Пищевая индустрия
Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили молочнокислые бактерии и дрожжи.
Механизм воздействия бактерий и дрожжей состоит в переработке молочного сахара в молочную кислоту, в результате чего нейтральный продукт превращается в молочнокислый.
К молочнокислым бактериям относят:
- лактобактерии – грамположительные микроаэрофилы отряда Lactobacillales, неспорообразующие кокки или палочковидные бактерии;
- бифидобактерии – спорообразующие термофильные аэробы рода Sporolactobacillus и Bacillus.
Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. Способность прокариотов оказывать влияние на продукты определяется их высокой ферментативной активностью и определяется выделяемыми ферментами.
В бродильной микрофлоре, помимо молочнокислых бактерий, присутствуют дрожжи, состоящие с бактериями в сложных симбиотических отношениях.
Подобная бродильная закваска с дрожжами используется в хлебопекарной промышленности, особенно при выпечке ржаных хлебов.
Одна из самых древних биотехнологий, используемых человеком, – производство сыров. Использование пропионовокислых бактерий при изготовлении твердых сычужных сыров позволяет получить продукт высокого качества с заданными свойствами.
Эти бактерии не обладают активностью к казеину, но имеют высокую липолитическую активность, в результате которой образуется ряд органических кислот:
- уксусная;
- изомасляная;
- масляная;
- изовалериановая;
- валериановая;
- и диацетил.
Состав продуктов метаболизма бактерий, который и определяет органолептические (вкусовые) свойства конечного продукта (сыра), зависит от штамма микроорганизмов.
Использование в технологической схеме пропионовокислых бактерий придает готовым сырам типичный для них цвет, вкус и аромат, обогащая продукт биологически активными веществами.
Кроме того, пропионовокислые бактерии обладают бактерицидными свойствами, являясь естественными консервантами казеина (молочный белок).
Если для крупных сыров пропионовокислые бактерии являются технологической необходимостью, то для мелких это нежелательная биофлора, наличие которой приводит к нарушению вкусовых характеристик.
Рост пропионовокислой микрофлоры в мелких сырах происходит только в случае нарушения технологических стандартов:
- понижении уровня соли;
- нарушении температурных условий при созревании.
Вопросы и задания
- Опиши участие бактерий в круговороте веществ.
- Какие продукты питания производят с помощью бактерий?
- Сравни стерилизацию с пастеризацией. Найди два различия.
- Сравни действие на организм человека полезных и вредных бактерий.
- Как избежать заражения бактериальными болезнями?
- Где обитают бактерии в человеческом организме? Что может а) увеличить, б) уменьшить их численность?
- Приведи примеры из повседневной жизни, как ты соприкасаешься с бактериями. Отметь благоприятное и вредное воздействие.
- Проанализируй, какие опасности ожидают человека, в теле которого погибло большая часть бактерий.
- Какие последствия нанесут природе и экономике мира, если с планеты исчезнут все бактерии?
- Сделай краткий обзор бактерии, вызывающей инфекционное заболевание (кто возбудитель болезни, как вредит человеку и т. д.), от которого людям поможет вакцинирование. Примеры смотри на http://www.vaktsiin.ee, http://www.tervisekaitse.ee.
Басқа іс-әрекеттер
Значение бактерий в природе и жизни человека. Материалы для урока в 6 классе
Бактерии, по данным ученых, — самые древние жители Земли. Они появились на планете в незапамятные времена и долгое время были единственными на ней. Их строение примитивно. Это одноклеточные организмы, многие из которых и сейчас сохраняют основные черты своих предков, заселивших Землю в давние времена. Значение бактерий в природе и жизни человека даже трудно объективно оценить.
Множество
Со времени изобретения первого мощного микроскопа (17 век), позволяющего рассмотреть этих мелких обитателей моря и суши, их было открыто множество. В науке они были выделены в отдельную группу, которая так и называется — «бактерии». Перед тем как говорить про значение бактерий в природе и жизни человека, несколько слов о них самих.
Немного о бактериях
Они могут иметь различную форму. Кокки – шарообразную, бациллы – палочковидную, вибрионы – как запятые, спириллы – спиралевидную, стрептококки – цепочка, стафилококки – грозди, диплококки — округлые парные. Все они способны передвигаться при помощи жгутиков или другими способами. Бактерии обнаруживаются везде: даже в каплях самой чистой воды, в почве, в воздухе, на камнях и поверхности кожи. Они также найдены внутри некоторых других организмов, например, у человека. Всего лишь в одном грамме чернозема могут проживать миллионы бактерий. Они неприхотливы и крайне жизнеспособны: выдерживают нагревание до 90 градусов, не гибнут при заморозке, поднимаются в атмосферу до 30 км, опускаются вглубь почвы на километры, живут в глубинах океана – настоящие хозяева нашей планеты!
Значение бактерий в природе и жизни человека
- Преобразование биомассы. Бактерии усердно перерабатывают и утилизируют погибшие организмы животных и растений. В результате они превращаются в удобрения и почвенные слои, поддерживая круговорот биоматериала в природе. К примеру, листья, опавшие с дерева осенью на землю, к следующему сезону будут превращены бактериями в качественный перегной, удобряющий почву, помогающий дереву питаться.
- Поглощение и фиксация азота. Только лишь этим организмам под силу ассимиляция азота. Специальные ферменты позволяют бактериям усваивать азот из атмосферы и соединять его с минералами, превращая в удобрения для растений.
- Производство кислорода. Скорее всего, без бактерий мы бы с вами задохнулись. Потому что львиную долю кислорода для земной атмосферы производят мириады этих маленьких существ. В этом, пожалуй, основное значение бактерий в природе и жизни человека.
- Производство кисломолочных продуктов. Без этих маленьких организмов не было бы кислого молока, а, значит, и йогуртов, кефира, сыров и других привычных нам продуктов.
- На ферме. А в сельском хозяйстве бактерии помогают фермеру бороться с вредителями и сорными растениями при помощи введения в почву бактериальных удобрений.
Значение бактерий в природе и жизни человека. Плюсы и минусы
Однако эти микроскопические организмы являются не только нашими помощниками. От них бывает и вред для природы и человека. Бактерии переносят некоторые опасные заболевания: например, холеру, туберкулез и многие другие. Они способны вызывать эпидемии, которые могут погубить человечество. Создано даже различное смертельное бактериологическое оружие, ныне запрещенное в мире. Поэтому человеку необходимо держать их под постоянным контролем.
Данные материалы могут быть использованы для урока «Значение бактерий в природе и жизни человека» (6 класс).
fb.ru>
Роль бактерий в природе: брожение пектиновых веществ
Клетки растительных организмов связываются друг с другом (цементируются) специальным веществом, которое называется пектин. Некоторые виды маслянокислых бактерий обладают способностью сбраживать это вещество, которое при нагревании превращая в студенистую массу (пектис). Эта особенность используется при замачивании растений, содержащих много волокон (лен, конопля).
Рис. 12. Существует несколько способов получения тресты. Самым распространённым является биологический способ, при котором связь волокнистой части с окружающими тканями разрушается под влиянием микроорганизмов. Процесс брожения пектиновых веществ лубяных растений называется мочкой, а вымоченная солома — трестой.
Значение бактерий в круговороте веществ в природе
Бактерии обладают отличными санитарными качествами, они удаляют грязь в сточных водах, расщепляют органические вещества, превращая их в безвредную неорганику. Уникальные цианобактерии, зародившиеся в первозданных морях и океанах 2 миллиарда лет назад, были способны к процессу фотосинтеза, они поставляли в окружающую среду молекулярный кислород, и таким образом сформировали атмосферу Земли и создали озоновый слой, защищающий нашу планету от пагубного влияния ультрафиолетовых лучей. Многие полезные ископаемые создавались на протяжении многих тысяч лет под воздействием воздуха, температуры, воды и бактерий на биомассу.
Бактерии наиболее распространенные организмы на Земле, они определяют верхнюю и нижнюю границу биосферы, проникают повсюду и отличаются большой выносливостью. Если бы бактерий не было, умершие животные и растения не перерабатывались бы дальше, а просто накапливались в огромных количествах, без них биологический круговорот станет невозможным, и вещества не смогут вновь возвращаться в природу.
Бактерии — важное звено в трофических цепях питания, они выступают в роли редуцентов, раскладывая остатки умерших животных и растений, тем самым очищая Землю. Многие бактерии играют в организме млекопитающих роль симбионтов и помогают им разложить клетчатку, которую те не в состоянии переварить
Процесс жизнедеятельности бактерий — источник витамина К и витаминов группы В, играющих важную роль в процессе нормального функционирования их организмов.
Значение бактерий в природе и жизни человека
***
В природе бактерии распространены чрезвычайно широко. Они населяют почву, выполняя роль разрушителей органического вещества – остатков погибших животных и растений. Преобразуя органические молекулы в неорганические, бактерии тем самым очищают поверхность планеты от гниющих остатков и возвращают химические элементы и биологический круговорот.
И в жизни человека роль бактерий огромна. Так, получение многих пищевых и технических продуктов невозможно без участия различных бродильных бактерий. В результате жизнедеятельности бактерий получают простоквашу, кефир, сыр, кумыс, а также ферменты, спирты, лимонную кислоту. Процессы квашения пищевых продуктов тоже связаны с бактериальной активностью.
Встречаются бактерии – симбионты (от лат. «сим» — вместе, «биос» — жизнь) , которые живут в организмах растений и животных и приносят им определенную пользу. Например, клубеньковые бактерии, поселяющиеся в корешках некоторых растений, способны усваивать газообразный азот из почвенного воздуха и таким образом снабжают эти растения азотом, необходимым для жизнедеятельности. Отмирая, растения обогащают почву соединениями азота, что было бы невозможно без участия таких бактерий.
Известны хищные бактерии, поедающие представителей других видов прокариот.
Велика и отрицательная роль бактерий. Различные виды бактерий вызывают порчу пищевых продуктов, выделяя в них продукты своего обмена, ядовитые для человека. Наиболее опасны патогенные (от греч. «патос» — болезнь и «генезис» — происхождение) бактерии – источник различных заболеваний человека и животных, таких, как воспаление легких, туберкулез, аппендицит, сальмонеллезы, чума, холера и др. Поражают бактерии и растения.
Бактерии населяют всю биосферу, едва ли можно найти такие ее участки, где была бы жизнь, но не было бы бактерий. Вместе с тем в условиях, которые определяются как экстремальные, нередко обитают только бактерии, например, пери экстремальных значениях температуры, солености, рН. Огромному разнообразию условий, представляемых биосферой бактериям, соответствует разнообразие их свойств и адаптаций. Обладая огромной численностью популяций и выработанными эволюцией механизмами изменчивости и диффузии генетических детерминаций, большинство бактериальных видов находится в состоянии постоянного адаптационного движения в соответствии с постоянно изменяющимися условиями среды, Буль то организмы или элементы неживой природы.
Не смотря на относительную простоту организации бактериальной клетки и ее незначительный объем, она обладает весьма сложными и совершенными механизмами молекулярных адаптаций, существование которых еще относительно недавно нельзя было даже предположить.
Важным фактором эволюции бактерий сейчас становится бурное развитие биотехнологий и генной инженерии. Исследование экологии промышленно важных микроорганизмов в условиях производств становится насущной необходимостью.
Рассматривая экологию бактерий, необходимо иметь в виду, что оня являются не только обитателями, но и создателями современной биосферы, а в настоящее время сами являются экологическим фактором практических для всех живых организмов, с которыми они взаимодействуют, как косвенно, через процессы круговорота элементов, так и непосредственно являясь симбионтами или паразитами.
Экология бактерий – бурно развивающаяся наука, ее прогресс определяется не только интенсивностью проведения специальных экологических исследований, но и успехами во всенх дуругих областях микробиологии, а аткже в соответствующих разделах генетики и молекулярной биологии.
Крайняя недостаточность имеющихся к настоящему времени знаний о практически неисчерпаемом разнообразии взаимодействии бактерий со средой и организмами несомненна. Это позволяет с уверенностью утверждать, что в скором будущем предстоят увлекательные открытия в области экологической микробиологии.
Использование бактерий в пищевой промышленности
Роль бактерий в жизни человека огромна. Широко применяются в пищевой промышленности молочнокислые бактерии:
- при производстве простокваши, сыров, сметаны и кефира;
- при сквашивании капусты и засолке огурцов, принимают участие в мочении яблок и мариновании овощей;
- они придают особый аромат винам;
- вырабатывают молочную кислоту, сквашивающую молоко. Это свойство используется для производства простокваши и сметаны;
- при приготовлении сыров и йогуртов в промышленных масштабах;
- в процессе засаливания молочная кислота служит консервантом.
К молочнокислым бактериям относятся молочные стрептококки, сливочные стрептококки, палочки болгарская, ацидофильная, зерновая термофильная и огуречная. Бактерии рода стрептококков и лактобацилл придают продуктам более густую консистенцию. В результате их жизнедеятельности улучшается качество сыров. Именно они придают сыру определенный сырный аромат.
Очистные сооружения
Человек использует большое количество воды для своих личных нужд, решая вопрос очистки сточных вод использованием септиков.
Эффективность работы очистных сооружений обеспечивают специальные бактерии, используемые в септиках.
Микроорганизмы, используемые в септиках, разлагают органические соединения любого происхождения, при очистке сточных вод они успешно уничтожают специфический запах.
По составу бактериальная флора септика представляет собой сочетание аэробной и анаэробной культур.
Анаэробные (бескислородные) микроорганизмы осуществляют первичную очистку воды, а аэробные бактерии доочищают и осветляют воду.
При использовании микроорганизмов для септика существуют определенные правила для очистки сточных вод:
- необходимо поддерживать определенный уровень микроорганизмов в септике;
- обязательным является наличие воды – без нее микроорганизмы погибнут;
- нельзя использовать для очистки агрессивные химические средства – они убьют микроорганизмы.
Роль бактерий в природе: фиксация азота
Значение бактерий в жизнедеятельности человека, животных, растений, грибов и бактерий огромно. Как известно, для нормального их существования необходим азот. Но усваивать азот в газообразном состоянии бактерии не могут. Оказывается, связывать азот и образовывать аммиак умеют сине-зеленые водоросли (Цианобактерии), свободноживущие азотофиксаторы и особые клубеньковые бактерии. Все эти полезные бактерии производят до 90% связанного азота и вовлекают до 180 млн. т. азота в азотный фонд почвы.
Клубеньковые бактерии прекрасно сожительствуют с бобовыми растениями и облепихой.
Такие растения, как люцерна, горох, люпин и другие бобовые имеют на своих корнях так называемые «квартиры» для клубеньковых бактерий. Эти растения высаживаются на истощенные почвы для обогащения их азотом.
Рис. 5. На фото клубеньковые бактерии на поверхности корневого волоска бобового растения.
Рис. 6. Фото корня бобового растения.
Рис. 7. На фото полезные бактерии — цианобактерии.
Задание. Размножение бактерий в молоке
В благоприятных условиях бактерии быстро размножаются, но через некоторое время их размножение тормозится или вовсе останавливается.
По типу размножения бактерий и их жизнедеятельности можно выделить четыре этапа.
Этапы жизнедеятельности бактерий
Что происходит в скисающем молоке?
- В молоке содержатся белки, жиры и сахар. Молочнокислые бактерии в первую очередь потребляют молочный сахар.
- Вкус и запах молоко начинает понемногу меняться.
- В конце этого этапа молоко скисает: оно приобретает соответствующий вкус, запах и состояние.
- Молочной кислоты становится все больше и под ее воздействием бактерии начинают погибать.
- Адаптация. Бактериям для расщепления питательных веществ нужно синтезировать необходимые соединения. На данном этапе бактерии выявляют, какие питательные вещества имеются в окружающей среде, и выбирают те из них, от которых быстрее получат энергию.
- Быстрое размножение. В благоприятных условиях бактерии быстро размножаются, их численность растет стремительно. Все больше бактериальных клеток воздействует на окружающую среду, и она начинает меняться.
- Равновесие. Число образовавшихся и мертвых бактериальных клеток примерно одинаковое. Их колличество достигло пика, и поэтому среда в результате их процессов жизнедеятельности существенно меняется.
- Гибель клеток. Численность бактерий начинает падать, т. к. клеток умирает больше, чем появляется новых. Наконец, новые клетки перестают образовываться. Причин может быть несколько: скапливаются отходы жизнедеятельности, меняются условия среды или заканчиваются питательные вещества.
- Молочную кислоту
- Жир
- Сахара
- Белки
- Молочная кислота
- Жиры
- Сахара
- Белки
Экологические проблемы
Одной из основных экологических проблем, стоящих перед человеком сегодня, является проблема очистки воды в природе.
Совместное использование гетеротрофных и автотрофных бактерий позволило добиться значительного успеха – бактерии в природе успешно справляются с очисткой воды, нормализуют ее кислотность, разлагают придонные отложения, в результате чего нормализуется жизнедеятельность всех обитателей водоемов.
Также бактерии в природе способны разлагать компоненты синтетических моющих средств и ряд лекарственных препаратов.
Ксенобактерии успешно используются для очистки в природе почвы и воды при разливе нефти и нефтепродуктов.
Отрицательная и положительная роль бактерий
Но эти микроскопические одноклеточные могут быть не только помощниками человека и сосуществовать с ним в полном согласии и мире. Самая большая опасность, которую они таят в себе, – это инфекционные болезни, вызываемые бактериями. Поселяясь внутри нас, отравляя ткани нашего организма, они, безусловно, являются вредными, иногда смертельными для человека. Среди самых известных опасных болезней, вызываемых бактериями, — чума, холера. Менее опасны ангина и воспаление легких, например. Таким образом, некоторые бактерии могут представлять существенную опасность для человека, если они болезнетворные. Поэтому ученые и врачи всех времен и народов стараются «держать под контролем» эти вредоносные микроорганизмы.
Использование бактерий в производстве моющих средств
Протеазы или расщепляют пептидные связи между аминокислотами, из которых состоят белки. Амилаза расщепляет крахмал. Сенная палочка (B. subtilis) продуцирует протеазы и амилазы. Бактериальные амилазы используются при производстве стирального порошка.
Рис. 30. Изучение жизнедеятельности микробов позволяет ученым применять некоторые их свойства для блага человека.
Значение бактерий в жизни человека огромно. Полезные бактерии являются постоянными спутниками человека много тысячелетий. Задача человечества — не нарушить это тонкое равновесие, которое сложилось между микроорганизмами, живущими внутри нас и в окружающей среде. Роль бактерий в жизни человека огромна. Ученые постоянно открывают полезные свойства микроорганизмов, использование которых в повседневной жизни и на производстве ограничивается только их свойствами.
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
- Как размножаются бактерии?
- Все про строение бактерии
- Все о дрожжах
Статьи раздела «Что мы знаем о микробах»
- Роль бактерий в жизни человека. Полезные бактерии
Самое популярное
- Все о грибке стопы: симптомы и эффективное лечение современными препаратами
- Грибок кожи головы: как распознать и лечить
- Симптомы и лечение грибка ногтей на руках (онихомикоза)
- Польза и вред кишечной палочки
- Как лечить дисбактериоз и восстановить микрофлору
Статьи раздела «Что мы знаем о микробах»
- Бактерии и человек
О микробах и болезнях 2020
Роль бактерий в природе: круговорот углерода
Углерод является важнейшим клеточным веществом животного и растительного мира, а так же мира растений. Он составляет 50% сухого остатка вещества клетки.
Много углерода содержится в клетчатке, которой питаются животные. В их желудке клетчатка под действием микробов разлагается и далее, в виде навоза, попадает наружу.
Разлагают клетчатку целлюлозные бактерии. В результате их работы почва обогащается гумусом, что значительно повышает ее плодородие, а углекислота возвращается в атмосферу.
Рис. 8. Зеленым цветом окрашены внутриклеточные симбионты, желтым – масса перерабатываемой древесины.
Какие бактерии живут в нашем организме?
Между человеком и окружающей средой происходит постоянный обмен бактериями. В связи с этим количественный и видовой состав бактерий в теле человека подвержен постоянному изменению. В организме новорожденного ребенка бактерий мало, но уже через несколько часов после рождения их количество начинает возрастать. Бактерии можно обнаружить на коже, в разных отделах пищеварительного тракта, в половых органах и в других частях организма человека. Обитающие внутри нас бактерии условно можно разделить на три группы.
- Безвредные бактерии не приносят человеку ни пользы, ни вреда. Они используют наше тело в качестве укрытия и источника питания.
- Полезные бактерии необходимы нашему организму, например, бактерии пищеварительного тракта синтезируют определенные витамины и способствуют расщеплению питательных веществ. Они препятствуют проникновению в организм болезнетворных бактерий, так как занимают места их возможного обитания и размножения.
- Болезнетворные бактерии, размножаясь в организме человека, вызывают различные бактериальные болезни. История человечества знает немало опустошительных эпидемий бактериальных болезней (чумы, холеры, тифа), унесших множество человеческих жизней.
В молочных продуктах (в йогурте, кефире, сыре и др.) обитают полезные для пищеварения бактерии
Роль в живой природе
Живая природа — результат первичной деятельности бактерий. Круговорот веществ невозможен без их наличия. Под воздействием их жизнедеятельности органические вещества (растительные, мышечные и костные ткани) распадаются на неорганические (минералы, микро- и макроэлементы). Они, в свою очередь, необходимы для роста продуцентов (растений), которые служат пищей для травоядных, а те — для хищников. Все вместе они служат продуктами питания для бактерий в процессе разложения.
Кроме того, ряд бактерий можно использовать для очищения сточных вод. Они позволяют удалять из неё органические отходы, преобразуя их в неорганические. Царство бактерий в природе наиболее яркое и контрастное: от крайне вредных до необходимых.
Некоторые бактерии портят продукты
Есть, однако, бактерии, жизнедеятельность которых приводит к порче продуктов. Для предотвращения этого люди издавна сушили, охлаждали, солили и коптили продукты. Позже их стали засахаривать, мариновать различными кислотами, а также пастеризовать и консервировать при высоком давлении и температуре до 120 oC. В последнем случае мы имеем дело со стерилизацией. Стерилизация полностью уничтожает бактериальные клетки и споры. Стерильные продукты, например рыбные и мясные консервы, не портятся даже при длительном хранении. Стерилизации подвергаются также медицинское оборудование и материалы (бинты, шприцы, растворы для инъекций и пр.). При пастеризации жидкости подвергают двадцатисекундной обработке при температуре 70–90 oC. Пастеризация уничтожает бактериальные клетки, но оставляет жизнеспособными споры. Поэтому пастеризованное молоко все же скисает. Тем не менее, для кратковременного хранения продуктов пастеризация предпочтительнее стерилизации, так как в пастеризованных продуктах сохраняются витамины и меньше изменяются их вкусовые качества.
Стерилизация
- При температуре до 120 oС и высоком давлении
- Полностью уничтожаются бактерии и их споры
- Стерилизованные продукты не портятся в течение длительного времени
- Применяется при изготовлении мясных и рыбных консервов
Стерилизация применяется при изготовлении консервов
Пастеризация
- При температуре 70–90 oС
- Уничтожаются бактерии, но их споры остаются жизнеспособными
- Применяется для краткосрочного сохранения продуктов, при длительном хранении продукты портятся
- Используется для сохранения молочных изделий
Пастеризация используется для сохранения молочных изделий
Любопытно. Консервирование и пастеризация были изобретены во Франции
В конце XVII века командование французской армии предложило награду тому, кто найдет способ сохранения пищи в течение длительного времени в армии. Николя Аппер изобрел консервы, которые впервые появились во Франции в 1806 году, ими была снабжена армия Наполеона. Для сохранения продуктов их раскладывали в жестяные банки, герметично закрывали и кипятили в соленой воде при высокой температуре.
В 1862 году французский ученый Луи Пастер изобрел другой метод сохранения продуктов, который в честь ученого назвали пастеризацией.
В производстве пищевых продуктов используются бактерии
Сфера использования бактерий очень широка. С давних времен бактерии участвуют в приготовлении продуктов питания. При помощи молочнокислых бактерий делают простоквашу, йогурты, сметану и другие кисломолочные продукты. Молочнокислые бактерии используются также для сквашивания огурцов, капусты и других овощей. При участии уксуснокислых бактерий микробиологическим способом производится уксус (например винный уксус). Эти бактерии превращают спирт в забродившем соке или вине в уксус. Бактерии находят применение и в мясной промышленности, где с их помощью производится колбаса салями. Всем известные зерна кофе и какао вначале проходят бактериальную обработку.
С помощью молочнокислых бактерий изготавливаются йогурт, сметана, простокваша и другие кисломолочные продукты
Молочнокислые бактерии используются также для сквашивания огурцов, капусты и других овощей