Вопрос 35. Разрушение микроорганизмами древесины, жиров и жирных кислот.

Разрушение древесины. Древесина состоит из клетчатки (50... 55 %), лигнина (18... 30 %), гемицеллюлозы (15 %) и некоторого количества смолистых и других веществ. Сухая древесина может длительно сохраняться без изменений, но во влажном состоянии она достаточно легко поражается различными грибами, преимущественно трутовыми, относящимися к базидиомицетам. Наиболее медленному биологическому разложению подвергается лигнин, который находится во вторичных слоях клеточной стенки. Лигнина образуется довольно много. В растениях лигнин представляет собой инертный конечный продукт, который уже не вовлекается в метаболизм; только микроорганизмы могут его разрушать, но гораздо медленнее, чем целлюлозу (клетчатку). Возбудители: Базидиомицеты, разрушающие древесину, можно подразделить на две группы: возбудители бурой гнили и возбудители белой гнили. Возбудители бурой гнили превращают древесину в красновато-коричневую массу; они разрушают главным образом целлюлозные и гемицеллюлозные компоненты древесины и не действуют на лигнин. Возбудители белой гнили разрушают древесину с образованием почти белой массы. Они действуют в первую очередь на лигнин и почти не затрагивают целлюлозу. К грибам, разрушающим лигнин, относятся Polystictus feracolor и др. К грибам, разрушительно действующим одновременно и на лигнин, и на целлюлозу, относится Pleurotus ostreatus. Разрушение древесины грибами происходит медленно. Возможно, что первичное воздействие при разрушении древесины осуществляют экзоферменты. Видимо, лигнин могут разрушать и бактерии, однако разложение его происходит так медленно, что представляется совершенно ничтожным в сравнении с другими метаболическими процессами бактерий. Ведутся поиски микроорганизмов, способных разлагать лигнин или хотя бы так изменять его, чтобы другие микроорганизмы могли его затем окислять. В складских помещениях заготовленная и обработанная древесина, используемая для построек, а также тара из древесины поражаются очень активным разрушителем древесины — грибом Serpula lacrymans, борьба с которым сводится к профилактическим мероприятиям и обработке древесины антисептиками.

Разложение жиров и жирных кислот. Естественные жиры и жирные масла растительного и животного происхождения представляют собой твердые и полутвердые (жиры) или жидкие (масла) триглицериновые смеси. Триглицериды представляют собой соединение глицерина эфирной связью с остатком либо одной какой-то кислоты, либо с остатками различных жирных кислот. Животные жиры, кроме жиров морских животных и молочного жира, состоят преимущественно из насыщенных высших жирных кислот: пальмитиновой и стеариновой, а растительные масла содержат преимущественно ненасыщенные жирные кислоты: масляную, линолевую, линоленовую. По сравнению со многими другими пищевыми продуктами чистые жиры и масла значительнее подвержены порче в результате химических превращений, чем в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Это связано, во-первых, с тем, что микроорганизмы содержат недостаточное количество ферментов, расщепляющих жиры, по сравнению с системами ферментов для воздействия на углеводы и белки. Например, известно очень мало дрожжей, синтезирующих липазы. Во-вторых, в чистых жирах и маслах отсутствует вода, жизненно необходимая микроорганизмам, мало и минеральных питательных веществ. Несмотря на это, в свином жире, содержащем всего 0,3 % воды, встречаются липофильные бактерии, образующие липазы, микрококки и споры Asp. niger. Порча жиров ускоряется многими факторами: светом, кислородом, влажностью и др. В процессах ферментативного расщепления жиров могут участвовать не только микроорганизмы, разрушающие жиры, но и ферменты, содержащиеся в самих пищевых продуктах. Испорченные жиры и масла называют прогорклыми. Из-за неприятного вкуса и запаха они непригодны для питания людей. Прогорклость жира вызывается прежде всего окислительными и гидролитическими процессами, которые чаще всего протекают одновременно. Главной причиной прогорклости пищевых продуктов, содержащих жиры, является окисление ненасыщенных жирных кислот под действием липоксигеназ, что ведет к образованию альдегидов и кетонов. Распространенная кислотная прогорклость жиров и масел происходит из-за гидролитического расщепления триглицеридов с освобождением жирных кислот. Низкомолекулярные жирные кислоты, например масляная кислота, содержащаяся в большом количестве в маслах, является дурнопахнущей водорастворимой жидкостью с острым (до жгучего) вкусом. Глицерин, накапливаемый в жирах при полном их ферментативном гидролизе микроорганизмами, хорошо используется и потребляется бактериями. Трудно расщепляемые жирные кислоты, освобождающиеся при разложении жира, переходят в субстрат, накапливаются и подвергаются дальнейшим превращениям. Жирные кислоты, имеющие среднюю длину цепей с 4... 12 атомами углерода, могут расщепляться бактериями и гифомицетами до метилкетонов, которые интенсивно воздействуют на органы чувств, так как они ответственны за неприятный вкус и запах прогорклых продуктов. Метилкетоны могут превращаться с помощью редуктаз грибов во вторичные спирты. Витамин Е и другие антиоксиданты могут препятствовать окислению жиров. Порча фосфатидсодержащих пищевых продуктов происходит в результате гидролиза с образованием 3-метиламина N(CH3)3, из которого путем окисления получается окись 3-метиламина, придающая характерный привкус рыбе. В прогорклых жирах и маслах встречаются и другие вещества: моно- и диглицериды, окси- и гидрооксижирные кислоты, вторичные спирты и лактоны. Прогорклость воспринимается органами чувств человека как весьма неприятное свойство продукта. Даже незначительное содержание прогорклого жира может привести к невозможности потребления содержащих эти жиры пищевых продуктов. Например, прогорклое кокосовое масло, добавленное даже в очень малых количествах в выпекаемые изделия, отрицательно сказывается на вкусовых качествах готового продукта. Некоторые разрушающие жиры микроорганизмы (кокки, споровые бактерии, гифомицеты) образуют желтые, красные или коричневые жирорастворимые пигменты (красящие вещества), которые путем диффузии попадают в пищевой продукт и вызывают нежелательное окрашивание его. Возбудителями процессов разложения жира и жирных кислот являются разные бактерии и плесневые грибы. Среди бактерий к возбудителям процессов разложения относятся роды Bacillus, I ' seudomonas, Micrococcus, Serratia, Proteus и Achromobacter. Все эти (бактерии кроме липаз синтезируют и другие ферменты, расщепляющие белки и углеводы, поэтому они встречаются во многих пищевых продуктах. Психрофильные роды Pseudomonas и Achromobacter являются причиной порчи пищевых продуктов, содержащих жиры. Из плесневых грибов значительной липолитической активностью обладают виды Oidium lactis, Cladosporium herbarum, Candida lipolitica, Aspergillus, Penicillium, Fusarium и др. Так как они менее требовательны к влажности, чем другие плесневые грибы, они играют большую роль при разрушении жиров и масел, а также пищевых продуктов с большим содержанием жиров, таких, как орехи, майонезы, хлебобулочные изделия, масличные семена и другие, нанося большой ущерб. Для повышения стойкости продукта к прогорканию, особенно при длительном хранении, используют холод. Для маргаринов разработаны специальные пастеризационные установки. В майонезы, которые особенно легко разрушаются бактериями, дрожжами и гифомицетами, допускается в ограниченном количестве добавление химических консервантов (бензойной кислоты и ее дериватов). Благоприятные условия создает герметичная упаковка, так как разрушающие жир микроорганизмы являются в основном аэробами. Разложение жиров микроорганизмами в природе (в почве, воде) происходит постоянно и имеет большое значение в общем круговороте веществ в природе.