Тема 4 найважливіші біохімічні процеси збудниками яких є мікроорганізми

План

4.1. Класифікація біохімічних процесів, що викликаються мікроорганізмами.

4.2. Процеси бродіння, їх види.

4.1. Класифікація біохімічних процесів, що викликаються мікроорганізмами

Здатність мікробів активно перетворювати різні сполуки в процесах дихання і харчування широко використовуються людиною для отримання цінних харчових продуктів. Завдяки цьому мікроорганізми можуть також бути винуватцями їх псування. На особливу увагу заслуговують процеси перетворення речовин під час дихальних процесів(в основному анаеробних)- типові бродіння.

Бродіння – анаеробний окисно-відновлювальний процес, що викликають як живі клітини мікроорганізмів, так і ферменти, що вони виділяють.

У 1857р. біологічна природа бродіння, яку викликають живі клітини мікроорганізмів, була доведена Луї Пастером. Пізніше(1897р.) Едуард Бухнер встановив, що бродіння має місце і у без клітинному середовищі-сік зруйнованих дріжджових клітин – біохімічним шляхом. За своє відкриття в 1907р. Він одержав Нобелівську премію з хімії.

На перших стадіях бродіння або окислення вуглеводів з’являється піровіноградна кислота (піруват), яка в залежності від умов, а також в анаеробних умовах піровіноградна кислота перетворюється до спирту, молочної, масляної кислоти та інших продуктів. В анаеробних умовах вона окислюється до оцтової, лимонної або іншої органічної кислоти, а при повному окисленні з’являються диоксид вуглецю і води. Таким чином, процес бродіння протікає в дві фази: 1) в початковій або загальній фазі, яка проходить в анаеробних умовах, глюкоза розщеплюється до піровіноградної кислоти; 2) кінцева фаза залежить від умов культивування та особливостей мікроорганізму при цьому утворюються різні продукти.

Перетворення органічних речовин супроводжується виділенням енергії, яка акумулюється в процесі фотосинтезу, що частково в виді тепла використовується мікробною клітиною або виділяється в навколишнє середовище. Між бродінням і диханням багато спільного, але при диханні окислення речовин іде до кінця – до утворення диоксиду вуглецю і води, в той час як продукти бродіння вміщують ще багато енергії.

4.2. Процеси бродіння, їх види

У залежності від переважного накопичення при бродінні тих чи інших продуктів розрізнюють спиртове, молочнокисле, пропіоновокисле, маслянокисле, оцтовокисле, лимоннокисле бродіння та таке інше.

Процеси бродіння протікають з використанням в основному вуглеводів( крохмалю, цукрів), але деколи вихідною сировиною можуть бути спирти, органічні кислоти і навіть білки.

Анаеробні процеси бродіння

Спиртове бродіння. Являє собою ряд послідовних окисно-відновних та інших біохімічних процесів, в результаті яких утворюються етиловий спирт (основний продукт), вуглекислий газ, інші речовини.

С6Н12О6→ 2С2Н5ОН+2СО2 (6)

Основний збудник спиртового бродіння – дріжджі. Вони ростуть в кислому середовищі при рН 4,0-4,5. В промисловості використовують культурні дріжджі. Застосування культурних дріжджів прискорює процеси бродіння, вино може бути одержано ліпшої якості та смаку, з меншою кількістю побічних продуктів.

Молочнокисле бродіння: гомоферментативне і гетероферментативне.

Збудники: типового молочнокислого бродіння (гомоферментативного бродіння) розщеплюють гексозу з утворенням двох молекул молочної кислоти:

Це є кінцевий продукт процесу, який з’являється з проміжних:

Збудниками нетипового молочнокислого бродіння (гетероферментативного бродіння) являються молочнокислі стрептококки. До них належать такі що крім молочної утворюють леткі кислоти, ароматичні речовини, диоксид вуглецю. Деякі з них мають здатність збражувати лимону кислоту.

Пропіоновокисле бродіння. Завдяки наявності специфічних ферментів, пропіоновокислі бактерії на відміну від попередніх , можуть розкладати крім цукрів, піровіноградну кислоту, глицерин, молочну кислоту:

Кінцевими продуктами пропіоновокислого бродіння являються пропіонова та оцтова кислота,а також диоксид вуглецю і вода,

Маслянокисле бродіння – складний біохімічний процес перетворення

Вуглеводів ,спиртів або різних кислот у масляну кислоту. В результаті маслянокислого бродіння утворюється масляна кислота, диоксид вуглецю, водень і виділяється енергія: