Контрольная работа по "Микробиологии"

   Пропионовокислые  бактерии – это небольшие,  неподвижные палочки, слегка искривленные, не образующие спор, грамположительные,  факультативные анаэробы. Они не встречаются в почве или водоемах. Они обитают в основном в кишечном тракте жвачных животных, а также в молоке. Единственным источником энергии для них является процесс сбраживания разнообразных веществ – моносахаридов. В суммарном виде пропионовокислое брожение выглядит следующим образом: 

3С₆Н₁₂О₆   ----    4СН₃СН₂СООН  +   2СН₃СООН  +

глюкоза         пропионовая кислота   уксусная к-та

+ 2СО₂ + 2Н₂О + Энергия, 

3СН₃СНОНСООН ---- 2СН₃СН₂СООН + СН₃СООН +

                      молочная кислота

+ СО₂ + Н₂О + Энергия. 

Маслянокислое брожение.

   Этот  вид брожения применяют для  производства масляной кислоты,  которая широко используется в промышленности.

   Масляная  кислота представляет собой бесцветную  жидкость с неприятных резким  запахом пота. Эфиры масляной кислоты отличаются приятным ароматом, например, метиловый эфир имеет яблочный запах, этиловый – грушевый, амиловый эфир – ананасовый. Их используют как ароматические вещества в кондитерской и парфюмерной промышленности, а также при изготовлении фруктовых напитков.

   Процесс  маслянокислого брожения был  открыт Л.Пастером в 1861 г. На  его примере была установлена  возможность жизни бактерий в  бескислородных условиях. Оно вызывается  строгими анаэробами, относящимися  к роду Clostridium. Для них молекулярный кислород – яд. Единственным источником энергии для маслянокислых бактерий является процесс брожения. Суммарное уравнение брожения имеет вид: 

3С₆Н₁₂О₆   ----    СН₃ СН₂ СН₂ СООН   +   2С₂  +

                           глюкоза                масляная кислота

+  2Н₂ + 63 кДж. 

   Кроме  масляной кислоты образуются  также уксусная, пропионовая, валериановая, капроновая, янтарная, муравьиная и  другие кислоты, этиловый, бутиловый,  амиловый, пропиловый спирты. В щелочной  среде преобладает выход бутилового спирта и ацетона, что имеет большое промышленное значение.

   Маслянокислые  бактерии представляют собой  подвижные, довольно крупные палочки.  Они образуют споры, которые  располагаются центрально или  ближе к одному из концов  клетки, придавая ей форму веретена или теннисной ракетки. Споры довольно термоустойчивы, выдерживают кипячение в течение нескольких минут. Характерной особенностью этих бактерий является наличие в клетках крахмалоподобного полисахарида гранулезы (в виде зернышек – гранул), окрашивающегося от йода в синеватый или коричневато-фиолетовый цвет.

   Маслянокислые  бактерии могут вызывать массовую  гибель картофеля и овощей, вспучивание  сыров, порчу коныервов (бомбаж), прогоркание молока, увлажнение  муки и других продуктов, чем  наносят ущерб народному хозяйству. Они вызывают порчу квашеных овощей; образующаяся при этом масляная кислота придает продукту острый прогорклый вкус, резкий и неприятный запах.

   В производствах,  основанных на жизнедеятельности  дрожжей, маслянокислые бактерии  являются вредителями, так как масляная кислота отравляет дрожжи. Борьба с ними затруднительна из-за высокой устойчивости спор.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Роль  микроорганизмов  в очистке окружающей среды от загрязнений.

   Микроорганизмы  могут осуществлять разрушение и обезвреживание целого ряда загрязнений воды  и почвы.

   Примером  значимости микроорганизмов могут  служить биологические методы  очистки сточных вод. Перед  спуском в открытые водоемы  сточные воды должны подвергаться  очистке. Степень очистки зависит от количества и химического состава вод, а также характера водоема, в который они могут быть спущены.

   Биологические  методы очистки делятся на  аэробные и анаэробные. Эти методы  очистки основаны на использовании  биохимической деятельности аэробных  и анаэробных микроорганизмов – их способности перерабатывать органические и минеральные вещества в процессах конструктивного и энергетического объемов клетки.

   Аэробная  биологическая очистка проводится  в естественных и искусственных  условиях.

   В естественных условиях очистка сточных вод осуществляется путем их фильтрации через слои почвы на специальных земельных участках, называемых полями фильтрации и полями орошения, а также в биологических (очистных) прудах.

   Почвенные микроорганизмы окисляют органические вещества просачивающейся воды, превращая их в неорганические соединения, т.е минерализуя их, очищают воду. Помимо органических соединений в почве задерживается до 99% находившихся в сточной воде бактерий. Прошедшая через почву сточная вода поступает в сборные дренажные трубы, по которым отводится в открытый водоем.

   Поля  орошения отличаются от полей  фильтрации тем, что одни и  те же земельные участки используются  одновременно для очистки сточных вод и для выращивания сельскохозяйственных культур (трав, овощей, плодовых деревьев и др.). На полях орошения очищается значительно меньше сточной воды, чем на полях фильтрации, но зато используются растениями ценные вещества, получающиеся при минерализации органических веществ сточной жидкости.

   Биологические  пруды – это искусственные  последовательно соединенные водоемы,  в которые отводится сточная  разбавленная вода. Очистка воды  в них сходна с процессами  естественного самоочищения водоемов.

   В месте спуска сточных вод, которые содержат загрязнения, развивается множество сапрофитных микроорганизмов (до нескольких миллионов в 1см³ воды) и в воде активно протекают вызываемые ими процессы гниения и брожения. По мере минерализации органических веществ уменьшается и количество сапрофитных бактерий, число их составляет 10⁵ – 10⁴ в 1см³ воды. В загрязненной зоне водоема начинают развиваться и другие водные организмы (простейшие, коловратки, водоросли и др.).

   Сапрофитные  бактерии отмирают в результате  недостатка пищи, под воздействием выделяемых некоторыми водорослями антибиотических веществ. Коловратки и простейшие поедают бактерии, лизируются они и бактериофагом. Число сапрофитных бактерий снижается до 10² – 10¹ клеток в 1см³ воды.

   Кроме естественной используется очистка сточных вод в искусственных условиях на специальных очистных сооружениях – биологических фильтрах и в аэротенках. Биологической очистке предшествует механическая.

   Биологические  фильтры (биофильтры) представляют  собой резервуары, заполненные крупнозернистым материалом (шлаком, щебнем или пластмассовыми пористыми блоками). Через толщу этого загрузочного материала фильтруют сточную воду. Подача воздуха (аэрация) в биофильтры может быть естественной и искусственной (принудительной), когда воздух продувается через толщу загрузки вентиляторами. Такие биофильтры называют аэрофильтрами. На поверхности загрузочного материала обильно развиваются разнообразные организмы (микроорганизмы, простейшие и др.), образуя более или менее мощную пленку, называемую биологической.

   Процесс  очистки сточной воды под влиянием  микроорганизмов биологической  пленки состоит из двух фаз.  Сначала окисляются углеродсодержание  органические вещества и идет  аммонификация азотсодержащих органических  веществ. После окисления главной массы органических веществ окислению подвергают образовавшиеся аммиачные соли, которые переходят в соли азотистой и азотной кислот (процесс нитрификации). Первая фаза протекает главным образом в самых поверхностях слоях загрузочного материала, вторая – в более глубоких его слоях.

   Аэротенки представляют собой бассейны, в которые вместе с отстоянной сточной водой вводят определенное количество так называемого активного ила (в виде хлопьев), основная масса которого состоит из различных микроорганизмов. Смесь сточной воды с илом, протекая через аэротенк, подвергается активной аэрации. Поступающий в аэротенк воздух – источник кислорода – поддерживает ил во взвешенном состоянии и осуществляет энергичное перемешивание жидкости, что способствует постоянному и быстрому контакту организмов активного ила с питательными веществами сточной воды и кислородом.

   В аэротенках  происходит такой же процесс,  как и в биофильтрах, - последовательное  биохимическое окисление органических  веществ сточной жидкости. Качественный состав микронаселения биопленки и активного ила может служить индикатором работы очистного сооружения.

   После  прохождения через биофильтр  и аэротенк вода поступает  в отстойники для освобождения  от биопленки и акливного ила,  а затем сбрасывается в водоем. Иногда вода перед выпуском дезинфицируется хлором или хлорной известью.

   Анаэробная биологическая  очистка. В процессе очистки сточных вод накапливается большое количество осадков, содержащих много органических веществ, микроорганизмов, в том числе и патогенных. Обработка и обезвреживание осадков проводится в метантенках, септиктенках и двухъярусных отстойниках.

   Независимо  от типа очистного сооружения  в них происходят разнообразные  микробиологические процессы. Сложные  органические соединения осадка (белки, жиры, клетчатка и др.)  в результате брожения и гниения превращаются в жирные кислоты, спирты и газообразные продукты (углекислый газ, аммиак, метан, водород). Среди газообразных продуктов 60 – 65% составляет метан, который может быть использован как горючий газ. Сброженный осадок обезвоживают, сушат и вывозят на сельскохозяйственные поля в качестве удобрения, а брикетированном виде он может быть использован и как топливо.

   Аналогичные  процессы, осуществляемые микроорганизмами, протекают и при естественном самоочищении от загрязнений природных водоемов и почвы.

   Одним  из путей предотвращения загрязнения  окружающей среды является утилизация  отходов промышленности на основе  биотехнологии, с помощью штаммов  промышленных микроорганизмов. Например, в настоящее время известны способы получение с использованием микроорганизмов различных продуктов из молочной сыворотки (отхода пищевой промышленности), превосходящих по своей пищевой и биологической ценности затраченное сырье. Получены заменители растительных масел из плодово-ягодных выжимок с помощью дрожжей-липидообразователей.

   С появлением  в нашей стране гидролизного  производства отхода после брожения  и отделения спирта стали использовать  для выращивания кормовых дрожжей.

   Разработаны  и внедряются процессы культивирования дрожжей и бактерий, потребляющих в качестве субстрата метанол, этанол, метан, отходы органического синтеза или селективно извлекающих алканы непосредственно из дизельной фракции прямой перегонки нефти. Исследования в этой области продолжаются.      

4. Пищевые заболевания микробной  природы: инфекции и  интоксикации. Характеристика возбудителей, пути передачи, профилактика.

   Заболевания,  возникающие в связи с употреблением  пищевых продуктов, инфицированных токсигенными микроорганизмами, называются пищевыми.

   Загрязнения  пищевых продуктов этими микробами  может происходить через руки  персонала пищевых производств,  предприятий торговли и общественного  питания, а также через бацилло-, бактерио- и вирусоносителей, работающих в этих сферах; через воздух производственных помещений, через воду, не отвечающую санитарным требованиям, и полученный из нее лед, соприкасающимися с продуктами при хранении; через грязную тару. Плоды, овощи и ягоды загрязняются при выращивании их на почве, удобряемой фекалиями. Мясо и молоко могут быть заражены токсигенной микрофлорой, если они получены от больных животных.

   Пищевые  заболевания по происхождению  и симптомам болезни принято  делить на несколько групп:

   Пищевые инфекции – к ним относят заразные заболевания, при которых пищевые продукты являются лишь передатчиками токсигенных микробов, в них они не размножаются, но могут длительное время сохранять жизнеспособность и вирулентность (табл.1).