Занятие № 10 превращение микроорганизмами соединений углерода

Цель: Изучить особенности различных видов брожения и морфологию их возбудителей.

Задачи:

1. Изучить механизм протекания спиртового брожения и морфологию его возбудителей.

2. Изучить механизм протекания и виды молочнокислого брожения, морфологию его возбудителей.

3. Изучить особенности преобразования спирта в уксусную кислоту и морфологию уксуснокислых бактерий.

4. Изучить механизм протекания маслянокислого брожения и морфологию его возбудителей.

Материалы и оборудование. Рассол, кефир, пекарские дрожжи, пиво, среда для культивирования маслянокислых бактерий, оборудование для окрашивания препаратов, микроскопы.

Основные понятия. Спиртовое брожение, эффект Пастера, гомоферментативное молочнокислое брожение, гетероферментативное молочнокислое брожение.

Ход работы

Задание № 1. Изучить микроорганизмы, участвующие в спиртовом брожении, сделать рисунок. В колбу на 250 мл наливают 50 мл 20%-ного рас­твора сахарозы и около 1 г дрожжей, разведенных в 10 мл раствора сахарозы (20%). Закрывают и поддержи­вают температуру около 35-40°С в течение нескольких дней.

Микроскопирование. Боль­шинство видов культурных дрожжей, используемых на практике, принадлежат к роду Saccharomyces (Saccharomices cerevisiae, рис. № 1, 2 приложения) и Schizosaccharomyces. Эти дрожжи отлича­ются от диких тем, что способны выдерживать большие кон­центрации сахара (до 70%) и спирта (до 14%), развиваются при рН 4-6, образуют меньше побочных продук­тов брожения.

Задание № 2. Изучить микроорганизмы, участвующие в молочнокислом брожении, сделать рисунок. Для ознакомления с бактериями молочнокислого брожения (гомоферментативное брожение) можно воспользоваться готовыми молочнокислыми продукта­ми (простокваша, ацидофилин, кефир) и рассолом (гетероферментативное брожение). Указанные продукты наносят петлей на предметное стекло и делают тонкий мазок. Окрашивают в течение 3-5 мин водным раствором метиленового синего.

Микроскопирование. В молочнокислых продуктах наиболее часто встречаются следующие возбудители гомоферментативного брожения – Streptococcus lactis (рис. № 9 приложения), имеющие вид овальных кокков диаметром 0,5-1,0 мкм, располагаются в культуре попарно (диплококки) или короткими цепочками (стрепто­кокки), реже одиночными клетками; Lactobacillus bulgaricus (рис. № 9 приложения) – крупная палочка (длиной 4-5 мкм), неподвиж­ная, грамположительная, располагается в виде отдельных кле­ток и коротких цепочек, оптимальная температура развития 40-45°С; Lactobacillus acidophilus – по морфологии близка к болгарской, но имеет другой температурный оптимум развития – 37°С.

Среди возбудителей гетероферментативного брожения обычны Lactobacillus brevis, Lac­tobacillus brassicae, Leuconostoc mesenteroides и др. (микрофлора рассола). Белая или кремовая бархатистая мор­щинистая пленка на поверх­ности рассола или на кефире говорит о присутствии Geotrichum candidum (Oidium lactis) (рис. № 9 приложения) – молочная плесень, которая всегда сопутствует молочнокислому брожению.

Задание № 3. Изучить микроорганизмы, участвующие в превращении спирта в уксусную кислоту, сделать рисунок. В конические колбы наливают тонкий слой пива (0,5-1,0 см). Колбы закрывают ватны­ми пробками и ставят в термо­стат при температуре 30°С. Через 5-7 суток описывают характер образовавшихся пленок, микроскопируют окрашенные мазки.

Микроскопирование. Уксуснокислые бактерии объединены в род Acetobacter, ти­повой вид Acetobacter aceti (рис. № 9 приложения) представлен слабо подвижными па­лочковидными эллиптическими клетками шириной 0,6-0,8 длиной 1,0-3,0 мкм, одиночными, в парах или цепочках. Нередко образует инволю­ционные формы в виде раздутых, разветвленных или нитевид­ных образований. Уксуснокислые бактерии легко вы­деляются из пива.

Задание № 4. Изучить микроорганизмы, участвующие в маслянокислом брожении. Неочищенный картофель нарезают ломтиками, заполняют ими пробирку на 1/3 объема, добавляют щепотку мела и заполняют водой до края. Пробирки ставят на водяную баню при температу­ре 80°С на 10-15 мин. Затем пробирки закрывают пробками и переносят в термостат с температурой 25⁰С. Через 2-3 дня в жидкости обнаруживают бактерии маслянокислого брожения.

Микроскопирование. На фиксированных препаратах обнаруживаются Cl. рasteurianum, Cl. butiricum (рис. № 1, 10 приложения) – подвижные па­лочки с закругленными концами, одиночные и парные. В ста­рых культурах у одного из концов клетки обнаруживают спо­ру.

Контрольные вопросы

1. Спиртовое брожение.

2. Дрожжи. Форма, строение, размножение и классификация.

3. Окисление этилового спирта в уксусную кислоту.

4. Химизм и возбудители молочнокислого брожения (гомоферментативный тип).

5. Химизм и возбудители молочнокислого брожения (гетероферментативный тип).

6. Маслянокислое и ацетобутиловое брожение.

7. Маслянокислое брожение пектиновых веществ.

8. Анаэробное разложение клетчатки.

9. Окисление микроорганизмами клетчатки.

10. Заполнить таблицу № 9 «Характеристика процессов брожения».

Таблица № 9. Характеристика процессов превращения углерода (процессы брожения и окисления соединений, не содержащих азот)

Виды брожения/окисления	Условия	Возбудители	Субстраты	Продукты	Схема
Спиртовое брожение
Молочнокислое (гомоферментативное) брожение
Молочнокислое (гетероферментативное) брожение
Окисление спирта в уксусную кислоту
Маслянокислое брожение
Брожение пектиновых веществ
Брожение целлюлозы
Окисление клетчатки

Вопросы для самостоятельного изучения

1. Способы питания и поступления в клетку питательных веществ.

2. Пищевые потребности микроорганизмов.

3. Типы питания микроорганизмов.

4. Метаболизм микроорганизмов. Брожение, дыхание, фотосинтез.