количеством крупных включений жироподобного или гликогеноподобного вещества. Нередко включения заполняют почти сплошь всю клетку, придавая ей весьма характерное строение, по которому легко распознают данный вид. Колонии на агаровых средах гладкие, грязно-белые, жирно-блестящие. Края колонии резко обрезаны, иногда волнисто-бахромчатые.

Пигментная бактерия Pseudomonas fluorescens мелкая (1-2 х 0,6 мкм) грамотрицательная бесспоровая палочка, подвижная, с лофотрихиальным жгутованием. Бактерия образует зеленовато-желтый флюоресцирующий пигмент, который, проникая в субстрат, окрашивает его в желто-зеленый цвет.

Пигментная бактерия Bacterium prodigiosum (рис. 38) широко известна под названием «чудесная палочка» или «палочка чудесной крови». Очень маленькая грамотрицательная бесспоровая подвижная палочка с перитрихиальным жгутованием. При развитии на агаровых и желатиновых средах образует колонии темно-красного цвета с металлическим блеском, напоминающие капли крови.

Появление таких колоний на хлебе и картофеле в средние века вызывало у религиозных людей суеверный ужас и связывалось с злокознями «еретиков» и «дьявольским наваждением». Из-за этой безвредной бактерии святейшая инквизиция сожгла на кострах не одну тысячу совершенно невинных людей.

Факультативноанаэробные бактерии

Палочка протея, или вульгарный протей (Proteus vulgaris) (рис. 39). Этот микроб является одним из наиболее типичных возбудителей гниения белковых веществ. Он часто встречается на самопроизвольно загнившем мясе, в кишечнике животных и человека, в воде, в почве и пр. Клетки этой бактерии отличаются большой полиморфностью. В суточных культурах на мясо- пептонном бульоне они мелкие (1-3 х 0,5 мкм), с большим количеством перитрихиально расположенных жгутиков. Затем начинают появляться извитые нитевидные клетки, достигающие в длину 10-20 мкм и более. Благодаря такому разнообразию в морфологическом строении клеток бактерия и была названа по имени морского бога Протея, которому древнегреческая мифология приписывала способность менять свой образ и превращаться по желанию в различных животных и чудовищ.

Как мелкие, так и крупные клетки протея обладают сильным движением. Это придает колониям бактерии на твердых средах, характерную особенность «роения». Процесс «роения» заключается в том, что из колонии выходят отдельные клетки, скользят по поверхности субстрата и на некотором расстоянии от нее останавливаются, размножаются, давая начало новому росту. Получается масса мелких, едва видимых простым глазом беловатых колоний. От этих колоний снова отделяются новые клетки и на свободной от микробного налета части среды образуют новые центры размножения и т.д.

Вульгарный протей - грамотрицательный микроб. Оптимальная температура его развития 25-37°С. При температуре около 5 °С он прекращает свой рост. Протеолитическая способность протея очень велика: он разлагает белки с образованием индола и сероводорода, вызывая резкое изменение кислотности среды - среда становится сильнощелочной. При развитии на углеводных средах протей образует много газов (CO2 и H2).

В условиях умеренного доступа воздуха при развитии на пептонных средах некоторой протеолитической способностью обладает кишечная палочка (Escherichia coli). Характерно при этом образование индола. Но кишечная палочка не является типичным гнилостным микроорганизмом и на углеводных средах в анаэробных условиях вызывает нетипичное молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты и целого ряда побочных продуктов.

Анаэробные гнилостные микроорганизмы

Clostridium putrificum (рис. 40) - энергичный возбудитель анаэробного разложения белковых веществ, осуществляющий это расщепление с обильным выделением газов - аммиака и сероводорода. Cl. putrificum довольно часто встречается в почве, воде, в полости рта, в кишечнике животных и на разных гниющих продуктах. Иногда может быть обнаружен и в консервах. Cl. putrificum - подвижные палочки с перитрихиальным жгутованием, удлиненные и тонкие (7-9 х 0,4-0,7 мкм). Встречаются и более длинные клетки, соединенные в цепочки и одиночные. Температурный оптимум развития клостридия 37 °С. Развиваясь в глубине мясопептонного агара, он образует хлопьевидные рыхлые колонии. Споры шаровидные, расположены терминально. При спорообразовании в месте возникновения споры клетка сильно раздувается. Спороносящие клетки Cl. putrificum напоминают спороносящие клетки бациллы ботулизма.

Термоустойчивость спор Cl. putrificum довольно высокая. Если при производстве консервов споры не будут уничтожены, при хранении готовой продукции на складе они могут развиться и вызвать порчу (микробиологический бомбаж) консервов. Сахаролитическими свойствами Cl. putrificum не обладает.

Clostridium sporogenes (рис. 41) - по морфологическим признакам представляет собой довольно крупную палочку с закругленными концами, легко образующую цепочки. Микроб очень подвижен благодаря перитрихиально расположенным жгутикам. Название Clostridium sporogenes, данное И. И. Мечниковым (1908 г.), характеризует способность этого микроба быстро образовывать споры. Через 24 ч под микроскопом можно видеть много палочек и свободно лежащих спор. Через 72 ч процесс спорообразования заканчивается и вегетативных форм совсем не остается. Споры микроб образует овальные, расположенные центрально или ближе к одному из концов палочки (субтерминально). Капсул не образует. Оптимум развития 37 °С.

Cl. sporogenes - анаэроб. Токсическими и патогенными свойствами не обладает. В анаэробных условиях на агаровых средах образует поверхностные мелкие, неправильной формы, вначале прозрачные, а затем превращающиеся в непрозрачные желтовато-белые колонии с бахромчатыми краями. В глубине агара колонии образуются «мохнатые», круглые, с плотным центром. Аналогично в анаэробных условиях микроб вызывает быстрое помутнение мясопептонного бульона, газообразование и появление неприятного гнилостного запаха. В ферментативном комплексе Clostridium sporogenes содержатся очень активные протеолитические ферменты, способные расщеплять белок, до последней его стадии. Под действием Clostridium sporogenes молоко пептонизируется уже через 2-3 дня и рыхло свертывается, желатина разжижается. На средах с печенью иногда образуется черный пигмент с выделяющимися белыми кристаллами тирозина. Микроб вызывает почернение и переваривание мозговой среды и резкий гнилостный запах. Кусочки ткани быстро перевариваются, разрыхляются и расплавляются почти до конца в течение нескольких дней.

Clostridium sporogenes обладает также и сахаролитическими свойствами. Распространенность этого микроба в природе, резко выраженные протеолитические свойства, высокая термоустойчивость спор характеризуют его как одного из главных возбудителей гнилостных процессов в пищевых продуктах.

Cl. sporogenes является возбудителем порчи мясных и мясо-овощных консервов. Чаще всего подвергаются порче консервы «Мясо тушеное» и первые обеденные блюда с мясом и без мяса (борщ, рассольник, щи и др.). Наличие небольшого количества спор, оставшихся в продукте после стерилизации, может вызвать порчу консервов при хранении в условиях комнатной температуры. Наблюдается сначала покраснение мяса, затем почернение, появляется резкий гнилостный запах, при этом часто наблюдается бомбаж банок.

В гнилостном разложении белков принимают участие и различные плесневые грибы и актиномицеты - Penicillium, Mucor mucedo, Botrytis, Aspergillus, Trichoderma и др.

Значение процесса гниения

Общебиологическое значение процесса гниения огромно. Гнилостные микроорганизмы являются «санитарами земли». Вызывая минерализацию громадного количества белковых веществ, попадающих в почву, осуществляя разложение трупов животных и растительных отбросов, они производят биологическую очистку земли. Глубокое расщепление белков вызывают споровые аэробы, менее глубокое - споровые анаэробы. В природных условиях этот процесс совершается поэтапно в содружестве многих видов микроорганизмов.

Но в пищевом производстве гниение является вредным процессом и наносит большой материальный ущерб. Порча мяса, рыбы, овощей, яиц, фруктов и других продуктов питания наступает быстро и протекает очень энергично, если хранить их незащищенными, в условиях, благоприятных для развития микробов.

Лишь в отдельных случаях в пищевом производстве гниение может быть использовано как полезный процесс - при созревании соленой сельди и сыров. Используется гниение в кожевенном производстве для швицевания шкур (удаление шерсти со шкур животных при выработке кож). Зная причины процессов гниения, люди научились защищать пищевые продукты белкового происхождения от их распада путем применения самых разнообразных методов консервирования.

Большинство пищевых продуктов содержит белки, жиры и углеводы, которые при наличии воды являются хорошей питательной средой для микроорганизмов. Размножаясь, они разлагают составные части пищевых продуктов, образуя продукты распада (промежуточных и конечных). Это обусловлено ферментативной деятельностью микроорганизмов, многие из. которых вырабатывают сильные протеолитические, амилолитические и липолитические ферменты. На способности микробов выделять те или иные ферменты основано их применение и различных областях народного хозяйства. С давних пор известно и широко используется, например, в пищевой промышленности и быту способность дрожжей разлагать сахара. Выделяй ферменты амилазу, мальтазу и сахарозу, а также протиолитические ферменты, дрожжи расщепляют углеводы и частично белки, образуя спирт и углекислый газ. Это свойство используется в виноделии, пивоваренной и хлебопекарной промышленности. Благодаря образованию углекислого газа при брожении теста происходит разрыхление его, что позволяет при выпечке получить пористые ("пышные") хлебные изделия. Вкусовые качества и усвояемость хлеба в результате применения дрожжей улучшаются. Широкое применение находят некоторые микробы при изготовлении молочнокислых продуктов, вызывая молочнокислое брожение, при котором разлагается молочный сахар и образуется молочная кислота.

Такой способностью обладают молочнокислый стрептококк, болгарская и ацидофильная палочки. Подбирая культуры молочнокислых микробов, можно помучить разнообразные виды молочнокислых продуктов с высокими вкусовыми и диетическими свойствами. Приготовление квашеной капусты, соленых огурцов также основано на свойстве микробов вызывать молочнокислое брожение. В приготовлении соленой сельди, килек, анчоусов использовано свойство микробов вызывать протеолитические изменения в тканях - расщеплять белок. Вследствие частичного расщепления молекул белка и изменения физико-химических свойств продуктов под влиянием этих микробов создаются специфический аромат и вкус.

Известны не только полезные свойства микробов, но и отрицательное их влияние на пищевые продукты. Многие микроорганизмы, вызывая разложение составных частей пищевого.продукта, не улучшают, а ухудшают его качества. К таким микроорганизмам в первую очередь относятся гнилостные: Bact. Proteus vulgaries, Bact. Cloacae, Bact. Putrificus, sporogenes и др. Рост и размножение этих микробов сопровождаются разложением белковых веществ и накоплением продуктов распада, многие из которых обладают неприятным вкусом или имеют резкий неприятный запах. К их числу относятся такие органические вещества, как индол, скатол, кадаверин, гистамин, газы - сероводород, аммиак, фосфин, метиламин.

На определении промежуточных продуктов распада основаны многие методы санитарной экспертизы пищевых продуктов. В результате гнилостного распада поверхность пищевых продуктов с плотной консистенцией ослизняется, становится липкой. Вследствие комплекса изменений при гниении пищевые продукты теряют свои первоначальные органолептические свойства и становятся недоброкачественными.

При гниении в продуктах могут размножаться и патогенные для человека микробы, например сальмонеллы, палочка ботулинуса, так как патогенные микроорганизмы особенно хорошо используют для своего питания и усваивают продукты частичного расщепления белка. В связи с этим пищевые продукты с явлениями гнилостного разложения в случае их употребления представляют большую опасность в отношении пищевых отравлений. Работники пищевой промышленности, общественного питания и торговли обязаны соблюдать необходимые условия предохранения продуктов от микробного разложения. Условиями, благоприятствующими размножению гнилостных микробов, являются тепло, наличие в продукте белка и влаги, невысокая кислотность. Высокое содержание белка в водной среде представляет прекрасную питательную среду для микробов. Особенно быстро подвергаются гнилостному разложению такие продукты, как мясо, молоко, рыба, яйца, вареные колбасы.

В условиях повышенной температуры значительно ускоряется размножение микробов. Наряду с ростом микробов и усилением их ферментативной деятельности происходит активирование ферментов, находящихся в самих тканях. Эти ферменты также расщепляют белковые вещества, жиры и углеводы с образованием тех же самых продуктов распада, что и при гниении. Наибольшее размножение гнилостных микробов и действие ферментов происходят при температуре 20-25 °С (до 40-45°С). Низкая температура и пониженная влажность, наоборот, создают неблагоприятные условия для роста бактерий.

Следовательно, основным условием, которое широко применяется в практике пищевых предприятий с целью сохранения продуктов, является использование пониженной температуры (хранение скоропортящихся продуктов в специальных охлаждаемых шкафах или холодильниках). Следует, однако помнить, что холод не вызывает гибели микробов, а только задерживает или прекращает их жизнедеятельность и что в благоприятных условиях они могут продолжать вредное влияние на качество продуктов. Кроме того, существуют некоторые виды бактерий, способные размножаться в условиях пониженной температуры, даже близкой к 0 градусов. (например Bact. Fluorescens), а также многочисленные плесени.

Кроме охлаждения, для предохранения продуктов от размножения в них микробов применятся высушивание или добавление веществ, повышающих концентрацию водородных ионов (маринование), а также другие способы консервирования, при которых создаются неблагоприятные условия для развития микробов. Под действием микробов в процессе хранения изменяются также свойства жиросодержащих продуктов: сала, масла, шоколада. При этом играют большую роль такие микробы, как Bact. fluorescens. Bact. pyocyaneum), а также некоторые грибы (Penicillium aspergillus). Эти микробы выделяют фермент липазу, расщепляющую жир на его составные части - глицерин и жирные кислоты. Накопление свободных жирных кислот в жире повышает его кислотность.

Однако свойства жиров изменяются главным образом под влиянием физических факторов - кислорода воздуха и света. Под влиянием кислорода воздуха происходит окисление жира. В нем накапливаются альдегиды, кетоны, окисленные кислоты, которые приводят к прогорканию или осаливанию продуктов, содержащих жир. При прогорании вкус продукта становится горьким; при ославании продукты, содержащие жир, по вкусу напоминают стеариновую свечу. Солнечный свет усиливает окисление в десятки раз. Качество пищевых продуктов в значительной степени зависит от влажности окружающего воздуха. При повышенной влажности некоторые продукты (сушеные фрукты и овощи, сахар, соль, кондитерские изделия, сухари, мука) жадно впитывают влагу из воздуха и увлажняются, что способствует плесневению.

Кроме того, пищевая ценность увлажненных продуктов снижается, так как при равной массе отсыревшие продукты содержат меньшее количество питательных веществ. В чрезмерно сухих помещениях в связи с повышенным испарением наступает усушка продуктов и уменьшается их масса. При высушивании овощей наряду с ухудшением товарного вида, снижается содержание в них витаминов. Сочетание повышенной влажности и повышенной температуры стимулирует процессы тканевого дыхания и роста в таких продуктах питания, как картофель, свекла, морковь, лук и других корнеплодах.

Прорастание их ведет к нерациональному расходованию накопленных в растениях запасов (углеводы, витамины, минеральные элементы) и снижению в этих условиях пищевой ценности указанных продуктов. Качество пищевых продуктов может быть снижено при неосторожном обращении во время перевозки, реализации, хранения. Они могут загрязняться, изменять первоначальную форму, приобретать неприятный вкус или запах. В пищевые продукты извне могут попадать механические примеси (земля, песок, стекло) или переходить из посуды и тары ядовитые вещества (соли тяжелых металлов - свинец, медь, цинк).

Примесь земли и песка к продуктам не только ухудшает их вкус, но и представляет эпидемиологическую опасность, так как с пищей в организм людей могут попасть споры B. botulinus, яйца некоторых гельминтов и др. Загрязнение пищевых продуктов спорами В. botulinu при их прорастании, размножении и токсинообразовании нередко приводит к отравлению - ботулизму. Присутствие в пищевых продуктах яиц гельминтов может обусловить глистные заболевания среди людей при несоблюдении санитарно-гигиенических правил в процессе обработки загрязненных продуктов. Поэтому при хранении, перевозке и реализации должны строго соблюдаться условия, способствующие сохранению первоначального качества продуктов.

Пищевые продукты, инфицированные патогенными микробами- дизентерийной, брюшнотифозной палочками, возбудителями паратифов и др., попадая в организм человека, могут вызвать тяжелые инфекционные заболевания - дизентерию, брюшной тиф, паратифы. Некоторые микробы способны обусловить пищевые отравления. К таким микробам относятся сальмонеллы, патогенные серотипы кишечной палочки, возбудители ботулизма, энтеротоксический штамм стафилококка.

Возбудитель ботулизма В. botulinus и энтеротоксический штамм стафилококка при размножении в продуктах способны образовывать яды - экзотоксины. Употребление таких продуктов вызывает интоксикацию организма человека. Патогенные стафилококки широко распространены в природе. Они могут попадать в продукты с рук, особенно при гнойничковых заболеваниях, с верхних дыхательных путей (катары, ангины, болезни зубов), при антисанитарном состоянии помещений, где приготовляется пища, от больных маститами животных.

Особую опасность представляют продукты, зараженные возбудителями инфекционных заболеваний и пищевых отравлений, для предприятий общественного питания и организованных коллективов (детские сады, пионерские лагеря и др.), так как в этом случае заболевания приобретают массовый характер. Примером может служить пищевое отравление в одном из таких коллективов, где 186 детей заболели в результате употребления винегрета, картофель и свекла для которого были отварены и очищены накануне вечером, нашинкованы и оставлены до утра без достаточного охлаждения. Утром к картофелю и свекле были добавлены лук и капуста. Винегрет дали детям на завтрак. При расследовании этого отравления из винегрета, а также из зева двух поваров, принимающих участие в очистке вареных картофеля и свеклы, был выделен патогенный золотистый стафилококк, дающий все характерные на него реакции и пробы.



Белки разлагаются актиномицетами или до конечных продуктов (сероводорода, аммиака и воды), или до образования промежуточных веществ (пептонов, аминокислот). Интенсивность разложения белков зависит от условий аэрации, состава питательной среды, температуры и других факторов.[ ...]

Разложение азотсодержащих веществ (белков) протекает в два этапа. На первом под влиянием аэробных и анаэробных микроорганизмов белки расщепляются с выделением содержащегося в них азота в виде МНз (стадия аммонификации) и образованием пептонов (продуктов первичного распада белков), а затем аминокислот. Последующее окислительное и восстановительное дезаминирование и декарбок-силированне приводят к полному распаду пептонов и аминокислот. Длительность первого этапа составляет от одного до нескольких лет. На втором этапе ЫНз окисляется сначала до Н1 02, а затем до НЫОз. Окончательное возвращение азота в атмосферу происходит под действием бактерий - денитрификаторов, которые разлагают нитраты молекулярного азота. Продолжительность периода минерализации составляет 30-40 лет и более.[ ...]

Разложение с ер у со держащих соединений. Сера входит в состав некоторых белков. При гидролитическом распаде белков она восстанавливается до сероводорода, который представляет собой токсичное соединение для многих групп микроорганизмов. Но в водоемах и почве встречаются серобактерии, окисляющие восстановленные соединения серы до свободной серы и сульфатов. Эти бактерии живут при высоких концентрациях сероводорода в окружающей среде. Сероводород для них служит источником энергии для синтеза органического вещества.[ ...]

Разложение включает как абиотические, так и биотические процессы. Однако обычно мертвые растения и животные разлагаются гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами. Такое разложение есть способ, посредством которого бактерии и грибы получают для себя пищу. Разложение, следовательно, происходит благодаря энергетическим превращениям в организмах и между ними. Этот процесс абсолютно необходим для жизни, так как без него все питательные вещества оказались бы связанными в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать. В бактериальных клетках и мицелии грибов имеются наборы ферментов, необходимых для осуществления специфических химических реакций. Эти ферменты выделяются в мертвое вещество; некоторые из продуктов его разложения поглощаются разлагающими организмами, для которых они служат пищей, другие остаются в среде; кроме того, некоторые продукты выводятся из клеток. Ни один вид сапротрофов не может осуществить полное разложение мертвого тела. Однако гетеротрофное население биосферы состоит из большого числа видов, которые, действуя совместно, производят полное разложение. Различные части растений и животных разрушаются с неодинаковой скоростью. Жиры, сахара и белки разлагаются быстро, а целлюлоза и лигнин растений, хитин, волосы и кости животных разрушаются очень медленно. Отметим, что около 25% сухого веса трав разложилось за месяц, а остальные 75% разлагались медленнее. Через 10 мес. еще оставалось 40% первоначальной массы трав. Остатки же крабов исчезли к этому времени полностью.[ ...]

При разложении белков образуются также аммиак и его производные, попадающие также в воздух и воду океана. В биосфере в результате нитрификации - окисления аммиака и других азотсодержащих органических соединений при участии бактерий - образуются различные оксиды азота, которые являются основой образования азотной кислоты. Азотная кислота, соединяясь с металлами, дает соли. В результате деятельности денитрофицирующих бактерий соли азотной кислоты восстанавливаются до азотистой кислоты и далее до свободного азота.[ ...]

Анаэробное разложение белков вызывается спорообразующими палочками: Bacillus putrificus, Bacillus sporogenes. Разложение белковых соединений вызывается и факультативными анаэробами Proteus vulgaris, Bacteria coli. Степень и интенсивность разложения белковых соединений зависит от химической структуры белка и вида микроорганизмов. Аминокислоты, образующиеся в процессе распада белков в анаэробных условиях, подвергаются восстановительному дезаминированию с образованием предельных органических кислот и аммиака. Органические кислоты могут разлагаться с образованием метана и диоксида углерода. Продуктами аммонификации в анаэробных условиях будут метан, аммиак и диоксид углерода.[ ...]

Встречается при разложении алкалоидов и белков.[ ...]

АММОНИФИКАЦИЯ - процесс разложения микроорганизмами азотсодержащих органических соединений (белков, нуклеиновых кислот и др.) с выделением аммиака. АМПЛИТУДА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ [лат. amplitude - величина] - пределы приспособляемости вида или сообщества к изменяющимся условиям среды.[ ...]

Образующийся при разложении белков и мочевины аммиак в виде аммонийных солей усваивается растениями или претерпевает дальнейшие микробиологические превращения.[ ...]

Наиболее устойчивыми продуктами разложения являются гумино-вые вещества (гумус), которые, как уже подчеркивалось, представляют собой обязательный компонент экосистем. Удобно различать три стадии разложения: 1) измельчение детрита путем физического и биологического воздействия; 2) относительно быстрое образование гумуса и высвобождение растворимых органических веществ сапротрофами; 3) медленная минерализация гумуса. Медленность разложения гумуса - один из факторов, обусловливающих запаздывание разложения по сравнению с продукцией и накоплением кислорода; о значении двух последних процессов уже говорилось. Обычно гумус выглядит как темное, часто желтовато-коричневое аморфное или коллоидное вещество. Согласно М. М. Кононовой (1961), физические свойства и химическое строение гумуса мало различаются в географически удаленных или биологически различных экосистемах. Однако охарактеризовать химически вещества гумуса весьма трудно, и это не удивительно, если учесть огромное разнообразие органических веществ, из которых он происходит. В общем гуминовые вещества представляют собой продукты конденсации ароматических соединений (фенолов) с продуктами распада белков и полисахаридов. Модель молекулярной структуры гумуса показана на стр. 475. Это бензольное кольцо фенола с боковыми цепями; такое строение обусловливает устойчивость гуминовых веществ к микробному разложению. Расщепление соединений, очевидно, требует специальных ферментов типа дезоксигеназ (Джибсон, 1968), которые часто отсутствуют у обычных почвенных и водных сапротрофов. По иронии судьбы многие токсические продукты, которые человек вводит в окружающую среду - гербициды, пестициды, промышленные сточные воды, - являются производными бензола и представляют серьезную опасность из-за своей устойчивости к разложению.[ ...]

Аммиак образуется главным образом при разложении биогенных азотсодержащих соединений - белков и мочевины. Наиболее вероятная величина потока 1>Ш3 из всех наземных источников в атмосферу составляет 70-100 Мт Ы/год. Антропогенная эмиссия аммиака составляет только примерно 4 Мт К/год.[ ...]

Это можно объяснить меньшим отношением белков и углеводов к количеству жиров в осадке сточных вод мясокомбината по сравнению с осадком бытовых сточных вод; как известно, основным материалом для построения тела микроорганизмов, участвующих в процессе разложения жиров, являются белки в соединении с углеводами, а энергетическим материалом для их жизнедеятельности служат углеводы. Поэтому соотношение сбраживаемых компонентов влияет на распад органических веществ.[ ...]

Много ценного в раскрытии сущности процесса разложения органических азотистых соединений внесли исследования В. С. Буткевича. Ему удалось показать, что накапливание аммиака при процессах аммонификации строго координировано с наличием в среде углеводов. Если в среде углеводов нет, то микроорганизмы интенсивно используют белковые вещества в качестве материала для дыхания, а азот окисленных аминокислот накапливается в форме аммиака. Если же углеводы имеются, то белковые вещества используются в меньшей мере и накапливание аммиака сильно падает, а иногда и вовсе не происходит. Эти закономерности весьма важны при сбраживании осадков сточных вод. По наличию в иловой жидкости азота аммонийных солей можно судить о том, какие вещества претерпевают разложение: белки или углеводы.[ ...]

Распад основных органических компонентов осадка - белка, жиров, углеводов - происходит с различной интенсивностью, в зависимости от преобладающей формы тех или иных микроорганизмов. Так, например, для септиков характерна обстановка, создающая условия для развития анаэробных гнилостных бактерий первой стадии (фазы) разложения органических веществ.[ ...]

Почти весь азот, взятый растением из почвы, входит в состав растительного белка, который при распаде (гниении) и отщепляет азот в форме аммиака, и его можно чувствовать в конюшне при разложении конского навоза (конский навоз характеризуется особенно энергичным разложением, почему и используется для нагревания парников).[ ...]

Азот - один из наиболее необходимых для растений ЭJ ментов. Он входит в состав белков, хлорофилла и многих Д[ гих органических веществ растений. Основная масса азе сосредоточена в органическом веществе почвы, и прежде в(го в гумусе. Азот доступен растениям главным образом в фс ме минеральных соединений - аммиака и нитратов, котор образуются при разложении органического вещества особ ми микроорганизмами. Поэтому требуется пополнение запасов почвенного азота других источников.[ ...]

Органические вещества, содержащиеся в почве, включают в себя вещества, образующиеся при разложении белков, жиров, углеводов, в том числе: смолы, клетчатку, эфирные масла. Для процессов разложения органики важно содержание организмов - деструкторов (бактерий, простейших). На одном гектаре почвы могут находиться от 1000 до 7000 кг различных бактерий, 350-1000 кг червей, до 1000 кг членистоногих, от 100 до 1000 кг микроскопических грибов. Эти микроорганизмы встречаются по всей толщине почвы, которая может достигать нескольких метров. Беспозвоночные животные в основном обитают в верхних слоях. Аналогично - корневая система растений расположена в основном на глубинах в несколько метров (за исключением некоторых, например, верблюжьей колючки, корни которой проникают вглубь на 15 м).[ ...]

Запах сточных вод населенных мест, представляющий собой смесь запаха фекалий с запахами разложения жиров, белков, мыла и т. д., является довольно характерным. Он зависит от разложения хозяйственно-бытовых стоков и от того, какие в воде преобладают процессы - окислительные или восстановительные. Подобный запах могут иметь также некоторые сточные воды предприятий пищевой промышленности. Сточные воды от термической переработки угля имеют запах фенолов, смолы, сероводорода; сточные воды химической промышленности имеют характерные запахи, зависящие от вида производства, например запах органических соединений: сероуглерода, сложных и простых эфиров, спиртов, органических кислот, азотсодержащих соединений, меркаптанов, ацетилена и т. д.[ ...]

Полисапробная зона характерна для свежезагрязненной воды, где протекают начальные этапы разложения органических соединений. Полисапробные воды содержат большое количество органических веществ, в первую очередь белков и углеводов. При разложении этих веществ в большом количестве выделяются углекислота, сероводород, метан. Вода бедна кислородом, поэтому химические процессы носят восстановительный характер. Резко выраженные неблагоприятные условия среды ведут к ограничению числа видов в растительном и животном населении водоема. Основными обитателями являются бактерии, количество которых достигает сотен миллионов в 1 мл воды. Очень много серобактерий и инфузорий. Все обитатели полисапробной зоны по способу питания относятся к коясуйентам (потребителям), или иначе гетеротрофам. Они г нуждаются в готовом органическом веществе. Продуценты (производители), т. е. автотрофы, к которым относятся зеленые растения, создающие органическое вещество из минеральных соединений, здесь совершенно отсутствуют.[ ...]

Состав органических веществ многообразен и включает компоненты, образующиеся на разных стадиях разложения сложных углеводов, белков, жиров и углеводов; почвенные органические вещества содержат лигнин, клетчатку, эфирные масла, смолы, дубильные вещества. Определенную роль в создании гумуса играет почвенная фауна -черви и специфическая почвенная микрофлора. В целом происходит обогащение почв аминокислотами и другими органическими соединениями.[ ...]

В литературе указывается, что гуминовые вещества возникают в естественных условиях как продукты разложения белков, целлюлозы и лигнина. Они делятся на гуминовые кислоты и нерастворимый лигнин. В данной работе рассматриваются только гуминовые кислоты, соли которых растворимы в воде и способны к выщелачиванию.[ ...]

Другие физиологические группы анаэробов участвуют в круговороте азотсодержащих веществ: разлагают белки, аминокислоты, пурины (протеолитические, пуринолитические бактерии). Многие же способны активно фиксировать атмосферный азот, переводя его в органическую форму. Эти анаэробы способствуют повышению плодородия почв. Количество клеток протеолитических и сахаролитических анаэробов в 1 г плодородных почв достигает даже миллионов. Особое значение имеют те группы микроорганизмов, которые участвуют в разложении труднодоступных форм органических соединений, таких, как пектиновые вещества и целлюлоза. Именно эти вещества составляют большую долю растительных остатков и являются главным источником углерода для почвенных микроорганизмов.[ ...]

В процессе жизнедеятельности многие бактерии могут подкислять или подщелачивать среду. Например, при разложении мочевины или белков образуется аммиак, а при потреблении солей органических кислот в среде накапливаются катионы щелочных металлов.[ ...]

Окисление белковых соединений происходит до конца с образованием аммиака, диоксида углерода, воды. Если в белках содержится сера, то в качестве промежуточных соединений образуются еще меркаптаны (тиоспирты), а при полном распаде образуется сероводород. Наиболее распространенные аэробные возбудители разложения белков: Bacterium fluorescens, Bacillus subtilis, Bacillus mycoides. Кроме того, разложение белковых соединений может вызываться актиномицетами и многими грибами. Нуклеопротеицы, содержащие нуклеиновые кислоты, связанные с аминокислотными остатками, разлагаются с образованием углеводов - рибозы и де-зоксирибозы, азотистых органических оснований и фосфорной кислоты.[ ...]

Сернистый газ выделяется в атмосферу при сгорании органического топлива (уголь, нефть, бензин, газ) за счет разложения содержащих серу белков, а также от предприятий, перерабатывающих сернистые руды. Мощным источником выделения сернистого газа в городах является автотранспорт.[ ...]

Азотсодержащие вещества (аммонийные соли, нитриты и нитраты) образуются в воде главным образом в результате разложения белковых соединений, попадающих в водоем со сточными бытовыми и промышленными водами. Реже в воде встречается аммиак минерального происхождения, образовавшийся в результате восстановления органических азотистых соединений. Если причиной образования аммиака является гниение белков, то такие воды не пригодны для питья.[ ...]

Две первые группы используют легче разлагаемые органические вещества, такие, как сахара, аминокислоты и простые белки. Затем начинают свою «работу» над более стойкими соединениями целлюлозные ■бактерии, актиномицеты же имеют прямое отношение к гумусу. Возможная модель структуры молекулы гуминовой кислоты показана ниже.[ ...]

Осадок сточных вод и концентрированные производственные сточные воды с ВПК выше 5 г/л подвергаются биохимическому разложению в анаэробных условиях. Оно может происходить в сооружениях-септиках, представляющих собой отстойник, через который медленно проходит сточная жидкость. В двухъярусном отстойнике осадок отделен от проходящей сточной жидкости, его разложение осуществляется в иловой камере. На очистных сооружениях большой производительности осадок сточных вод выделяется в первичных отстойниках и вместе с избыточным активным илом подвергается сбраживанию в метантенках. Интенсивность и глубина разложения осадка прежде всего определяются его составом, который колеблется по соотношению содержания основных органических компонентов (углеводов/ белков, жироподобных соединений) и неорганических веществ. Обычно в осадке городских сточных вод содержится 70-80% органических веществ. Так, примерный состав осадка (%): белки 24, углеводы 23, жироподобные вещества до 30. Чаще всего при кислом брожении осадка получаются уксусная, масляная, пропионовая кислоты. Образующиеся газы содержат диоксид углерода, метан, водород, сероводород. Водная фаза имеет кислую реакцию среды (pHС5), не обладает буферными свойствами, имеет резкий неприятный запах.[ ...]

С хозяйственно-бытовыми и производственными сточными водами, в том числе со стоками с промплощадок, в водоемы попадают белки, жиры, масла, нефть и нефтепродукты, красители, смолы, дубильные вещества, моющие средства и многие другие загрязнения. С полей вымываются удобрения и пестициды - средства борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Поэтому в водах открытых источников водоснабжения в разных концентрациях содержатся фактически любые химические элементы, в том числе такие вредные для здоровья, как свинец, цинк, олово, хром, медь. Не имея целью дать полный обзор состава загрязнений, попадающих со сточными водами, и полагая, что свойства биологических примесей достаточно подробно рассмотрены в предыдущем разделе этой главы, остановимся лишь на некоторых видах загрязнений, отличительными признаками которых являются: широкая распространенность, особенно в последние годы; токсические свойства; трудное отделение при очистке сточных вод; медленное окисление и разложение в открытых водоемах; мешающее действие, оказываемое на процессы очистки воды, в том числе на коагуляцию; способность“быть индикаторами глубины очистки воды от отдельных [элементов.[ ...]

Образование гумусовых веществ совершается при участии процессов двух типов. Процессы первого типа обеспечивают частичное разложение (расщепление) мертвого органического вещества до более простых соединений: белки расщепляются на аминокислоты, углеводы - на простые сахара, расщепление лигнина изучено недостаточно. В результате процессов второго типа происходит конденсация ароматических соединений фенольного типа (продуктов распада лигнина и целлюлозы) с аминокислотами (продуктами распада микроорганизмов). В итоге возникает система органических высокомолекулярных кислот, способных к дальнейшей полимеризации. В процессе формирования гумуса и поддерживания его состава важную роль играют гетеротрофные и автотрофные микроорганизмы, геохимическая деятельность которых была рассмотрена ранее.[ ...]

Органический состав. Он формируется из соединений, содержащихся в большом количестве в растительных и животных остатках. Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, дубильные вещества и др., в сумме составляющие 10-15% от всей массы органического вещества в почве. При разложении органических веществ содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. Органические вещества играют важную роль в почвообразовании, определяют величину поглотительной способности почв, воздействуют на структуру верхних горизонтов почвы и ее физические свойства.[ ...]

Значительная часть азота гуминовых кислот переходит в раствор при более слабом гидролизе (С. С. Драгунов) по сравнению с типичными белками. Кроме того, белки растительных остатков легко и быстро разлагаются почвенными микроорганизмами, распад их сопровождается ресинтезом белка микробной плазмы, который, в свою очередь, легко подвергается разложению. Поэтому гидролизуемая часть азота гуминовой кислоты представлена, по-видимому, не белками, а продуктами глубокого их распада - аминокислотами, находящимися в форме непрочной связи с ядром гуминовой кислоты.[ ...]

ТОКСИНЫ - ядовитые вещества, образуемые некоторыми микроорганизмами, растениями и животными. По химической природе - полипептиды и белки. Иногда термин Т. распространяется и на яды небелковой природы. Наиболее изучены микробные Т., которые делят на экзотоксины (экскретируются в среду во время роста) и эндотоксины (выделяются после гибели организмов) . ТОКСИФИКАЦИЯ - увеличение токсичности в результате образования новых более ядовитых веществ при разложении (биологическом или физико-химическом) пестицидов. Ср. Загрязняющее вещество, Вредное вещество. ТОКСИЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА - вредное воздействие химического вещества на организмы (человека, животных, растений, грибов, микроорганизмы). При совместном токсичном действии нескольких загрязняющих веществ различают: суммирование вредных эффектов; сверхсуммирование, или потенцирование; нигиляцию - эффект меньший, чем при суммировании; изменение характера токсичного действия (напр., появление канцерогенных свойств) . ТОКСИЧНОСТЬ - ядовитость, свойство химических соединений оказывать вредное или даже летальное воздействие на организм.[ ...]

Значительный научный и практический интерес представляют нерастворимые в воде привитые сополимеры целлюлозы и биологически активных белков (ферментов, антигенов). Привитые сополимеры целлюлозы и ферментов могут быть использованы в качестве специфических катализаторов, которые в любой момент легко удалить из сферы реакции. Применение этих сополимеров позволяет решить ряд задач, которые не могут быть решены при использовании обычных водорастворимых ферментов, например выделение чистых продуктов ферментативного разложения субстрата, выделение и последующее исследование промежуточных продуктов ферментативного разложения субстрата, активация фермента с последующим полным удалением активирующего вещества, сорбция, последующее выделение и изучение ингибиторов ферментов . Нерастворимые в воде привитые сополимеры целлюлозы и антигенов, которые получили название иммуноадсорбентов, применяются для адсорбции антител с целью их количественного определения, выделения в чистом виде для последующего изучения и применения . Для синтеза нерастворимых в воде привитых сополимеров биологически активных белков целесообразно использовать целлюлозу, а не синтетические полимеры, так как неспецифическая адсорбция белка на целлюлозных материалах значительно ниже, чем на синтетических полимерах.[ ...]

Развитие вблизи водоемов высшей растительности является причиной попадания в воду растворенных органических продуктов их жизнедеятельности и распада. В результате разложения макрофитов в воде могут появляться белки, углеводы, органические кислоты, дубильные вещества, а также практически нерастворимые в воде лигнин, гемицеллюлоза, жиры, воск и смолы.[ ...]

В живой клетке одновременно протекают самые разнообразные и притом многоэтапные процессы: окисление и восстановление, синтез и распад, перенос метильных радикалов, гидролиз и т. п. Некоторые микробы обладают способностью участвовать в ряде этапов разложения вещества. Например, они могут использовать белки, а затем углеводы, окислять спирты и кислоты, спирты и затем альдегиды, потреблять элементарный азот, а потом связанный азот и т. п. Но есть и такие микробы, которые способны потреблять только некоторые определенные углеводороды и аминокислоты, не используя других.[ ...]

Ткани келпа состоят примерно на 87% из воды и на 13°/ органических и минеральных веществ, причем первые составл от 55 до 62 % сухого остатка. Белки, составляющие 5-7 % сухого оста по пищевой ценности соответствуют белку сои и могут быть пользованы как добавки в корм животных. Кулллни сравнивает заросли гантского келпа с настоящими подводными лесами, дающими п) и кров массе морских организмов и рыб. То же самое можно (зать и о зарослях ламинарии японской. Роль природных «защи ков» молоди эти заросли не потеряют и при искусственном ра, дении на океанских фермах.[ ...]

Скорость химических реакций в растительных образцах, взятых в период активной вегетации, намного выше, чем во многих анализируемых объектах (например, зерно, солома, семена). За счёт работы ферментов продолжаются биохимические процессы, в результате которых происходит разложение таких веществ, как крахмал, белки, органические кислоты и особенно витамины.[ ...]

Другие микробы, расщепляющие сахар, крахмал и даже клетчатку, производят летучие кислоты, и рядом угольную, водород и метан, ненужные организму, при чем тепловая энергия идет на пользу только микроорганизму и теряется для организма хозяина. Наконец, третьи бактерии расщепляют белки, так же, как и ферменты, в мелкие молекулы альбумозов и пептонов и далее в аминовые кислоты и основания. Но деятельность бактерий на этом не останавливается, как то нужно было бы для организма хозяина, а ведет дальше к разложению этих соединений на аммиак, жирные кислоты, алкоголь и углеводород, не нужные для хозяина.[ ...]

Основным элементом аэробного биоценоза является бактериальная клетка. В клетке происходят разнообразные многоэтапные процессы трансформации органических веществ. В составе биоценоза имеются бактерии, которые способны потреблять только определенные углеводороды или аминокислоты. Наряду с этим имеется большое число бактерий, участвующих в нескольких этапах разложения органического вещества. Они могут использовать сначала белки, а затем углеводы, окислять спирты, а затем кислоты или спирты и альдегиды и т. д. Одни виды микробов могут вести распад органического вещества до конца, например до образования углекислого газа и воды, другие только до образования промежуточных продуктов. По этой причине при очистке сточных вод дают необходимый эффект не отдельные культуры микроорганизмов, а их естественный комплекс, включая и более высокоразвитые виды [Роговская Ц. И., 1967 г.].[ ...]

Вонрос о веществах, используемых в процессе дыхания, издавна занимал физиологов. Еще в работах И. II. Бородина было показано, что интенсивность процесса дыхания прямо пропорциональна содержанию в тканях растений углеводов. Это дало основание предположить, что именпо углеводы являются основным веществом, потребляемым при дыхании. В выяснении данного вопроса большое значение имеет определение дыхательпого коэффициента. Если в процессе дыхания используются углеводы, то процесс идет, согласно уравнению СеН 120б + 6O2 = 6СО2+6Н2О, в этом случае дыхательный коэффициент равен единице- р = 1.Однако,если разложению в процессе дыхания подвергаются более окисленные соединения, например органические кислоты, поглощение кислорода уменьшается, дыхательный коэффициент становится больше единицы. При окислении в процессе дыхания более восстановленных соединений, таких, как жиры или белки, требуется больше кислорода и дыхательный коэффициент становится меньше единицы.[ ...]

При гниении белков, как и при разрушении их щелочами, образуются различные продукты распада белковых молекул, которые постоянно присутствуют в испорченных пищевых продуктах, содержащих белок. Протеолитические ферменты гнилостных бактерий первоначально разрушают белки с образованием протеоз, пептонов и аминокислот. Аминокислоты разрушаются дальше с образованием разнообразных продуктов расщепления, в том числе ряда органических кислот и аминов. Конечными продуктами расщепления белков являются сероводород, меркаптан, соединения фенола и крезола, индол, скатол и др.

Сероводород и меркаптаны образуются из весьма богатого серой цистина.

Расщепление аминокислот ферментами бактерий может протекать различными путями, т. е. наступить в процессе:

1. Декарбоксилирования, при котором из аминокислот образуются органические амины, обладающие резким, неприятным запахом.
2. Дезаминирования, при котором образуется ряд органических кислот, иногда обладающих неприятным запахом (масляная кислота).
3. Декарбоксилирования и дезаминирования одновременно, при которых могут образоваться свободные углеводороды в результате отщепления от аминокислоты кислотного радикала и аминогруппы.

Углеводороды, образующиеся при таком расщеплении, также обладают неприятным запахом. При этих процессах из триптофана образуется индол и скатол.

Оба эти вещества обладают резким, неприятным запахом, характерным для экскрементов.

В результате декарбоксилирования аминокислот, которое происходит при бактериальном разложении, получаются соответствующие амины. К ним можно отнести:

Метиламин (CH 3 Nf —b ) - самый прочный органический амин, образующийся из глицина. Он содержится в гниющей рыбе, селедочных ассолах, в испорченных дрожжах, консервах и является причиной рыбного запаха. Диметиламин образуется при распаде солода. Триметиламин встречается в гниющих дрожжах, муке и представляет собой жидкость, резко пахнущую рыбой.

Этиламин (CH 3CH 2NH 2) образуется из аланина и был выделен из гниющей муки.

Фенилэтиламин (С 6 Н 5 СН 2 CH NH 2) образуется из фенилаланина находится в гниющем мясе. Путресцит (NH 2 СН 2 СН 2 СН 1 CH 2 NH 2) образуется из орнитина, к последний является продуктом расщепления аргинина. Был найден, как и кадаверин, в гниющем мясе, а затем в пивных дрожжах, в авто- лизатах белых грибов, в спорынье, в свежем мухоморе.

Кадаверин - производное лизина. Был выделен из гниющего мяса.

Тирамин (ОНС 6 Н 4 СН 2 CH 2 NH 2) образуется из тирозина. Был выделен из гниющего мяса.

Гистамин (C 3H 3N 2 — С 2 Н 4 NH 2) обра&уется из гистидина, является действующим веществом эрготина, образующегося при развитии грибка Claviceps purpurea . Способностью образования гистамина из гистидина обладают многие бактерии, в том числе кишечная палочка и другие микроорганизмы, присутствующие в кишечнике.

Многие из органических аминов называются биогенными аминами и ^обладают токсическим действием при введении их в организм в значительных количествах. Однако в слабо испорченных продуктах, еще могущих быть использованными в пищу, при недостаточной требовательности к свежести, они могут находиться лишь в столь ничтожных количествах, что не оказывают практически токсического действия. Ряд органических оснований, образующихся при гниении, получил название птомаинов - животных, трупных алкалоидов, благодаря их некоторому сходству с токсическим действием растительных алкалоидов. В настоящее время их роль при пищевых отравлениях отрицается большинством исследователей.