Особенности маслянокислого брожения

Содержание

 

Введение

1. Особенности маслянокислого брожения

1.1. Механизм маслянокислого брожения

1.2. Бактерии, участвующие в маслянокислом брожении

1.3. Распространение маслянокислых бактерий

2. Объекты и методы исследования

3. Результаты исследования

Выводы

Список литературы

Введение

 

Маслянокислое брожение представляет собой процесс анаэробного разложения углеводов, пептонов, белков, жиров с образованием различных кислот, в том числе и масляной. Маслянокислые бактерии, осуществляющие данный процесс, играют главную роль в порче различных пищевых продуктов (сыра, сливочного масла, вина, уксуса). Основная роль масляной кислоты – это ее использование в промышленности с целью получения ацетона и бутанола при ацетонобутиловом брожении. Маслянокислое брожение используют также для получения масляной кислоты из крахмала. Масляную кислоту применяют в парфюмерии, она используется при мочке льна (Алешукина,2003).

Развиваясь в питательном субстрате, микроорганизмы вызывают сложные изменения органических веществ, в первую очередь углеводов. Превращения углеводов и некоторых других органических веществ в новые соединения посредством микроорганизмов называются брожениями (Родина,1963).

Целью настоящей работы явилось выделение из почвы маслянокислых бактерий – продуцентов масляной кислоты.

В задачи данного исследования входило:

1. Выделение маслянокислых бактерий садовой городской почвы г. Астрахани и изучение их морфологических свойств.

2. Выделение маслянокислых бактерий из модельной экосистемы и сравнение микробиологического состава садовой почвы, и почвы, изъятой из модельной системы при моделировании подтопления территорий в связи с поднятием уровня Каспийского моря.

Особенности маслянокислого брожения

Глава 2

Модельные микроэкосистемы

 

Небольшие автономные «миры» или микрокосмы, в бутылях или других сосудах могут имитировать в миниатюре природу различных экосистем. Эти небольшие «миры» можно рассматривать как Микроэкосистемы. Создание небольших, полностью закрытых систем, нуждающихся в лишь одной световой энергии (своеобразные миниатюрные биосферы), - очень сложная задача. Экспериментальные микрокосмы обычно варьируют от частично закрытых систем, в которых происходит газообмен с атмосферой, но не происходит обмена биогенными элементами и организмами, до полностью закрытых систем, включающих сообщества организмов, содержащихся в различных хемостатах и турбидостатах с регулируемым притоком и оттоком биогенных элементов и организмов. В хорошо смоделированных микрокосмах можно наблюдать многие или даже почти все основные функции и трофические структуры природной экосистемы, однако в силу необходимости разнообразие и размеры компонентов таких микрокосмов крайне невелики. Преимущества микроэкосистем для исследователя заключаются в том, что они имеют четкие границы, легко воспроизводимы и удобны для экспериментов. Не следует, однако, думать, что микрокосмы представляют собой копии той или иной конкурентной экосистемы, это всего лишь живые работающие модели (упрощения) природы.

Можно выделить два типа биологических микрокосмов:1) микроэкосистемы, взятые непосредственно из природы путем множественного засева культуральной среды пробами из различных природных местообитаний, и 2) системы, созданные путем сочетания видов, выращенных в «чистых» или аксенических, культурах (свободных от других организмов), пока не получится желаемая комбинация. Системы первого типа – это, в сущности, «демонтированная» или «упрощенная» природа, сведенная к тем микроорганизмам, которые могут длительное время поддерживаться и функционировать в условиях выбранного экспериментатором сосуда, культуральной среды, освещенности и температуры. Такие системы, следовательно, обычно имитируют какие – то определенные природные ситуации. Одна из проблем, возникающая при работе с такими производными экосистемами, состоит в том, что трудно определить их точный видовой состав, особенно состав бактерий (den et al, 1969). Начало использованию в экологии производных или «множественных» систем положили работы Г. Одума и его учеников (H. Odum, Hoskins, 1957; Beyers, 1963).

При втором подходе путем подбора первоначально изолированных и тщательно изученных компонентов создается система с известным составом. Получаемые при этом культуры часто называют гнотобиотическими (этот термин обсуждается в работе Догерти (Dougherty, 1959)), поскольку здесь точно известен состав и даже то, присутствуют или отсутствуют бактерии. Гнотобиотические культуры прежде использовали главным образом для изучения питания, биохимии и других аспектов жизни отдельных видов и штаммов или для изучения взаимодействия двух видов. Однако в последнее время экологи начали экспериментировать с более сложными полиаксеническими культурами в поисках путей построения автономных экосистем (Nixon, 1969; Taub, 1969, 1974).

Эти два противоположных подхода к созданию лабораторных микроэкосистем параллельны двум давно существующим подходам (холистическому и мерологическому) экологов к изучению озер и других больших систем, существующих в природе.

Существует широко распространенное заблуждение относительно «равновесия» в аквариуме с рыбами. Вполне возможно достигнуть некоторого приблизительного равновесия газового и пищевого режима при условии, что в нем мало рыб, а воды и растений много. Еще в 1851 г. Дж. Уорингтон «установил это удивительное и восхитительное равновесие между животным и растительным царствами» в аквариуме объемом 12 галлонов (54,6 л), поселив в нем несколько золотых рыбок, улиток и большое количество валлиснерии (водное растение), а с ними и множество разнообразных микроорганизмов. Уорингтон правильно оценил не только взаимодействие рыб и растений, но и отметил значение детритоядных улиток «в разложении остатков растений и водорослевой слизи», в результате чего «то, что иначе могло бы действовать как ядовитое начало, превращается в плодородную среду для роста растений». Большинство попыток любителей добиваться равновесия в аквариуме терпит неудачу из-за того, что для наличного количества ресурсов в аквариум помещают слишком много рыб (диагноз: элементарный случай перенаселения). Для полного самообеспечения одной рыбе среднего размера требуется много кубических метров воды и организмов, служащих пищей. Поскольку аквариум обычно держат дома, на работе или в школе ради «наблюдения за рыбами», помещая большое число рыб в малом пространстве, необходимо дополнительное питание, аэрация и периодическая очистка аквариума (Одум, 1986).

В данной работе была проведена постановка двух модельных микроэкосистем. В одной системе исследовалось влияние микрофлоры реки Кривая Болда на микробиологический состав садовой почвы. Во второй микроэкосистеме наблюдалось влияние микрофлоры озера Баскунчак на микробиологический состав садовой почвы.

Для постановки модельных микроэкосистем на дно двух высоких цилиндров V = 500 см³ помещалось 100 г. исследуемой почвы и заливалось 1000мл. воды в первом случае взятой из реки Кривая Болда, а во втором – из озера Баскунчак. В том виде экосистемы оставляли на открытом воздухе на 3 недели. По прошествии этого времени со дна цилиндра забирают небольшое количество почвы, просушивают ее на воздухе, затем взвешивают в количестве 1г, которую помещали в пробирку с 10 г. стерильной воды. Производили ряд последовательных разведений:10^-1 -10^-7. Из каждого разведения брали по 1 мл и помещали в высокие стерильные пробирки методом глубинного посева. В полученную культуральную жидкость заливают жидкую среду Виноградского до 3/4 объема.

Данные экосистемы исследовались также на среде Имшенецкого, при этом среда в высокой пробирке, предварительно простерилизованная засевается комочком почвы и помещается в термостат.

Необходимость изучения маслянокислых бактерий в водоемах была очевидной. Обследование разнотипных водоемов с широким спектром гидролого-гидрохимических и продукционных характеристик позволило впервые выявить экологические особенности распределения отдельных видов маслянокислых бактерий. Главными факторами, обуславливающими преимущественное развитие тех или иных бактерий в отложениях, являются концентрация, состав и доступность С_орг - соединений, отражающие трофический статус водоемов.C pasteurianum, сбраживающий простые сахара, доминирует вилах евтрофных озер донных отложений полисапробных зон с максимальным содержанием легкогидролизуемых соединений. C. butyricum и C. felsineum, ферментирующие различные полисахариды, преобладают в мезотрофных озерах и водохранилищах

, грунты которых формируются под влиянием аллохтонного стока и прибрежной растительности. C. acetobutyricum, обладающий способностью усваивать не только углеводы и аминокислоты, но также лигнино – гумусовые соединения, достигает максимума донных отложениях ацидных хтониоевтрофных озер. Таким образом, полученные на обширном материале новые для водной микробиологии сведения неоспоримо свидетельствуют о геохимической значимости маслянокислых бактерий, которые являются важнейшим звеном бактериальных сообществ донных отложений внутренних водоемов разного типа (Дзюбан, 2005).

Выводы

1. Из садовой городской почвы, отобранной в парковой зоне АГТУ г. Астрахани, были выделены различные бактерии, осуществляющие маслянокислое брожение. Изучены культуральные и морфологические свойства маслянокислых бактерий, причем на среде Виноградского, среде Имшенецкого и на картофельной среде были выделены различные рода бактерий, являющиеся анаэробными и принадлежащие к разным систематическим группам.

2. При выделении маслянокислых бактерий из данной почвы обнаружили, что качественный состав бактерий в садовой городской почве и в почве, задействованной в экосистеме, различен. Так, для почвы характерны бактерии родов Clostridium и Bacillus. Для почвы, задействованной в экосистеме реки Кривая Болда характерны бактерии рода Clostridium. Для почвы экосистемы озера Баскунчак кроме бактерий рода Clostridium встречаются бактерии рода Bacillus.

Анализируя бактериологический состав почвы экосистем можно сделать вывод, что в данных экосистемах анаэробные условия, созданные при помощи воды, способствовали более интенсивному развитию маслянокислых бактерий, чем в почве. Это можно объяснить частично аэробными условиями открытой почвы, в то время как под слоем воды создаются полностью анаэробные условия. Таким образом, подтопление территории дало более интенсивное развитие маслянокислых бактерий.

Исходя из того, что в системе озера Баскунчак был отмечено большее видовое разнообразие, можно заключить, что повышенная соленость данного водоема положительно действует на активность процессов маслянокислого брожения.

Полученные результаты позволяют получить картину тех изменений, которые произошли бы в почве в результате подтопления из- за повышения уровня Каспийского моря.

Список используемой литературы

1. Алешукина А.В. Медицинская микробиология. Ростов - на – Дону, «Феникс», 2003.-472 с.

2. Беркли Р., Э. Бок, Д. Бун и др.; Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли и С. Уильямса. Пер. с англ. Г.А. Заварзина. Определитель бактерий Берджи -9- е изд.- Москва, Мир, 1997.-432 с.

3. Богданов В.М., Баширова Р. С., Кирова К. А., Корнеев И.П., Кострова Е.И., Петржиковская Л.М., Панкратов А.Я., Свитыч К.А. Техническая микробиология пищевых продуктов. Издательство пищевая промышленность. Москва, 1968.- 743 с.

4. Градова Н.Б., Бабусенко Е.С., Горнова И.Б., Гусарова Н.А. Лабораторный практикум по общей микробиологии. Москва, Дели принт, 2001.-144 с.

5. Емцев В.Т., Мишустин Е.Н.. Микробиология 6-е издание, исправленное. Дрофа, Москва, 2006. - 444 с.

6. Журнал «Микробиология» том 74 №1, А.Н. Дзюбан, 2005, 119 -125 с.

7. Одум Ю. Экология: В 2 – х. томах, том 2 / Пер. С англ. Ю.М. Фролова; Под ред. Акад. Соколова - М.: Мир, 1986. – 376 с.

8. Родина А.Г. Методы водной микробиологии/Практическое руководство. Москва; Наука, 1965. – 363 с.

9. Руководство к практическим занятиям по микробиологии/Учебное пособие. Под ред. Н.С. Егорова – Москва, МГУ, 1995.-224 с.

10. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. Москва, агропромиздат, 1987.-238 с.

Содержание

 

Введение

1. Особенности маслянокислого брожения

1.1. Механизм маслянокислого брожения

1.2. Бактерии, участвующие в маслянокислом брожении

1.3. Распространение маслянокислых бактерий

2. Объекты и методы исследования

3. Результаты исследования

Выводы

Список литературы

Введение

 

Маслянокислое брожение представляет собой процесс анаэробного разложения углеводов, пептонов, белков, жиров с образованием различных кислот, в том числе и масляной. Маслянокислые бактерии, осуществляющие данный процесс, играют главную роль в порче различных пищевых продуктов (сыра, сливочного масла, вина, уксуса). Основная роль масляной кислоты – это ее использование в промышленности с целью получения ацетона и бутанола при ацетонобутиловом брожении. Маслянокислое брожение используют также для получения масляной кислоты из крахмала. Масляную кислоту применяют в парфюмерии, она используется при мочке льна (Алешукина,2003).

Развиваясь в питательном субстрате, микроорганизмы вызывают сложные изменения органических веществ, в первую очередь углеводов. Превращения углеводов и некоторых других органических веществ в новые соединения посредством микроорганизмов называются брожениями (Родина,1963).

Целью настоящей работы явилось выделение из почвы маслянокислых бактерий – продуцентов масляной кислоты.

В задачи данного исследования входило:

1. Выделение маслянокислых бактерий садовой городской почвы г. Астрахани и изучение их морфологических свойств.

2. Выделение маслянокислых бактерий из модельной экосистемы и сравнение микробиологического состава садовой почвы, и почвы, изъятой из модельной системы при моделировании подтопления территорий в связи с поднятием уровня Каспийского моря.

Особенности маслянокислого брожения