Файл: 1. Микробиология.doc

Почва — сложный субстрат и точно определить факторы, которые регулируют микробиологические процессы в ней, довольно, трудно. Количественные и качественные изменения микрофлоры связаны с питательным режимом почвы и с условиями питания растений. Определение микробиологических процессов, оказывающих существенное влияние на содержание отдельных питательных элементов в почве, является важной задачей, решение которой обусловливает повышение почвенного плодородия и эффективности удобрения. Органические остатки (в агроэкосистемах это, в основном, пожнивные остатки) служат субстратом и главным источником энергии для почвенной микрофлоры. От их количества и химического состава зависит характер и интенсивность микробиологических процессов в почве.
Большую роль играют микроорганизмы в трансформации азота в почве. Аммонифицирующие бактерии, многие актиномицеты, микроскопические грибы и другие микроорганизмы обусловливают минерализацию органического вещества в почве и высвобождение доступного растениям аммонийного азота. Нитрифицирующие бактерии превращают аммонийный азот в нитриты и нитраты. Значительна по составу и количеству микрофлора, использующая минеральный азот и превращающая его в органические формы (процесс иммобилизации). Денитрифицирующие бактерии предопределяют невозвратимые потери газообразного азота. Такие виды, как Azotobacter (az. chroococcum) или Clostridium (Q. pasteurianum) , биологически фиксируют поступающий в почву азот атмосферы. Следовательно, трансформация азота самым тесным образом связана с почвенной микрофлорой, от деятельности которой зависит азотный режим почвы, т. е. количество и качество почвенного азота.
Микроорганизмы осуществляют круговорот веществ в почве, влияя на минерализацию органических остатков и превращая нерастворимые формы в доступные для растений соединения. При этих процессах происходит активное выделение метаболитов — продуктов, участвующих в синтезе гумуса. Микроорганизмы содействуют накоплению и разложению гумуса. Количество и качество питательных веществ в почве зависит от интенсивности микробиологических процессов аммонификации и нитрификации, от целлюлозоразлагающей и ферментативной активности и т. д.
Эффективность азотных удобрений бывает невелика: в почве используется до 50% внесенного с удобрениями азота. Большую роль здесь играет также микробиологическая деятельность. При внесении удобрений количество усвояемого азота в почве в большой степени определяется интенсивностью денитрификации, размером и продолжительностью биологической иммобилизации, интенсивностью процессов аммонификации и нитрификации и др. Так, при интенсивном использовании минеральных азотных удобрений резко возрастают денитрификация и биологическая иммобилизация азота. В результате этого снижается коэффициент использования минеральных азотных удобрений, что может привести к загрязнению атмосферы.

---

Большое влияние на азотный режим почв оказывают азотфиксирующие бактерии. Свободноживующие азотфиксаторы, которые в почвах довольно широко распространены, вместе с симбиотическими клубеньковыми бактериями усваивают атмосферный азот и играют важную роль в поддержании азотного режима почв. Клубеньковые бактерии в значительной мере обеспечивают азотное питание бобовых культур.
Минерализация органических фосфорных соединений, превращения фосфатов алюминия, железа, трикальциевых фосфатов в почве осуществляются микроорганизмами. В трансформации серы, железа и других элементов также принимают участие микроорганизмы.
Интенсивное возделывание культур связано с внесением высоких доз минеральных удобрений. Изменения, происходящие при этом в почве, отражаются в значительной степени на микрофлоре. Обработка гербицидами — веществами, чужеродными для почвы, — влияет на количество и состав микрофлоры. В то же время микрофлора участвует в детоксикации пестицидов в почве и в ее очистке от загрязнения некоторыми химикатами.
В почве практически нет процесса, в котором микрофлора не принимала бы активного участия. Антропогенное влияние на почву особенно возрастает в интенсивном земледелии, когда изменяются питательный, воздушный и водный режимы. Необходимость изучения этих изменений связана с вопросами сохранения и повышения почвенного плодородия. Микрофлору можно использовать в качестве показателя для определения направлений течения различных процессов в почве.
3. Пиво является слабоалкогольным напитком, приготовляемым из зернового сырья, хмеля и воды путем сбраживания сусла специальными расами пивных дрож­жей. Производство пива - сложный и длительный биохимический процесс, который состоит из следующих стадий:

• 
  изготовление солода из ячменя;
  
• 
  получение пивного сусла из солода, несоложеных материалов и хмеля;
  
• 
  сбраживание пивного сусла специальными пивными дрожжами;
  
• 
  выдержка (созревание) пива;
  
• 
  фильтрация и розлив пива.
  

В качестве основного сырья для изготовления пива используется ячменный солод, но можно добавлять и несоложеные зерновые материалы. Сухой солод, при­меняемый в пивоварении, готовят в солодовнях или на специальных заводах, путем проращивания зерна ячменя, ржи, овса или проса. Во время проращивания зерно об­семеняется в большом количестве и самой разнообразной микрофлорой, включаю­щей дрожжи сахаро- и несахаромицеты, плесневые грибы, молочнокислые, уксусно­кислые бактерии, сарцины, педиококки, бациллы типа Вас. subtilis и многие другие.

---

Ячменный солод смешивают с теплой водой и осахаривают при температурах, благоприятных для действия амилолитических и протеолитических ферментов. По окончании осахаривания в затор вводят определенное количество хмеля и всю массу кипятят. При этом белки коагулируют, инактивируются ферменты, а хмелевые вещества растворяются и придают суслу характерную хмелевую горечь и аромат. Прокипяченный затор фильтруют, получают сусло, которое после охлаждения по­ступает в бродильное отделение на брожение. Сброженное сусло - так называемое незрелое (зеленое) пиво - передается на дображивание (созревание) в закрытые аппараты -танки, а затем готовое пиво фильтруется и поступает на разлив.

---

Характеристика дрожжевых культур. В пивоварении главная роль принадле­жит дрожжам. Они должны обладать следующими свойствами: быстро и глубоко сбраживать пивное сусло, при низкой температуре давать высокую полноту осветле­ния (быстро оседать на дно за счет хлопьевидности), сообщать пиву ярко выражен­ный аромат и мягкий вкус. Исходя из этих требований, в пивоварении наиболее широко применяются дрожжи низового брожения. Низовые дрожжи пивоваренного производства относятся к виду Saccharomyces carlsbergensis. Характерной особен­ностью их является способность сбраживать глюкозу, фруктозу, мальтозу, сахаро­зу солодового сусла при относительно низких температурах (6-10°С), и при темпера­туре дображивания - 0,5-1ºС. Низовые пивные дрожжи не сбраживают крахмал, дек­стрины. По морфологическим признакам они не отличаются от других видов Saccharomyces. Размножаются почкованием. Споры образуются не всегда. При t = 60-65°С клетки полностью отмирают.

В процессе брожения пивного сусла различают два периода брожения: главное и дображивание. В период главного брожения дрожжи активно размножаются и большая часть Сахаров превращается в спирт, а при дображивании дрожжи почти не размножаются, они медленно сбраживают оставшиеся сахара. При сбраживании Сахаров происходит ассимиляция дрожжами азота аминокислот, аммонийных солей с образованием при этом летучих и нелетучих кислот и некоторых азотсодержащих веществ. В период дображивания идет созревание пива, представляющее собой сложный процесс превращения различных веществ с участием и без участия дрож­жей. В результате созревания пиво приобретает свой гармоничный вкус и аромат.

Главное брожение длится 7-10 суток при t = 5-9°C, дображивание ведется в за­крытых танках в лагерном помещении при соблюдении низкой температуры. При 8-10°С в пиве могут развиваться кислотообразующие бактерии, в результате чего пиво мутнеет, ослизняется и прокисает. По окончании дображивания пиво под­вергают химическому и микробиологическому исследованию и передают на фильт­рацию и разлив. Осадки дрожжей снимают и танки дезинфицируют.

Микроорганизмы - вредители пивоваренного производства.

Солодовое сусло и пиво являются благоприятной средой для многих микроорга­низмов, которые попадают в производство с сырьем, водой, воздухом, от плохо промытых и недостаточно продезинфицированных производственных емкостей, через коммуникации и от инвентаря. Среди микроорганизмов, наиболее часто развивающихся в сусле и пиве, встречаются дрожжеподобные организмы - дикие и пленчатые дрожжи и различные бактерии. Большинство из них придают пиву посто­ронний запах и вкус, вызывают быстрое его помутнение, а следовательно, являются вредителями производства. Из диких и пленчатых дрожжей развивается вид Saccharomyces pasteurianis.

---

Клетки этого вида бывают круглой, овальной, но ча­ше удлиненной формы. Они легко образуют споры в течение 24-28 час. Попадают в производство из воздуха. Придают пиву посторонний запах, горечь. Пиво становит­ся мутным и трудно осветляется. Накапливаются они в засевных дрожжах, что ука­зывает на необходимость постоянного контроля за чистотой дрожжей. В производ­стве может появиться другой вид дрожжевых грибов Saccharomyces turbidans. Клет­ки его имеют овальную форму. При соответствующих условиях они образуют споры в течение 20-22 часов. Чаше всего попадают в пиво с воздухом. Развиваясь в пиве, изменяют его вкус и вызывают сильное помутнение. Из других видов рода Saccharomyces порчу пива вызывают Sacch. willianus, а также Hanseniaspora apicula-ta (Sacch. apiculata) - лимонообразные дрожжи, встречающиеся на плодах и ягодах. Они в пиве образуют осадок и придают неприятный запах.

Из несовершенных дрожжей пиву приносят вред представители родов Torulopsis и Candida. Представители рода Torulopsis отмирают и автолизируются в пиве рань­ше культурных дрожжей, чем создают условия для развития педиококков. Candida развивается на поверхности готового пива (после розлива) в виде белой или серова­той пленки. Вызывает помутнение пива, а также придает ему неприятный вкус.

Порчу сусла и пива вызывают также разнообразные бактерии. Наибольшую опасность для пивоваренного производства представляют педиококки (пивные сарцины - Pediococcus cerevisiae). Клетки у них обычно соединены по четыре, но бывают соединены попарно и одиночные. Педиококки приспособились к темпера­турным условиям и рН среды пивоваренного производства. Они могут развиваться даже при 0°С. Оптимум рН для их роста лежит в пределах 5,7-5,9, минимум -3,7 - 4,9, максимум - 6,9 - 7,1. Их развитию благоприятствуют также анаэробные условия брожения пива (микроаэрофилы). В производство они попадают с сырьем и воздухом. Встречаются на всех стадиях производства, а следовательно, попадают и в засевные дрожжи. В сусле и пиве они образуют муть и мелкозернистый осадок, иногда ослизняют пиво, придают пиву неприятный вкус и запах.

Наиболее активно размножаются педиококки в присутствии дрожжей, так как получают от последних нужные им витамины - тиамин и рибофлавин. Своими про­дуктами жизнедеятельности педиококки затормаживают размножение дрожжей.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №30
1.Способы развития вирусов и средства защиты клетки от вирусной инфекции.

2.Микрофлора поверхностных и подземных вод. Возможность сохранения в них болезнетворных микроорганизмов. Требования, предъявляемые к питьевой воде в соответствии с санитарными нормами.

---