Proses mikrobiologi banyak digunakan di berbagai sektor perekonomian nasional. Banyak proses didasarkan pada reaksi metabolisme yang terjadi selama pertumbuhan dan reproduksi mikroorganisme tertentu.

Dengan bantuan mikroorganisme, protein pakan, enzim, vitamin, asam amino, asam organik, dll. diproduksi.

Kelompok utama mikroorganisme yang digunakan dalam industri makanan adalah bakteri, khamir dan kapang.

bakteri. Digunakan sebagai agen penyebab asam laktat, asam asetat, butirat, fermentasi aseton-butil.

Bakteri asam laktat kultur digunakan dalam produksi asam laktat, dalam pembuatan kue, dan terkadang dalam produksi alkohol. Mereka mengubah gula menjadi asam laktat menurut persamaan

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ

Bakteri asam laktat benar (homofermentatif) dan tidak benar (heterofermentatif) terlibat dalam produksi roti gandum hitam. Yang homofermentatif hanya terlibat dalam pembentukan asam, sedangkan yang heterofermentatif, bersama dengan asam laktat, membentuk asam volatil (terutama asetat), alkohol dan karbon dioksida.

Dalam industri alkohol, fermentasi asam laktat digunakan untuk mengasamkan ragi wort. Bakteri asam laktat liar mempengaruhi proses teknologi tanaman fermentasi, memperburuk kualitas produk jadi. Asam laktat yang dihasilkan menghambat aktivitas vital mikroorganisme asing.

Fermentasi butirat, yang disebabkan oleh bakteri asam butirat, digunakan untuk menghasilkan asam butirat, yang esternya digunakan sebagai aromatik.

Bakteri asam butirat mengubah gula menjadi asam butirat sesuai dengan persamaan

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Bakteri asam asetat digunakan untuk menghasilkan cuka (larutan asam asetat), karena. mereka dapat mengoksidasi etil alkohol menjadi asam asetat sesuai dengan persamaan

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ

Fermentasi asam asetat berbahaya bagi produksi alkohol, karena menyebabkan penurunan hasil alkohol, dan dalam pembuatan bir itu menyebabkan pembusukan bir.

Ragi. Mereka digunakan sebagai agen fermentasi dalam produksi alkohol dan bir, dalam pembuatan anggur, dalam produksi roti kvass, dalam pembuatan kue.

Untuk produksi makanan, ragi penting - saccharomycetes, yang membentuk spora, dan ragi yang tidak sempurna - non-saccharomycetes (jamur mirip ragi), yang tidak membentuk spora. Keluarga Saccharomyces dibagi menjadi beberapa genera. Yang paling penting adalah genus Saccharomyces (saccharomycetes). Genus dibagi lagi menjadi spesies, dan varietas individu dari suatu spesies disebut ras. Di setiap industri, ras ragi yang terpisah digunakan. Bedakan ragi yang dihaluskan dan bersisik. Dalam sel seperti debu, mereka terisolasi satu sama lain, sedangkan dalam sel yang bersisik, mereka saling menempel, membentuk serpihan, dan dengan cepat mengendap.

Ragi budaya milik keluarga S. cerevisiae dari Saccharomycetes. Suhu optimal untuk perbanyakan ragi adalah 25-30 0С, dan suhu minimum sekitar 2-3 0С. Pada suhu 40 0C, pertumbuhan berhenti, ragi mati, dan pada suhu rendah, reproduksi berhenti.

Ada ragi fermentasi atas dan bawah.

Dari ragi budaya, ragi fermentasi bawah mencakup sebagian besar ragi anggur dan bir, dan ragi fermentasi atas termasuk alkohol, pembuat roti, dan beberapa ras ragi bir.

Seperti diketahui, dalam proses fermentasi alkohol dari glukosa, dua produk utama terbentuk - etanol dan karbon dioksida, serta produk sekunder antara: gliserol, suksinat, asam asetat dan piruvat, asetaldehida, 2,3-butilen glikol, asetoin , ester dan minyak fusel (isoamil, isopropil, butil dan alkohol lainnya).

Fermentasi gula individu terjadi dalam urutan tertentu, karena tingkat difusi mereka ke dalam sel ragi. Glukosa dan fruktosa adalah yang paling cepat difermentasi oleh ragi. Sukrosa, dengan demikian, menghilang (membalik) dalam media pada awal fermentasi di bawah aksi enzim ragi b - fructofuranosidase, dengan pembentukan glukosa dan fruktosa, yang mudah digunakan oleh sel. Ketika tidak ada glukosa dan fruktosa yang tersisa di media, ragi mengkonsumsi maltosa.

Ragi memiliki kemampuan untuk memfermentasi konsentrasi gula yang sangat tinggi - hingga 60%, mereka juga mentolerir konsentrasi alkohol yang tinggi - hingga 14-16 vol. %.

Dengan adanya oksigen, fermentasi alkohol berhenti dan ragi memperoleh energi dari respirasi oksigen:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ

Karena prosesnya lebih kaya energi daripada proses fermentasi (118 kJ), ragi menghabiskan gula jauh lebih ekonomis. Penghentian fermentasi di bawah pengaruh oksigen atmosfer disebut efek Pasteur.

Dalam produksi alkohol, ragi atas dari spesies S. cerevisiae digunakan, yang memiliki energi fermentasi tertinggi, membentuk alkohol maksimum dan memfermentasi mono dan disakarida, serta bagian dari dekstrin.

Dalam ragi roti, ras yang tumbuh cepat dengan daya angkat yang baik dan stabilitas penyimpanan dihargai.

Dalam pembuatan bir, ragi fermentasi bawah digunakan, disesuaikan dengan suhu yang relatif rendah. Mereka harus bersih secara mikrobiologis, memiliki kemampuan untuk berflokulasi, cepat mengendap di dasar fermentor. Suhu fermentasi 6-8 0С.

Dalam pembuatan anggur, ragi dihargai, yang berkembang biak dengan cepat, memiliki kemampuan untuk menekan jenis ragi dan mikroorganisme lain dan memberikan anggur buket yang sesuai. Ragi yang digunakan dalam pembuatan anggur adalah S. vini dan memfermentasi glukosa, fruktosa, sukrosa dan maltosa dengan kuat. Dalam pembuatan anggur, hampir semua kultur ragi produksi diisolasi dari anggur muda di berbagai daerah.

Zygomycota- jamur kapang, berperan penting sebagai penghasil enzim. Jamur dari genus Aspergillus menghasilkan enzim amilolitik, pektolitik dan lainnya, yang digunakan dalam industri alkohol sebagai pengganti malt untuk sakarifikasi pati, dalam pembuatan bir ketika malt sebagian digantikan oleh bahan mentah yang tidak mengandung malt, dll.

Dalam produksi asam sitrat, A. niger adalah agen penyebab fermentasi sitrat, mengubah gula menjadi asam sitrat.

Mikroorganisme memainkan peran ganda dalam industri makanan. Di satu sisi, ini adalah mikroorganisme kultur, di sisi lain, infeksi masuk ke produksi makanan, mis. mikroorganisme asing (liar). Mikroorganisme liar yang umum di alam (pada buah, buah-buahan, di udara, air, tanah) dan dari lingkungan masuk ke dalam produksi.

Disinfeksi adalah cara yang efektif untuk menghancurkan dan menekan perkembangan mikroorganisme asing untuk mematuhi rezim sanitasi dan higienis yang benar di perusahaan makanan.

Baca juga:

II. PERSYARATAN PERLINDUNGAN TENAGA KERJA UNTUK PENYELENGGARAAN PEKERJAAN (PROSES PRODUKSI) DALAM PRODUKSI DAN PENGOLAHAN IKAN DAN MAKANAN LAUT
Tema : Information technologien (Teknologi informasi)
V. Persaingan antara impor dan produksi dalam negeri
Produksi otomatis.
Bagian aktif dari aset produksi tetap
Analisis penggunaan peralatan produksi.
Analisis penggunaan kapasitas produksi.
Analisis indikator ekonomi utama industri produksi
ANALISIS KEGIATAN PRODUKSI DAN EKONOMI ORGANISASI PERTANIAN
Analisis inventaris Kursk JSC "Pribor"

Baca juga:

Pentingnya bakteri dalam kehidupan kita. Penemuan penisilin dan perkembangan kedokteran. Hasil penggunaan antibiotik di dunia tumbuhan dan hewan. Apa itu probiotik, prinsip kerjanya pada tubuh manusia dan hewan, tumbuhan, manfaat penggunaannya.

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Penggunaan mikroorganisme dalam pengobatan, pertanian; manfaat probiotik

Rodnikova Inna

PENGANTAR

Orang-orang bertindak sebagai ahli bioteknologi selama ribuan tahun: mereka memanggang roti, membuat bir, membuat keju, dan produk asam laktat lainnya menggunakan berbagai mikroorganisme dan bahkan tidak menyadari keberadaannya.

Sebenarnya, istilah "bioteknologi" itu sendiri muncul dalam bahasa kita belum lama ini, alih-alih menggunakan kata "mikrobiologi industri", "biokimia teknis", dll. Mungkin, fermentasi adalah proses bioteknologi tertua. Hal ini dibuktikan dengan deskripsi proses pembuatan bir, ditemukan pada tahun 1981.

selama penggalian Babel pada sebuah tablet, yang berasal dari sekitar milenium ke-6 SM. e. Pada milenium ke-3 SM. e. bangsa Sumeria memproduksi hingga dua lusin jenis bir. Proses bioteknologi yang tidak kalah kuno adalah pembuatan anggur, pembuatan kue, dan perolehan produk asam laktat.

Dari uraian di atas, kita melihat bahwa untuk waktu yang cukup lama, kehidupan manusia tidak dapat dipisahkan dari kehidupan mikroorganisme. Dan jika selama bertahun-tahun orang telah berhasil, meskipun secara tidak sadar, "berkolaborasi" dengan bakteri, masuk akal untuk mengajukan pertanyaan - mengapa, pada kenyataannya, Anda perlu memperluas pengetahuan Anda di bidang ini?

Lagi pula, semuanya tampak baik-baik saja, kami tahu cara memanggang roti dan membuat bir, membuat anggur dan kefir, apa lagi yang Anda butuhkan? Mengapa kita membutuhkan Bioteknologi? Beberapa jawaban dapat ditemukan dalam abstrak ini.

OBAT DAN BAKTERI

Sepanjang sejarah umat manusia (sampai awal abad kedua puluh), keluarga memiliki banyak anak karena.

sangat sering anak-anak tidak hidup sampai dewasa, mereka meninggal karena banyak penyakit, bahkan karena pneumonia, yang mudah disembuhkan di zaman kita, belum lagi penyakit serius seperti kolera, gangren, dan wabah. Semua penyakit ini disebabkan oleh patogen dan dianggap tidak dapat disembuhkan, tetapi akhirnya, para ilmuwan medis menyadari bahwa bakteri lain, atau ekstrak dari enzim mereka, dapat mengatasi bakteri "jahat".

Ini pertama kali diperhatikan oleh Alexander Fleming pada contoh cetakan dasar.

Ternyata beberapa jenis bakteri cocok dengan jamur, tetapi streptokokus dan stafilokokus tidak berkembang dengan adanya jamur.

Banyak percobaan sebelumnya dengan reproduksi bakteri berbahaya telah menunjukkan bahwa beberapa dari mereka mampu menghancurkan yang lain dan tidak memungkinkan perkembangannya di lingkungan umum. Fenomena ini disebut "antibiosis" dari bahasa Yunani "anti" - melawan dan "bios" - kehidupan. Bekerja untuk menemukan agen antimikroba yang efektif, Fleming sangat menyadari hal ini. Dia tidak ragu bahwa pada cangkir dengan cetakan misterius dia menemukan fenomena antibiosis. Dia mulai hati-hati memeriksa cetakan.

Setelah beberapa waktu, ia bahkan berhasil mengisolasi zat antimikroba dari jamur. Karena jamur yang dia tangani memiliki nama Latin spesifik Penicilium notatum, dia menamai zat yang dihasilkannya penisilin.

Jadi, pada tahun 1929, di laboratorium rumah sakit London St. Mary lahir sebagai penisilin yang terkenal.

Tes awal zat pada hewan percobaan menunjukkan bahwa bahkan ketika disuntikkan ke dalam darah, itu tidak menyebabkan kerusakan, dan pada saat yang sama, dalam larutan yang lemah, ia dengan sempurna menekan streptokokus dan stafilokokus.

Peran mikroorganisme dalam teknologi produksi pangan

Asisten Fleming, Dr. Stuart Greddock, yang jatuh sakit dengan peradangan purulen yang disebut rongga rahang atas, adalah orang pertama yang memutuskan untuk mengambil ekstrak penisilin.

Dia disuntikkan ke dalam rongga dengan sedikit ekstrak dari cetakan, dan setelah tiga jam dimungkinkan untuk memastikan bahwa kondisi kesehatannya telah meningkat secara signifikan.

Dengan demikian, era antibiotik dimulai, yang menyelamatkan jutaan nyawa, baik di masa damai maupun di masa perang, ketika yang terluka meninggal bukan karena parahnya luka, tetapi karena infeksi yang terkait dengannya. Di masa depan, antibiotik baru dikembangkan, berdasarkan penisilin, metode produksinya untuk digunakan secara luas.

BIOTEKNOLOGI DAN PERTANIAN

Hasil terobosan dalam kedokteran adalah peningkatan demografis yang cepat.

Populasi meningkat tajam, yang berarti bahwa lebih banyak makanan dibutuhkan, dan karena kerusakan lingkungan akibat uji coba nuklir, perkembangan industri, penipisan humus tanah pertanian, banyak penyakit tanaman dan ternak muncul.

Pada awalnya, orang merawat hewan dan tumbuhan dengan antibiotik dan ini membawa hasil.

Mari kita lihat hasil ini. Ya, jika Anda merawat sayuran, buah-buahan, rempah-rempah, dll. selama musim tanam dengan fungisida yang kuat, ini akan membantu menekan perkembangan beberapa patogen (tidak semua dan tidak sepenuhnya), tetapi, pertama, ini mengarah pada akumulasi racun dan racun dalam buah-buahan, yang berarti bahwa kualitas menguntungkan janin berkurang, dan kedua, mikroba berbahaya dengan cepat mengembangkan kekebalan terhadap zat yang meracuni mereka dan perawatan selanjutnya harus dilakukan dengan antibiotik yang semakin kuat.

Fenomena yang sama diamati di dunia hewan, dan, sayangnya, pada manusia.

Selain itu, antibiotik menyebabkan sejumlah konsekuensi negatif pada tubuh hewan berdarah panas, seperti dysbacteriosis, kelainan bentuk janin pada wanita hamil, dll.

Bagaimana menjadi? Alam sendiri menjawab pertanyaan ini! Dan jawabannya adalah PROBIOTIK!

Institut bioteknologi dan rekayasa genetika terkemuka telah lama terlibat dalam pengembangan mikroorganisme baru dan yang dikenal yang memiliki viabilitas luar biasa dan kemampuan untuk "menang" dalam perang melawan mikroba lain.

Strain elit seperti "bacillus subtilis" dan "Licheniformis" banyak digunakan untuk mengobati manusia, hewan, tumbuhan dengan sangat efektif dan aman sepenuhnya.

Bagaimana ini mungkin? Dan begini caranya: di dalam tubuh manusia dan hewan tentu mengandung banyak bakteri yang diperlukan. Mereka terlibat dalam proses pencernaan, pembentukan enzim dan membentuk hampir 70% dari sistem kekebalan tubuh manusia. Jika karena alasan apa pun (minum antibiotik, malnutrisi) keseimbangan bakteri seseorang terganggu, maka ia tidak terlindungi dari mikroba baru yang berbahaya dan dalam 95% kasus ia akan sakit lagi.

Hal yang sama berlaku untuk hewan. Dan strain elit, yang masuk ke dalam tubuh, mulai secara aktif berkembang biak dan menghancurkan flora patogen, karena. telah disebutkan di atas, mereka memiliki viabilitas yang lebih besar. Jadi, dengan bantuan galur mikroorganisme elit, dimungkinkan untuk menjaga organisme makro dalam kesehatan tanpa antibiotik dan selaras dengan alam, karena dengan sendirinya, berada di dalam tubuh, galur ini hanya membawa manfaat dan tidak membahayakan.

Mereka lebih baik daripada antibiotik juga karena:

Jawaban dunia mikro terhadap pengenalan superantibiotik ke dalam praktik bisnis sudah jelas dan mengikuti dari bahan eksperimental yang sudah tersedia bagi para ilmuwan - kelahiran supermikroba.

Mikroba secara mengejutkan merupakan mesin biologis yang berkembang sendiri dan belajar sendiri yang mampu mengingat dalam memori genetik mereka mekanisme perlindungan yang telah mereka ciptakan terhadap efek berbahaya dari antibiotik dan mengirimkan informasi kepada keturunan mereka.

Bakteri adalah sejenis "bioreaktor" di mana enzim, asam amino, vitamin dan bakteriosin diproduksi, yang, seperti antibiotik, menetralkan patogen.

Namun, tidak ada kecanduan, atau efek samping yang khas dari penggunaan antibiotik kimia. Sebaliknya, mereka mampu membersihkan dinding usus, meningkatkan permeabilitasnya terhadap nutrisi penting, mengembalikan keseimbangan biologis mikroflora usus dan merangsang seluruh sistem kekebalan tubuh.

Para ilmuwan memanfaatkan cara alami alam untuk menjaga kesehatan makroorganisme, yaitu, dari lingkungan alam, mereka mengisolasi bakteri - saprofit, yang memiliki kemampuan untuk menekan pertumbuhan dan perkembangan mikroflora patogen, termasuk di saluran pencernaan. hewan berdarah panas.

Jutaan tahun evolusi makhluk hidup di planet ini telah menciptakan mekanisme yang luar biasa dan sempurna untuk menekan mikroflora patogen dengan mikroflora non-patogen sehingga tidak ada alasan untuk meragukan keberhasilan pendekatan ini.

Mikroflora non-patogen dalam kompetisi menang di sebagian besar kasus, dan jika tidak demikian, kita tidak akan berada di planet kita hari ini.

Berdasarkan hal di atas, para ilmuwan yang memproduksi pupuk dan fungisida untuk keperluan pertanian juga telah mencoba untuk beralih dari pandangan kimia ke biologi.

Dan hasilnya tidak lambat untuk menunjukkan diri! Ternyata bacillus subtilis yang sama berhasil melawan sebanyak tujuh puluh varietas perwakilan patogen yang menyebabkan penyakit tanaman hortikultura seperti kanker bakteri, layu fusarium, busuk akar dan akar, dll., yang sebelumnya dianggap penyakit tanaman yang tidak dapat disembuhkan yang tidak dapat diobati. menangani BUKAN FUNGISIDA TUNGGAL!

Selain itu, bakteri ini memiliki efek positif yang jelas pada vegetasi tanaman: periode pengisian dan pematangan buah berkurang, kualitas buah yang bermanfaat meningkat, kandungan nitrat di dalamnya berkurang, dll.

zat beracun, dan yang paling penting - kebutuhan pupuk mineral berkurang secara signifikan!

Persiapan yang mengandung strain bakteri elit sudah menempati posisi pertama di pameran Rusia dan internasional, mereka memenangkan medali untuk efisiensi dan keramahan lingkungan. Produsen pertanian kecil dan besar telah mulai menggunakannya secara aktif, dan fungisida serta antibiotik secara bertahap menjadi sesuatu dari masa lalu.

Produk Bio-Ban adalah Flora-S dan Fitop-Flora-S, yang menawarkan pupuk humat gambut kering yang mengandung asam humat pekat (dan humus jenuh adalah jaminan panen yang sangat baik) dan strain bakteri "bacillus subtilis" untuk pengendalian penyakit. Berkat persiapan ini, dimungkinkan untuk memulihkan lahan yang terkuras dalam waktu singkat, meningkatkan produktivitas lahan, melindungi tanaman Anda dari penyakit, dan yang paling penting, adalah mungkin untuk mendapatkan hasil yang sangat baik di area pertanian yang berisiko!

Saya rasa argumen di atas sudah cukup untuk mengapresiasi manfaat probiotik dan memahami mengapa para ilmuwan mengatakan bahwa abad kedua puluh adalah abad antibiotik, dan abad kedua puluh satu adalah abad probiotik!

Dokumen serupa

Pemilihan mikroorganisme

Konsep dan arti penting pemuliaan sebagai ilmu untuk menciptakan dan meningkatkan keturunan baru dari hewan, varietas tanaman, galur mikroorganisme.

Penilaian peran dan pentingnya mikroorganisme di biosfer, dan fitur penggunaannya. Bentuk bakteri asam laktat.

presentasi, ditambahkan 17/03/2015

biologi hewan

Nilai arakhnida dan serangga dalam pengobatan dan pertanian, pengendalian hama. Kriteria untuk membagi vertebrata menjadi anamnia dan amniota. Siklus hidup plasmodium malaria.

pekerjaan kontrol, ditambahkan 12/05/2009

Organisme yang dimodifikasi secara genetik. Prinsip-prinsip memperoleh, aplikasi

Metode dasar untuk mendapatkan tanaman dan hewan yang dimodifikasi secara genetik. Mikroorganisme transgenik dalam kedokteran, industri kimia, pertanian.

Efek merugikan dari organisme rekayasa genetika: toksisitas, alergi, onkologi.

makalah, ditambahkan 11/11/2014

Metode Seleksi Hewan dan Mikroorganisme

Perbedaan hewan dan tumbuhan.

Fitur pemilihan hewan untuk berkembang biak. Apa itu hibridisasi, klasifikasinya. Varietas pemuliaan hewan modern. Lingkup penggunaan mikroorganisme, sifat bermanfaatnya, metode dan fitur seleksi.

presentasi, ditambahkan 26/05/2010

Klasifikasi mikroorganisme. Dasar-dasar morfologi bakteri

Studi tentang subjek, tugas utama dan sejarah perkembangan mikrobiologi medis.

Sistematika dan klasifikasi mikroorganisme. Dasar-dasar morfologi bakteri. Studi tentang fitur struktural sel bakteri. Pentingnya mikroorganisme dalam kehidupan manusia.

kuliah, ditambahkan 12/10/2013

Karakteristik asam laktat, bifidobacteria dan bakteri asam propionat yang digunakan dalam produksi bio-es krim

Probiotik sebagai bakteri non-patogen bagi manusia dengan aktivitas antagonis terhadap mikroorganisme patogen.

Kenalan dengan fitur probiotik lactobacilli. Analisis produk susu fermentasi dengan sifat probiotik.

abstrak, ditambahkan 17/04/2017

Doktrin modern tentang asal usul mikroorganisme

Hipotesis tentang asal usul kehidupan di Bumi.

Studi tentang aktivitas biokimia mikroorganisme, perannya di alam, kehidupan manusia dan hewan dalam karya L. Pasteur. Studi genetik bakteri dan virus, variabilitas fenotipik dan genotipnya.

abstrak, ditambahkan 26/12/2013

Peningkatan sifat konsumen dari preparat probiotik

Dampak probiotik pada kesehatan manusia.

Imunostimulator, sifat antimutagenik bakteri asam propionat. Pengaruh yodium pada sifat biokimia bakteri probiotik. Karakteristik kualitatif obat beryodium, parameter biokimia.

artikel, ditambahkan 24/08/2013

Bioengineering - penggunaan mikroorganisme, virus, tanaman dan hewan transgenik dalam sintesis industri

Produksi produk sintesis mikroba dari fase pertama dan kedua, asam amino, asam organik, vitamin.

Produksi antibiotik skala besar. Produksi alkohol dan poliol. Jenis utama dari bioproses. Rekayasa metabolisme tanaman.

makalah, ditambahkan 22/12/2013

Penggunaan mikroorganisme yang menguntungkan

Peran mikroorganisme di alam dan pertanian.

tes, ditambahkan 27/09/2009

INDUSTRI MIKROBIOLOGI, produksi suatu produk dengan bantuan mikroorganisme. Proses yang dilakukan oleh mikroorganisme disebut fermentasi; wadah di mana ia mengalir disebut fermentor (atau bioreaktor).

Proses yang melibatkan bakteri, ragi, dan jamur jamur telah digunakan oleh manusia selama ratusan tahun untuk menghasilkan makanan dan minuman, untuk memproses tekstil dan kulit, tetapi partisipasi mikroorganisme dalam proses ini jelas baru ditunjukkan pada pertengahan abad ke-19.

Pada abad ke-20 industri telah mengeksploitasi keragaman penuh dari kemampuan biosintetik yang luar biasa dari mikroorganisme, dan sekarang fermentasi merupakan pusat bioteknologi. Dengan bantuannya, berbagai bahan kimia dan obat-obatan dengan kemurnian tinggi diperoleh, bir, anggur, dan makanan fermentasi dibuat.

Dalam semua kasus, proses fermentasi dibagi menjadi enam tahap utama.

Menciptakan lingkungan. Pertama-tama, perlu untuk memilih media kultur yang sesuai. Mikroorganisme membutuhkan sumber karbon organik, sumber nitrogen yang sesuai, dan berbagai mineral untuk pertumbuhannya. Dalam produksi minuman beralkohol, media harus mengandung malt barley, pomace dari buah-buahan atau beri.

Misalnya, bir biasanya dibuat dari malt must, sedangkan wine dibuat dari jus anggur. Selain air dan mungkin beberapa aditif, ekstrak ini membentuk media pertumbuhan.

Lingkungan untuk memperoleh bahan kimia dan obat-obatan jauh lebih kompleks. Paling sering, gula dan karbohidrat lain digunakan sebagai sumber karbon, tetapi seringkali minyak dan lemak, dan kadang-kadang hidrokarbon.

Sumber nitrogen biasanya adalah amonia dan garam amonium, serta berbagai produk nabati atau hewani: tepung kedelai, kedelai, tepung biji kapas, tepung kacang, produk samping tepung jagung, limbah rumah jagal, tepung ikan, ekstrak ragi. Menyusun dan mengoptimalkan media pertumbuhan adalah proses yang sangat kompleks, dan resep media industri adalah rahasia yang dijaga ketat.

Sterilisasi. Media harus disterilkan untuk membunuh semua mikroorganisme yang mengkontaminasi. Fermentor itu sendiri dan peralatan tambahan juga disterilkan. Ada dua metode sterilisasi: injeksi langsung uap superheated dan pemanasan dengan penukar panas.

Tingkat sterilitas yang diinginkan tergantung pada sifat proses fermentasi.

Kelompok utama mikroorganisme yang digunakan dalam industri makanan

Harus maksimal saat menerima obat dan bahan kimia. Persyaratan sterilitas dalam produksi minuman beralkohol kurang ketat.

Proses fermentasi seperti itu dikatakan "terlindungi" karena kondisi yang tercipta di lingkungan sedemikian rupa sehingga hanya mikroorganisme tertentu yang dapat tumbuh di dalamnya. Misalnya, dalam produksi bir, media pertumbuhan hanya direbus daripada disterilkan; fermentor juga digunakan bersih, tetapi tidak steril.

Mendapatkan budaya. Sebelum memulai proses fermentasi, perlu diperoleh biakan murni yang sangat produktif. Kultur murni mikroorganisme disimpan dalam volume yang sangat kecil dan dalam kondisi yang menjamin kelangsungan hidup dan produktivitasnya; ini biasanya dicapai dengan penyimpanan pada suhu rendah.

Fermentor dapat menampung beberapa ratus ribu liter media kultur, dan prosesnya dimulai dengan memasukkan kultur (inokulum) ke dalamnya, yang merupakan 1-10% dari volume di mana fermentasi akan berlangsung. Dengan demikian, kultur awal harus ditumbuhkan secara bertahap (dengan subkultur) sampai tingkat biomassa mikroba tercapai, cukup untuk proses mikrobiologis untuk melanjutkan dengan produktivitas yang diperlukan.

Hal ini mutlak diperlukan untuk menjaga budaya bersih selama ini, mencegah terkontaminasi oleh mikroorganisme asing.

Pelestarian kondisi aseptik hanya mungkin dilakukan dengan kontrol mikrobiologis dan teknologi kimia yang cermat.

Pertumbuhan dalam industri fermentor (bioreaktor). Mikroorganisme industri harus tumbuh dalam fermentor dalam kondisi optimal untuk membentuk produk yang diinginkan.

Kondisi ini dikontrol secara ketat untuk memastikan pertumbuhan mikroba dan sintesis produk. Desain fermentor harus memungkinkan Anda untuk mengontrol kondisi pertumbuhan - suhu konstan, pH (keasaman atau alkalinitas) dan konsentrasi oksigen terlarut dalam media.

Fermentor konvensional adalah tangki silinder tertutup di mana media dan mikroorganisme dicampur secara mekanis.

Udara, terkadang jenuh dengan oksigen, dipompa melalui media. Suhu dikendalikan oleh air atau uap yang melewati tabung penukar panas. Fermentor berpengaduk seperti itu digunakan dalam kasus-kasus di mana proses fermentasi membutuhkan banyak oksigen. Beberapa produk, sebaliknya, terbentuk di bawah kondisi anoksik, dan dalam kasus ini fermentor dengan desain berbeda digunakan. Jadi, bir diseduh pada konsentrasi oksigen terlarut yang sangat rendah, dan isi bioreaktor tidak diangin-anginkan atau diaduk.

Beberapa pembuat bir masih secara tradisional menggunakan wadah terbuka, tetapi dalam kebanyakan kasus, prosesnya berlangsung dalam wadah silinder non-aerasi tertutup, meruncing ke bawah, yang berkontribusi pada sedimentasi ragi.

Produksi cuka didasarkan pada oksidasi alkohol menjadi asam asetat oleh bakteri.

Acetobacter. Proses fermentasi berlangsung dalam wadah yang disebut asetater, dengan aerasi intensif. Udara dan medium dihisap oleh agitator yang berputar dan masuk ke dinding fermentor.

Isolasi dan pemurnian produk. Pada akhir fermentasi, kaldu mengandung mikroorganisme, komponen nutrisi yang tidak terpakai dari media, berbagai produk limbah mikroorganisme, dan produk yang ingin diperoleh dalam skala industri. Karena itu, produk ini dimurnikan dari komponen kaldu lainnya.

Saat menerima minuman beralkohol (anggur dan bir), cukup dengan memisahkan ragi dengan penyaringan dan membawa filtrat ke standar. Namun, bahan kimia individu yang diperoleh dengan fermentasi diekstraksi dari kaldu kompleks.

Meskipun mikroorganisme industri secara khusus dipilih karena sifat genetiknya sehingga hasil dari produk metabolisme yang diinginkan dimaksimalkan (dalam arti biologis), konsentrasinya masih kecil dibandingkan dengan yang dicapai dengan produksi berdasarkan sintesis kimia.

Oleh karena itu, seseorang harus menggunakan metode isolasi yang kompleks - ekstraksi pelarut, kromatografi dan ultrafiltrasi. Pengolahan dan pembuangan limbah fermentasi. Dalam proses mikrobiologi industri apa pun, limbah dihasilkan: kaldu (cairan yang tersisa setelah ekstraksi produk produksi); sel-sel mikroorganisme yang digunakan; air kotor, yang mencuci instalasi; air yang digunakan untuk pendinginan; air yang mengandung sejumlah kecil pelarut organik, asam dan basa.

Limbah cair banyak mengandung senyawa organik; jika dibuang ke sungai, mereka akan merangsang pertumbuhan intensif flora mikroba alami, yang akan menyebabkan penipisan oksigen di perairan sungai dan penciptaan kondisi anaerobik. Oleh karena itu, limbah tersebut mengalami pengolahan biologis sebelum dibuang untuk mengurangi kandungan karbon organik. Proses mikrobiologi industri dapat dibagi menjadi 5 kelompok utama: 1) budidaya biomassa mikroba; 2) memperoleh produk metabolisme mikroorganisme; 3) memperoleh enzim yang berasal dari mikroba; 4) memperoleh produk rekombinan; 5) biotransformasi zat.

biomassa mikroba. Sel mikroba sendiri dapat berfungsi sebagai produk akhir dari proses pembuatan. Pada skala industri, dua jenis utama mikroorganisme diproduksi: ragi, yang diperlukan untuk memanggang, dan mikroorganisme bersel tunggal, yang digunakan sebagai sumber protein yang dapat ditambahkan ke makanan manusia dan hewan.

Ragi roti telah dibudidayakan dalam jumlah besar sejak awal abad ke-20. dan digunakan sebagai produk makanan di Jerman selama Perang Dunia Pertama.

Namun, teknologi untuk produksi biomassa mikroba sebagai sumber protein makanan baru dikembangkan pada awal 1960-an. Sejumlah perusahaan Eropa menarik perhatian pada kemungkinan menumbuhkan mikroba pada substrat seperti hidrokarbon untuk mendapatkan apa yang disebut.

protein organisme uniseluler (BOO). Kemenangan teknologi adalah pengembangan produk yang ditambahkan ke pakan ternak, yang terdiri dari biomassa mikroba kering yang ditanam di metanol.

Proses dilakukan secara kontinyu dalam fermentor dengan volume kerja 1,5 juta liter

Namun, karena kenaikan harga minyak dan produk pengolahannya, proyek ini menjadi tidak menguntungkan secara ekonomi, memberi jalan kepada produksi kedelai dan tepung ikan. Pada akhir 1980-an, pabrik BOO dibongkar, yang mengakhiri periode perkembangan yang bergejolak tetapi singkat dari cabang industri mikrobiologi ini. Proses lain ternyata lebih menjanjikan - memperoleh biomassa jamur dan protein mikoprotein jamur menggunakan karbohidrat sebagai substrat.

produk metabolisme. Setelah memasukkan biakan ke dalam media nutrisi, fase jeda diamati, ketika tidak ada pertumbuhan mikroorganisme yang terlihat; periode ini dapat dianggap sebagai masa adaptasi. Kemudian tingkat pertumbuhan secara bertahap meningkat, mencapai nilai maksimum yang konstan untuk kondisi yang diberikan; periode pertumbuhan maksimum seperti itu disebut fase eksponensial, atau logaritmik.

Secara bertahap, pertumbuhan melambat, dan apa yang disebut. fase diam. Selanjutnya, jumlah sel yang hidup berkurang, dan pertumbuhan berhenti.

Mengikuti kinetika yang dijelaskan di atas, dimungkinkan untuk mengikuti pembentukan metabolit pada tahap yang berbeda.

Pada fase logaritmik, produk penting untuk pertumbuhan mikroorganisme terbentuk: asam amino, nukleotida, protein, asam nukleat, karbohidrat, dll. Mereka disebut metabolit primer.

Banyak metabolit primer memiliki nilai yang signifikan. Jadi, asam glutamat (lebih tepatnya, garam natriumnya) adalah bagian dari banyak makanan; lisin digunakan sebagai bahan tambahan makanan; fenilalanin adalah prekursor pengganti gula aspartam.

Metabolit primer disintesis oleh mikroorganisme alami dalam jumlah yang diperlukan hanya untuk memenuhi kebutuhan mereka. Oleh karena itu, tugas ahli mikrobiologi industri adalah menciptakan bentuk mutan mikroorganisme - produsen super zat yang sesuai.

Kemajuan signifikan telah dibuat di bidang ini: misalnya, dimungkinkan untuk memperoleh mikroorganisme yang mensintesis asam amino hingga konsentrasi 100 g/l (sebagai perbandingan, organisme tipe liar mengakumulasi asam amino dalam jumlah miligram).

Pada fase retardasi pertumbuhan dan fase stasioner, beberapa mikroorganisme mensintesis zat yang tidak terbentuk pada fase logaritmik dan tidak berperan jelas dalam metabolisme. Zat-zat ini disebut metabolit sekunder. Mereka disintesis tidak oleh semua mikroorganisme, tetapi terutama oleh bakteri berfilamen, jamur dan bakteri pembentuk spora. Dengan demikian, produsen metabolit primer dan sekunder termasuk dalam kelompok taksonomi yang berbeda. Jika pertanyaan tentang peran fisiologis metabolit sekunder dalam sel produsen menjadi bahan diskusi serius, maka produksi industrinya tidak diragukan lagi menarik, karena metabolit ini adalah zat aktif secara biologis: beberapa di antaranya memiliki aktivitas antimikroba, yang lain adalah penghambat spesifik enzim. , dan lainnya adalah faktor pertumbuhan. , banyak yang memiliki aktivitas farmakologis.

Memperoleh zat tersebut menjadi dasar untuk penciptaan sejumlah cabang industri mikrobiologi. Yang pertama dalam seri ini adalah produksi penisilin; Metode mikrobiologi untuk memproduksi penisilin dikembangkan pada tahun 1940-an dan meletakkan dasar bagi bioteknologi industri modern.

Industri farmasi telah mengembangkan metode yang sangat kompleks untuk penyaringan (pengujian massal) mikroorganisme untuk kemampuan menghasilkan metabolit sekunder yang berharga.

Awalnya, tujuan skrining adalah untuk mendapatkan antibiotik baru, tetapi segera ditemukan bahwa mikroorganisme juga mensintesis zat aktif farmakologis lainnya.

Selama tahun 1980-an, produksi empat metabolit sekunder yang sangat penting didirikan. Ini adalah: siklosporin, obat imunosupresif yang digunakan sebagai agen untuk mencegah penolakan organ implan; imipenem (salah satu modifikasi carbapenem) - zat dengan spektrum aktivitas antimikroba terluas dari semua antibiotik yang dikenal; lovastatin - obat yang menurunkan kadar kolesterol darah; Ivermectin adalah obat cacing yang digunakan dalam pengobatan untuk mengobati onchocerciasis, atau "buta sungai", serta dalam kedokteran hewan.

Enzim asal mikroba. Pada skala industri, enzim diperoleh dari tumbuhan, hewan dan mikroorganisme. Penggunaan yang terakhir memiliki keuntungan memungkinkan produksi enzim dalam jumlah besar menggunakan teknik fermentasi standar.

Selain itu, jauh lebih mudah untuk meningkatkan produktivitas mikroorganisme daripada tanaman atau hewan, dan penggunaan teknologi DNA rekombinan memungkinkan untuk mensintesis enzim hewan dalam sel mikroorganisme.

Enzim yang diperoleh dengan cara ini terutama digunakan dalam industri makanan dan bidang terkait. Sintesis enzim dalam sel dikendalikan secara genetik, dan oleh karena itu produsen mikroorganisme industri yang tersedia diperoleh sebagai hasil dari perubahan terarah dalam genetika mikroorganisme tipe liar.

produk rekombinan. Teknologi DNA rekombinan, lebih dikenal sebagai "rekayasa genetika", memungkinkan gen organisme yang lebih tinggi untuk dimasukkan ke dalam genom bakteri. Akibatnya, bakteri memperoleh kemampuan untuk mensintesis produk "asing" (rekombinan) - senyawa yang sebelumnya hanya dapat disintesis oleh organisme yang lebih tinggi.

Atas dasar ini, banyak proses bioteknologi baru telah diciptakan untuk produksi protein manusia atau hewan yang sebelumnya tidak tersedia atau digunakan dengan risiko kesehatan yang besar.

Istilah "bioteknologi" sendiri mulai populer pada tahun 1970-an sehubungan dengan perkembangan metode produksi produk rekombinan. Namun, konsep ini jauh lebih luas dan mencakup metode industri apa pun yang didasarkan pada penggunaan organisme hidup dan proses biologis.

Protein rekombinan pertama yang diproduksi dalam skala industri adalah hormon pertumbuhan manusia. Untuk pengobatan hemofilia, salah satu protein dari sistem pembekuan darah, yaitu faktor

VIII. Sebelum metode dikembangkan untuk mendapatkan protein ini menggunakan rekayasa genetika, protein ini diisolasi dari darah manusia; penggunaan obat semacam itu telah dikaitkan dengan risiko infeksi human immunodeficiency virus (HIV).

Untuk waktu yang lama, diabetes mellitus telah berhasil diobati dengan insulin hewani. Namun, para ilmuwan percaya bahwa produk rekombinan akan menciptakan lebih sedikit masalah imunologi jika dapat diperoleh dalam bentuk murni, tanpa kotoran dari peptida lain yang diproduksi oleh pankreas.

Selain itu, jumlah pasien diabetes diperkirakan akan meningkat dari waktu ke waktu karena faktor-faktor seperti perubahan kebiasaan diet, peningkatan perawatan medis untuk wanita hamil dengan diabetes (dan, sebagai hasilnya, peningkatan frekuensi kecenderungan genetik untuk diabetes) , dan akhirnya diharapkan dapat meningkatkan harapan hidup pasien diabetes.

Insulin rekombinan pertama masuk pasar pada tahun 1982, dan pada akhir tahun 1980-an secara praktis menggantikan insulin hewani.

Banyak protein lain disintesis dalam tubuh manusia dalam jumlah yang sangat kecil, dan satu-satunya cara untuk mendapatkannya dalam skala yang cukup untuk penggunaan klinis adalah melalui teknologi DNA rekombinan. Protein ini termasuk interferon dan eritropoietin.

Eritropoietin, bersama dengan faktor perangsang koloni myeloid, mengatur pembentukan sel darah pada manusia. Erythropoietin digunakan untuk mengobati anemia yang berhubungan dengan gagal ginjal dan dapat digunakan sebagai pengangkat trombosit dalam kemoterapi kanker.

Biotransformasi zat. Mikroorganisme dapat digunakan untuk mengubah senyawa tertentu menjadi zat yang serupa secara struktural, tetapi lebih berharga. Karena mikroorganisme dapat mengerahkan tindakan katalitiknya dalam kaitannya dengan hanya zat tertentu, proses yang terjadi dengan partisipasi mereka lebih spesifik daripada yang murni kimia. Proses biotransformasi yang paling terkenal adalah produksi cuka dengan mengubah etanol menjadi asam asetat.

Tetapi di antara produk yang terbentuk selama biotransformasi, ada juga senyawa yang sangat berharga seperti hormon steroid, antibiotik, prostaglandin. Lihat juga REKAYASA GENETIKA. Mikrobiologi Industri dan Kemajuan Rekayasa Genetika(edisi khusus Scientific American).

M., 1984
Bioteknologi. Prinsip dan aplikasi. M., 1988

Produksi Penggunaan mikroorganisme oleh manusia.

Mikroorganisme banyak digunakan dalam industri makanan, rumah tangga, industri mikrobiologi untuk menghasilkan asam amino, enzim, asam organik, vitamin, dll.

Industri mikrobiologi klasik meliputi pembuatan anggur, pembuatan bir, pembuatan roti, produk asam laktat, dan cuka makanan. Misalnya, pembuatan anggur, pembuatan bir, dan produksi adonan ragi tidak mungkin dilakukan tanpa menggunakan ragi, yang tersebar luas di alam.

Sejarah produksi industri ragi dimulai di Belanda, di mana pada tahun 1870 . Pabrik ragi pertama didirikan. Produk utama adalah ragi yang ditekan dengan kadar air sekitar 70%, yang dapat disimpan hanya selama beberapa minggu.

Penyimpanan jangka panjang tidak mungkin, karena sel ragi yang ditekan tetap hidup dan mempertahankan aktivitasnya, yang menyebabkan autolisis dan kematiannya. Pengeringan telah menjadi salah satu metode pengawetan industri ragi. Pada ragi kering dengan kelembaban rendah, sel ragi berada dalam keadaan anabiotik dan dapat bertahan lama.

Ragi kering pertama muncul pada tahun 1945 . Pada tahun 1972 . generasi kedua ragi kering muncul, yang disebut ragi instan.

Penggunaan mikroorganisme dalam industri makanan

Sejak pertengahan 1990-an, generasi ketiga ragi kering telah muncul: ragi roti. Saccharomyces cerevisiae, yang menggabungkan keunggulan ragi instan dengan kompleks enzim pemanggang khusus yang sangat terkonsentrasi dalam satu produk.

Ragi ini memungkinkan tidak hanya untuk meningkatkan kualitas roti, tetapi juga untuk secara aktif menahan proses basi.

ragi tukang roti Saccharomyces cerevisiae juga digunakan dalam produksi etil alkohol.

Pembuatan anggur menggunakan banyak jenis ragi yang berbeda untuk menghasilkan merek anggur yang unik dengan kualitas yang unik.

Bakteri asam laktat terlibat dalam persiapan makanan seperti asinan kubis, acar mentimun, acar zaitun, dan banyak makanan acar lainnya.

Bakteri asam laktat mengubah gula menjadi asam laktat, yang melindungi makanan dari bakteri pembusuk.

Dengan bantuan bakteri asam laktat, berbagai macam produk asam laktat, keju cottage, dan keju disiapkan.

Pada saat yang sama, banyak mikroorganisme memainkan peran negatif dalam kehidupan manusia, menjadi patogen penyakit manusia, hewan dan tumbuhan; mereka dapat menyebabkan pembusukan bahan makanan, penghancuran berbagai bahan, dll.

Untuk memerangi mikroorganisme seperti itu, antibiotik ditemukan - penisilin, streptomisin, gramisidin, dll., Yang merupakan produk metabolisme jamur, bakteri, dan aktinomiset.

Mikroorganisme menyediakan manusia dengan enzim yang diperlukan.

Dengan demikian, amilase digunakan dalam industri makanan, tekstil, dan kertas. Protease menyebabkan degradasi protein pada berbagai bahan. Di Timur, protease jamur telah digunakan selama berabad-abad untuk membuat kecap.

Hari ini digunakan dalam pembuatan deterjen. Saat mengawetkan jus buah, enzim seperti pektinase digunakan.

Mikroorganisme digunakan untuk pengolahan air limbah, pengolahan limbah industri makanan. Penguraian bahan organik sampah secara anaerobik menghasilkan biogas.

Dalam beberapa tahun terakhir, produksi baru telah muncul.

Karotenoid dan steroid diperoleh dari jamur.

Bakteri mensintesis banyak asam amino, nukleotida, dan reagen lainnya untuk penelitian biokimia.

Mikrobiologi adalah ilmu yang berkembang pesat, pencapaiannya sebagian besar terkait dengan perkembangan fisika, kimia, biokimia, biologi molekuler, dll.

Untuk berhasil mempelajari mikrobiologi, pengetahuan tentang ilmu-ilmu yang terdaftar diperlukan.

Mata kuliah ini berfokus pada mikrobiologi makanan.

Banyak mikroorganisme hidup di permukaan tubuh, di usus manusia dan hewan, pada tumbuhan, pada makanan, dan pada semua benda di sekitar kita. Mikroorganisme mengkonsumsi berbagai macam makanan, sangat mudah beradaptasi dengan perubahan kondisi kehidupan: panas, dingin, kurangnya kelembaban, dll.

n. berkembang biak dengan sangat cepat. Tanpa pengetahuan tentang mikrobiologi, tidak mungkin untuk mengelola proses bioteknologi secara kompeten dan efektif, menjaga kualitas produk makanan yang tinggi pada semua tahap produksinya dan mencegah konsumsi produk yang mengandung patogen penyakit bawaan makanan dan keracunan.

Harus ditekankan bahwa studi mikrobiologis produk makanan, tidak hanya dari sudut pandang fitur teknologi, tetapi juga, yang tidak kalah pentingnya, dari sudut pandang sanitasi dan keamanan mikrobiologisnya, adalah objek mikrobiologi sanitasi yang paling sulit.

Hal ini dijelaskan tidak hanya oleh keragaman dan kelimpahan mikroflora dalam produk makanan, tetapi juga oleh penggunaan mikroorganisme dalam produksi banyak dari mereka.

Dalam hal ini, dalam analisis mikrobiologi kualitas dan keamanan pangan, dua kelompok mikroorganisme harus dibedakan:

- mikroflora tertentu;

- mikroflora nonspesifik.

Spesifik- ras budaya mikroorganisme yang digunakan untuk menyiapkan produk tertentu dan merupakan mata rantai yang sangat diperlukan dalam teknologi produksinya.

Mikroflora tersebut digunakan dalam teknologi untuk memproduksi anggur, bir, roti, dan semua produk susu fermentasi.

Tidak spesifik- mikroorganisme yang memasuki makanan dari lingkungan, mencemari mereka.

Di antara kelompok mikroorganisme ini, saprofit, patogen dan patogen kondisional, serta mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan produk dibedakan.

Tingkat polusi tergantung pada banyak faktor, yang meliputi pengadaan bahan baku yang benar, penyimpanan dan pemrosesannya, kepatuhan terhadap kondisi teknologi dan sanitasi untuk produksi produk, penyimpanan dan pengangkutannya.

pengantar

Bioteknologi modern didasarkan pada pencapaian ilmu pengetahuan alam, teknik, teknologi, biokimia, mikrobiologi, biologi molekuler, dan genetika. Metode biologis digunakan dalam memerangi pencemaran lingkungan dan hama organisme tumbuhan dan hewan. Pencapaian bioteknologi juga dapat mencakup penggunaan enzim amobil, produksi vaksin sintetik, penggunaan teknologi sel dalam pemuliaan.

Bakteri, jamur, ganggang, lumut, virus, protozoa memainkan peran penting dalam kehidupan manusia. Sejak zaman kuno, orang telah menggunakannya dalam proses memanggang, membuat anggur dan bir, dan di berbagai industri.

Mikroorganisme membantu manusia dalam produksi nutrisi protein yang efisien dan biogas. Mereka digunakan dalam penerapan metode bioteknik pemurnian udara dan air limbah, dalam penggunaan metode biologis untuk penghancuran hama pertanian, dalam produksi obat-obatan, dalam penghancuran bahan limbah.

Tujuan utama dari pekerjaan ini adalah untuk mempelajari metode dan kondisi untuk budidaya mikroorganisme

Biasakan diri Anda dengan area aplikasi mikroorganisme

Mempelajari morfologi dan fisiologi mikroorganisme

Untuk mempelajari jenis utama dan komposisi media nutrisi

Berikan konsep dan berkenalan dengan bioreaktor

Mengungkapkan metode utama budidaya mikroorganisme

Morfologi dan fisiologi mikroorganisme

Morfologi

Klasifikasi mikroorganisme

bakteri

Bakteri adalah mikroorganisme prokariotik bersel tunggal. Nilainya diukur dalam mikrometer (µm). Ada tiga bentuk utama: bakteri bulat - kokus, berbentuk batang dan berbelit-belit.

kokus(Yunani kokkos - butir) memiliki bentuk bulat atau agak memanjang. Mereka berbeda satu sama lain tergantung pada bagaimana mereka berada setelah pembagian. Kokus yang tersusun soliter disebut mikrokokus, tersusun berpasangan bersifat diplokokus. Streptokokus membelah di bidang yang sama dan setelah pembelahan tidak menyimpang, membentuk rantai (Streptokokus Yunani - rantai). Tetracocci membentuk kombinasi empat kokus sebagai hasil pembelahan dalam dua bidang yang saling tegak lurus, sarcins (bahasa Latin sarcio - untuk mengikat) terbentuk ketika membelah dalam tiga bidang yang saling tegak lurus dan terlihat seperti kelompok 8-16 kokus. Staphylococci, sebagai hasil dari pembagian acak, membentuk kelompok yang menyerupai seikat anggur (staphyle Yunani - seikat anggur).

berbentuk batang bakteri (bakteri Yunani - tongkat) yang dapat membentuk spora disebut basil jika spora tidak lebih lebar dari batang itu sendiri, dan clostridium jika diameter spora melebihi diameter batang. Bakteri berbentuk batang, tidak seperti kokus, beragam dalam ukuran, bentuk dan susunan sel: pendek (1-5 mikron), tebal, dengan bakteri ujung bulat dari kelompok usus; batang tuberkulosis yang tipis dan sedikit melengkung; batang tipis difteri yang terletak miring; batang antraks besar (3-8 mikron) dengan ujung "terpotong", membentuk rantai panjang - streptobasilus.

Ke berliku-liku Bentuk bakteri antara lain vibrio yang memiliki bentuk agak melengkung berupa koma (cholera vibrio) dan spirilla yang terdiri dari beberapa ikal. Bentuk berkerut juga termasuk Campylobacter, yang di bawah mikroskop terlihat seperti sayap camar terbang.

Struktur sel bakteri.

Elemen struktural sel bakteri dapat dibagi menjadi:

a) elemen struktural permanen - ada di setiap jenis bakteri, sepanjang hidup bakteri; itu adalah dinding sel, membran sitoplasma, sitoplasma, nukleoid;

B) elemen struktural tidak permanen yang tidak dapat dibentuk oleh semua jenis bakteri, tetapi bakteri yang membentuknya dapat kehilangan dan memperolehnya kembali, tergantung pada kondisi keberadaannya. Ini adalah kapsul, inklusi, minum, spora, flagela.

Beras. 1.1. Struktur sel bakteri

dinding sel menutupi seluruh permukaan sel. Pada bakteri gram positif, dinding sel lebih tebal: hingga 90% adalah senyawa polimer peptidoglikan yang terkait dengan asam teikoat dan lapisan protein. Pada bakteri gram negatif, dinding sel lebih tipis, tetapi komposisinya lebih kompleks: terdiri dari lapisan tipis peptidoglikan, lipopolisakarida, protein; itu ditutupi oleh membran luar.

Fungsi dinding selapakah itu:

Merupakan penghalang osmotik

Menentukan bentuk sel bakteri

Melindungi sel dari pengaruh lingkungan

Membawa berbagai reseptor yang mempromosikan perlekatan fag, colisin, serta berbagai senyawa kimia,

Nutrisi memasuki sel melalui dinding sel dan produk limbah dikeluarkan.

O-antigen terlokalisasi di dinding sel dan endotoksin (lipid A) bakteri terkait dengannya.

membran sitoplasma

berdekatan dengan dinding sel bakteri membran sitoplasma , yang strukturnya mirip dengan membran eukariotik ( terdiri dari lapisan ganda lipid, terutama fosfolipid dengan permukaan bawaan dan protein integral). Dia menyediakan:

Permeabilitas selektif dan transportasi zat terlarut ke dalam sel,

Transpor elektron dan fosforilasi oksidatif,

Isolasi eksoenzim hidrolitik, biosintesis berbagai polimer.

Batas membran sitoplasma sitoplasma bakteri , yang mewakili struktur granular. Terlokalisasi di sitoplasma ribosom dan bakteri nukleoid, itu juga dapat berisi inklusi dan plasmid(DNA ekstrakromosom). Selain struktur yang diperlukan, sel bakteri mungkin memiliki spora.

sitoplasma- isi internal seperti gel dari sel bakteri diresapi dengan struktur membran yang menciptakan sistem yang kaku. Sitoplasma mengandung ribosom (di mana biosintesis protein dilakukan), enzim, asam amino, protein, asam ribonukleat.

Nukleoid- itu adalah kromosom bakteri, untai ganda DNA, tertutup melingkar, terhubung ke mesosom. Berbeda dengan nukleus eukariota, untai DNA terletak bebas di sitoplasma, tidak memiliki selubung nukleus, nukleolus, atau protein histon. Untai DNA berkali-kali lebih panjang dari bakteri itu sendiri (misalnya, pada E. coli, panjang kromosom lebih dari 1 mm).

Selain nukleoid, faktor keturunan ekstrakromosomal, yang disebut plasmid, dapat ditemukan di sitoplasma. Ini adalah untaian pendek DNA melingkar yang melekat pada mesosom.

Inklusi ditemukan dalam sitoplasma beberapa bakteri dalam bentuk butiran yang dapat dideteksi dengan mikroskop. Untuk sebagian besar, ini adalah pasokan nutrisi.

minum(lat. pili - rambut) jika tidak silia, fimbriae, pinggiran, vili - proses filamen pendek pada permukaan bakteri.

Flagela. Banyak jenis bakteri yang dapat bergerak karena adanya flagela. Dari bakteri patogen, hanya di antara batang dan bentuk berbelit-belit yang ada spesies bergerak. Flagela adalah filamen elastis tipis, yang panjangnya pada beberapa spesies beberapa kali panjang tubuh bakteri itu sendiri.

Jumlah dan susunan flagela merupakan ciri khas spesies bakteri. Bakteri dibedakan: monotrik - dengan satu flagel di ujung tubuh, lofotrik - dengan seikat flagela di ujungnya, amfitrik, memiliki flagela di kedua ujungnya, dan peritrichous, di mana flagela terletak di seluruh permukaan tubuh. tubuh. Vibrio cholerae milik monotrichs, dan typhoid salmonella milik peritrichs.

Kapsul- lapisan mukosa luar yang ditemukan pada banyak bakteri. Pada beberapa spesies, sangat tipis sehingga hanya ditemukan di mikroskop elektron - ini adalah mikrokapsul. Pada bakteri jenis lain, kapsul terdefinisi dengan baik dan terlihat dalam mikroskop optik konvensional - ini adalah makrokapsul.

mikoplasma

Mycoplasma adalah prokariota, ukurannya 125-200 nm. Ini adalah mikroba seluler terkecil, ukurannya mendekati batas resolusi mikroskop optik. Mereka tidak memiliki dinding sel. Ciri khas mikoplasma dikaitkan dengan tidak adanya dinding sel. Mereka tidak memiliki bentuk permanen, jadi ada bentuk bulat, lonjong, seperti benang.

Rickettsia

klamidia

actinomycetes

Actinomycetes adalah mikroorganisme uniseluler yang termasuk dalam prokariota. Sel-sel mereka memiliki struktur yang sama dengan bakteri: dinding sel yang mengandung peptidoglikan, membran sitoplasma; nukleoid, ribosom, mesosom, inklusi intraseluler terletak di sitoplasma. Oleh karena itu, actinomycetes patogen sensitif terhadap obat antibakteri. Pada saat yang sama, mereka memiliki bentuk filamen jalinan bercabang yang mirip dengan jamur, dan beberapa actinomycetes milik keluarga strenomycete berkembang biak dengan spora. Keluarga actinomycetes lain berkembang biak dengan fragmentasi, yaitu pemecahan filamen menjadi fragmen terpisah.

Actinomycetes tersebar luas di lingkungan, terutama di tanah, dan berpartisipasi dalam siklus zat di alam. Di antara actinomycetes ada produsen antibiotik, vitamin, hormon. Sebagian besar antibiotik yang digunakan saat ini diproduksi oleh actinomycetes. Ini adalah streptomisin, tetrasiklin dan lain-lain.

Spirochetes.

Spirochetes adalah prokariota. Mereka memiliki fitur yang sama dengan bakteri dan protozoa. Ini adalah mikroba uniseluler, memiliki bentuk sel melengkung tipis yang panjang, mampu bergerak aktif. Dalam kondisi buruk, beberapa di antaranya bisa berubah menjadi kista.

Studi di mikroskop elektron memungkinkan untuk membangun struktur sel spirochete. Ini adalah silinder sitoplasma yang dikelilingi oleh membran sitoplasma dan dinding sel yang mengandung peptidoglikan. Sitoplasma mengandung nukleoid, ribosom, mesosom, dan inklusi.

Fibril terletak di bawah membran sitoplasma, menyediakan berbagai gerakan spirochetes - translasi, rotasi, fleksi.

Perwakilan patogen spirochetes: Treponema pallidum - menyebabkan sifilis, Borrelia rekurenis - demam kambuh, Borrelia burgdorferi - penyakit Lyme, Leptospira interrogans - leptospirosis.

Jamur

Jamur (Fungi, Mycetes) adalah eukariota, tumbuhan tingkat rendah yang tidak memiliki klorofil, dan oleh karena itu mereka tidak mensintesis senyawa karbon organik, yaitu heterotrof, memiliki nukleus yang berbeda, ditutupi dengan cangkang yang mengandung kitin. Tidak seperti bakteri, jamur tidak mengandung peptidoglikan, dan karena itu tidak sensitif terhadap penisilin. Sitoplasma jamur ditandai dengan adanya sejumlah besar berbagai inklusi dan vakuola.

Di antara jamur mikroskopis (micromycetes) ada mikroorganisme uniseluler dan multiseluler yang berbeda dalam morfologi dan metode reproduksi. Jamur dicirikan oleh berbagai metode reproduksi: pembelahan, fragmentasi, tunas, pembentukan spora - aseksual dan seksual.

Dalam studi mikrobiologi, jamur, ragi, dan perwakilan dari kelompok gabungan yang disebut jamur tidak sempurna paling sering ditemui.

Cetakan membentuk miselium khas, merayap di sepanjang substrat nutrisi. Dari miselium, cabang-cabang udara naik ke atas, yang berakhir dengan tubuh buah dengan berbagai bentuk yang membawa spora.

Kapang mucor atau capitate (Mucor) adalah jamur uniseluler dengan tubuh buah bulat berisi endospora.

Jamur dari genus Aspergillus adalah jamur multiseluler dengan tubuh buah, mikroskopis menyerupai ujung kaleng penyiraman menyemprotkan aliran air; maka nama "kebocoran cetakan". Beberapa spesies Aspergillus digunakan secara industri untuk menghasilkan asam sitrat dan zat lainnya. Ada spesies yang menyebabkan penyakit kulit dan paru-paru pada manusia - aspergillosis.

Jamur dari genus Penicillum, atau kuas, adalah jamur multiseluler dengan tubuh buah berbentuk kuas. Dari beberapa jenis kapang hijau, antibiotik pertama, penisilin, diperoleh. Di antara penicilli ada spesies patogen bagi manusia yang menyebabkan penicilliosis.

Berbagai jenis jamur dapat menyebabkan pembusukan makanan, obat-obatan, biologis.

Ragi - jamur ragi (Saccharomycetes, Blastomycetes) memiliki bentuk sel bulat atau oval, berkali-kali lebih besar dari bakteri. Ukuran rata-rata sel ragi kira-kira sama dengan diameter eritrosit (7-10 mikron).

Virus

Virus- (lat. racun virus) - mikroorganisme terkecil yang tidak memiliki struktur seluler, sistem sintesis protein dan hanya mampu bereproduksi dalam sel bentuk kehidupan yang sangat terorganisir. Mereka didistribusikan secara luas di alam, mempengaruhi hewan, tumbuhan dan mikroorganisme lainnya.

Sebuah partikel virus dewasa, yang dikenal sebagai virion, terdiri dari asam nukleat - materi genetik (DNA atau RNA) yang membawa informasi tentang beberapa jenis protein yang dibutuhkan untuk membentuk virus baru - ditutupi dengan cangkang protein pelindung - kapsid. Kapsid terdiri dari subunit protein identik yang disebut kapsomer. Virus mungkin juga memiliki amplop lipid di atas kapsid ( superkapsid) terbentuk dari membran sel inang. Kapsid terdiri dari protein yang dikodekan oleh genom virus, dan bentuknya mendasari klasifikasi virus berdasarkan sifat morfologis. Selain itu, virus yang terorganisir secara rumit mengkodekan protein khusus yang membantu dalam perakitan kapsid. Kompleks protein dan asam nukleat disebut nukleoprotein, dan kompleks protein kapsid virus dengan asam nukleat virus disebut nukleokapsid.

Beras. 1.4. Struktur skema virus: 1 - inti (RNA untai tunggal); 2 - cangkang protein (Capsid); 3 - membran lipoprotein tambahan; 4 - Kapsomer (bagian struktural kapsid).

Fisiologi mikroorganisme

Fisiologi mikroorganisme mempelajari aktivitas vital sel mikroba, proses nutrisinya, respirasi, pertumbuhan, reproduksi, pola interaksi dengan lingkungan.

Metabolisme

Metabolisme- serangkaian proses biokimia yang bertujuan untuk memperoleh energi dan mereproduksi materi seluler.

Fitur metabolisme pada bakteri:

1) variasi substrat yang digunakan;

2) intensitas proses metabolisme;

4) dominasi proses peluruhan atas proses sintesis;

5) adanya ekso- dan endoenzim metabolisme.

Metabolisme terdiri dari dua proses yang saling terkait: katabolisme dan anabolisme.

katabolisme(metabolisme energi) adalah proses pemecahan molekul besar menjadi yang lebih kecil, sebagai akibatnya energi dilepaskan yang terakumulasi dalam bentuk ATP:

a) bernapas

b.fermentasi.

Anabolisme(metabolisme konstruktif) - menyediakan sintesis makromolekul dari mana sel dibangun:

a) anabolisme (dengan biaya energi);

b) katabolisme (dengan pelepasan energi);

Dalam hal ini, energi yang diperoleh dalam proses katabolisme digunakan. Metabolisme bakteri ditandai dengan laju proses yang tinggi dan adaptasi yang cepat terhadap perubahan kondisi lingkungan.

Dalam sel mikroba, enzim adalah katalis biologis. Menurut strukturnya, mereka membedakan:

1) enzim sederhana (protein);

2) kompleks; terdiri dari protein (pusat aktif) dan bagian non-protein; diperlukan untuk aktivasi enzim.

Menurut tempat tindakan, ada:

1) eksoenzim (bertindak di luar sel; ikut serta dalam proses disintegrasi molekul besar yang tidak dapat menembus ke dalam sel bakteri; ciri bakteri gram positif);

2) endoenzim (bertindak di dalam sel itu sendiri, menyediakan sintesis dan pemecahan berbagai zat).

Tergantung pada reaksi kimia yang dikatalisis, semua enzim dibagi menjadi enam kelas:

1) oksidoreduktase (mengkatalisis reaksi redoks antara dua substrat);

2) transferase (melakukan transfer antarmolekul kelompok kimia);

3) hidrolase (melakukan pembelahan hidrolitik ikatan intramolekul);

4) liase (melampirkan gugus kimia pada dua ikatan, dan juga melakukan reaksi balik);

5) isomerase (melakukan proses isomerisasi, memberikan konversi internal dengan pembentukan berbagai isomer);

6) ligase, atau sintetase (menghubungkan dua molekul, menghasilkan pemecahan ikatan pirofosfat dalam molekul ATP).

Nutrisi

Nutrisi dipahami sebagai proses masuk dan keluarnya nutrisi ke dalam dan ke luar sel. Nutrisi terutama memastikan reproduksi dan metabolisme sel.

Berbagai zat organik dan anorganik masuk ke dalam sel bakteri dalam proses nutrisi. Bakteri tidak memiliki organ makanan khusus. Zat menembus seluruh permukaan sel dalam bentuk molekul kecil. Cara makan ini disebut holofit. Kondisi yang diperlukan untuk masuknya nutrisi ke dalam sel adalah kelarutannya dalam air dan nilainya kecil (yaitu, protein harus dihidrolisis menjadi asam amino, karbohidrat menjadi di- atau monosakarida, dll.).

Pengatur utama masuknya zat ke dalam sel bakteri adalah membran sitoplasma. Ada empat mekanisme utama untuk asupan zat:

-difusi pasif- sepanjang gradien konsentrasi, intensif energi, tanpa spesifisitas substrat;

- difusi yang terfasilitasi- sepanjang gradien konsentrasi, spesifik substrat, intensif energi, dilakukan dengan partisipasi protein khusus meresapi;

- transportasi aktif- melawan gradien konsentrasi, spesifik substrat (protein pengikat khusus dalam kombinasi dengan permease), konsumsi energi (karena ATP), zat memasuki sel dalam bentuk yang tidak berubah secara kimiawi;

- translokasi (pemindahan kelompok) - melawan gradien konsentrasi, dengan bantuan sistem fosfotransferase, zat yang memakan energi (terutama gula) masuk ke dalam sel dalam bentuk phorforylated.

Unsur kimia utama adalah organogen diperlukan untuk sintesis senyawa organik - karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen.

Jenis makanan. Distribusi bakteri yang luas difasilitasi oleh berbagai jenis nutrisi. Mikroba membutuhkan karbon, oksigen, nitrogen, hidrogen, belerang, fosfor dan unsur lain (organogen).

Tergantung pada sumber produksi karbon, bakteri dibagi menjadi:

1) autotrof (menggunakan zat anorganik - CO2);

2) heterotrof;

3) metatrof (menggunakan bahan organik dari alam mati);

4) paratrof (menggunakan zat organik satwa liar).

Proses nutrisi harus menyediakan kebutuhan energi sel bakteri.

Menurut sumber energinya, mikroorganisme dibagi menjadi:

1) fototrof (mampu menggunakan energi matahari);

2) kemotrof (menerima energi melalui reaksi redoks);

3) kemolitotrof (menggunakan senyawa anorganik);

4) kemoorganotrof (menggunakan bahan organik).

Bakteri termasuk:

1) prototrof (mereka mampu mensintesis zat yang diperlukan dari yang terorganisir rendah sendiri);

2) auksotrof (mereka adalah mutan prototrof yang kehilangan gen; mereka bertanggung jawab untuk sintesis zat tertentu - vitamin, asam amino, oleh karena itu mereka membutuhkan zat ini dalam bentuk jadi).

Mikroorganisme mengasimilasi nutrisi dalam bentuk molekul kecil; oleh karena itu, protein, polisakarida, dan biopolimer lainnya dapat berfungsi sebagai sumber makanan hanya setelah mereka dipecah oleh eksoenzim menjadi senyawa yang lebih sederhana.

respirasi mikroorganisme.

Mikroorganisme memperoleh energi melalui respirasi. Respirasi adalah proses biologis transfer elektron melalui rantai pernapasan dari donor ke akseptor untuk membentuk ATP. Bergantung pada apa akseptor elektron terakhir, pancarkan respirasi aerob dan anaerob. Dalam respirasi aerobik, akseptor elektron terakhir adalah oksigen molekuler (O 2), dalam respirasi anaerobik, oksigen terikat (-NO 3, \u003d SO 4, \u003d SO 3).

Respirasi aerobik donor hidrogen H 2 O

Respirasi anaerob

Oksidasi nitrat NO3

(anaerob fakultatif) donor hidrogen N 2

Oksidasi sulfat SO4

(anaerob obligat) donor hidrogen H 2 S

Menurut jenis respirasi, empat kelompok mikroorganisme dibedakan.

1.mewajibkan(ketat) aerobik. Mereka membutuhkan oksigen molekuler (atmosfer) untuk bernapas.

2.mikroaerofil membutuhkan konsentrasi oksigen bebas yang berkurang (tekanan parsial rendah). Untuk menciptakan kondisi ini, CO2 biasanya ditambahkan ke campuran gas kultur, misalnya hingga konsentrasi 10 persen.

3.Anaerob fakultatif dapat mengkonsumsi glukosa dan bereproduksi dalam kondisi aerobik dan anaerobik. Di antara mereka, ada mikroorganisme yang toleran terhadap konsentrasi oksigen molekuler yang relatif tinggi (mendekati atmosfer) - mis. aerotoleran,

serta mikroorganisme yang mampu, dalam kondisi tertentu, untuk beralih dari respirasi anaerobik ke aerob.

4.Anaerob ketat bereproduksi hanya dalam kondisi anaerobik, yaitu pada konsentrasi oksigen molekuler yang sangat rendah, yang berbahaya bagi mereka dalam konsentrasi tinggi. Secara biokimia, respirasi anaerobik berlangsung menurut jenis proses fermentasi, sedangkan oksigen molekuler tidak digunakan.

Respirasi aerobik secara energetik lebih efisien (lebih banyak ATP yang disintesis).

Dalam proses respirasi aerobik, produk oksidasi toksik terbentuk (H 2 O 2 - hidrogen peroksida, -O 2 - radikal oksigen bebas), dari mana enzim spesifik melindungi, terutama katalase, peroksidase, peroksida dismutase. Anaerob kekurangan enzim ini, serta sistem regulasi potensial redoks (rH 2).

Pertumbuhan dan reproduksi bakteri

Pertumbuhan bakteri adalah pertambahan ukuran sel bakteri tanpa menambah jumlah individu dalam populasi.

Reproduksi bakteri adalah proses yang memastikan peningkatan jumlah individu dalam suatu populasi. Bakteri dicirikan oleh tingkat reproduksi yang tinggi.

Pertumbuhan selalu mendahului reproduksi. Bakteri berkembang biak dengan pembelahan biner melintang, di mana dua sel anak yang identik terbentuk dari satu sel induk.

Proses pembelahan sel bakteri dimulai dengan replikasi DNA kromosom. Pada titik penempelan kromosom ke membran sitoplasma (titik replikator), protein inisiator bekerja, yang menyebabkan cincin kromosom putus, dan kemudian benang-benangnya terdespiralisasi. Filamen terlepas dan filamen kedua menempel pada membran sitoplasma pada titik proreplicator, yang berlawanan secara diametris dengan titik replikator. Karena DNA polimerase, salinan persisnya diselesaikan dalam matriks setiap untai. Penggandaan materi genetik adalah sinyal untuk menggandakan jumlah organel. Dalam mesosom septal, septum sedang dibangun, membagi sel menjadi dua. DNA untai ganda berputar, berputar menjadi cincin pada titik perlekatan ke membran sitoplasma. Ini adalah sinyal untuk divergensi sel di sepanjang septum. Dua individu putri terbentuk.

Reproduksi bakteri ditentukan oleh waktu generasi. Ini adalah periode di mana pembelahan sel terjadi. Durasi generasi tergantung pada jenis bakteri, umur, komposisi media nutrisi, suhu, dll.

media nutrisi

Untuk budidaya bakteri, media nutrisi digunakan, yang sejumlah persyaratan dikenakan.

1. Nutrisi. Bakteri harus mengandung semua nutrisi yang diperlukan.

2. Isotonik. Bakteri harus mengandung satu set garam untuk mempertahankan tekanan osmotik, konsentrasi natrium klorida tertentu.

3. pH (keasaman) media yang optimal. Keasaman lingkungan memastikan berfungsinya enzim bakteri; untuk sebagian besar bakteri adalah 7,2-7,6.

4. Potensi elektronik optimal, menunjukkan kandungan oksigen terlarut dalam medium. Ini harus tinggi untuk aerob dan rendah untuk anaerob.

5. Transparansi (diamati pertumbuhan bakteri, terutama untuk media cair).

6. Sterilitas (tidak adanya bakteri lain).

Klasifikasi media kultur

1. Menurut asal:

1) alami (susu, gelatin, kentang, dll.);

2) buatan - media yang dibuat dari komponen alami yang disiapkan secara khusus (pepton, aminopeptida, ekstrak ragi, dll.);

3) sintetis - media dengan komposisi yang diketahui, dibuat dari senyawa anorganik dan organik murni secara kimia (garam, asam amino, karbohidrat, dll.).

2. Dengan komposisi:

1) sederhana - agar daging-pepton, kaldu daging-pepton, agar-agar hottinger, dll .;

2) kompleks - ini sederhana dengan penambahan komponen nutrisi tambahan (darah, agar coklat): kaldu gula,

kaldu empedu, agar serum, agar kuning telur-garam, media Kitt-Tarozzi, media Wilson-Blair, dll.

3. Dengan konsistensi:

1) padat (mengandung agar-agar 3-5%);

2) semi cair (0,15-0,7% agar-agar);

3) cair (tidak mengandung agar-agar).

agar- polisakarida kompleks dari rumput laut, pengeras utama untuk media padat (padat).

4. Tergantung pada tujuan PS, ada:

Diagnostik diferensial

pilihan

selektif

penghambatan

media budaya

Kumulatif (saturasi, pengayaan)

Pengawet

Kontrol.

Diagnostik diferensial - ini adalah lingkungan yang kompleks di mana mikroorganisme dari spesies yang berbeda tumbuh dengan cara yang berbeda, tergantung pada sifat biokimia kultur. Mereka dirancang untuk mengidentifikasi spesies mikroorganisme, banyak digunakan dalam bakteriologi klinis dan penelitian genetik.

PS selektif, penghambatan dan elektif dirancang untuk menumbuhkan jenis mikroorganisme yang ditentukan secara ketat. Media ini berfungsi untuk mengisolasi bakteri dari populasi campuran dan membedakannya dari spesies yang sejenis. Berbagai zat ditambahkan ke dalam komposisinya yang menghambat pertumbuhan beberapa spesies dan tidak mempengaruhi pertumbuhan spesies lain.

Media dapat dibuat selektif karena nilai pH. Baru-baru ini, agen antimikroba seperti antibiotik dan agen kemoterapi lainnya telah digunakan sebagai agen selektif media.

PS elektif telah menemukan aplikasi luas dalam isolasi patogen infeksi usus. Dengan penambahan perunggu atau hijau cemerlang, garam empedu (khususnya asam natrium taurocholic), sejumlah besar garam natrium klorida atau sitrat, pertumbuhan Escherichia coli terhambat, tetapi pertumbuhan bakteri patogen dari kelompok usus tidak memburuk . Beberapa media elektif disiapkan dengan penambahan antibiotik.

Media pemeliharaan kultur diformulasikan agar bebas dari zat-zat selektif yang dapat menyebabkan keragaman kultur.

PS kumulatif (pengayaan, kejenuhan) adalah media di mana jenis tanaman atau kelompok tanaman tertentu tumbuh lebih cepat dan lebih intensif daripada yang menyertainya. Saat menanam pada media ini, zat penghambat biasanya tidak digunakan, tetapi, sebaliknya, kondisi yang menguntungkan diciptakan untuk spesies tertentu yang ada dalam campuran. Dasar media akumulasi adalah empedu dan garamnya, natrium tetrationat, berbagai pewarna, garam selenit, antibiotik, dll.

Media pengawet digunakan untuk inokulasi primer dan transportasi bahan uji.

Ada juga kontrol PS, yang digunakan untuk mengontrol sterilitas dan kontaminasi bakteri total antibiotik.

5. Menurut kumpulan nutrisi, mereka membedakan:

Media minimal yang hanya berisi sumber makanan yang cukup untuk pertumbuhan;

Lingkungan yang kaya, yang mencakup banyak zat tambahan.

6. Menurut skala penggunaannya, PS dibagi menjadi:

> produksi (teknologi);

> lingkungan untuk penelitian ilmiah dengan lingkup penerapan yang terbatas.

PS produksi harus tersedia, ekonomis, mudah disiapkan dan digunakan untuk budidaya skala besar. Media penelitian biasanya sintetik dan kaya nutrisi.

Pemilihan bahan baku untuk pembuatan media kultur

Kualitas PS sangat ditentukan oleh kegunaan komposisi substrat nutrisi dan bahan baku yang digunakan untuk pembuatannya. Berbagai macam jenis bahan baku menimbulkan tugas yang sulit untuk memilih yang paling menjanjikan, cocok untuk merancang PS dengan kualitas yang dibutuhkan. Peran yang menentukan dalam hal ini dimainkan, pertama-tama, oleh indikator biokimia komposisi bahan baku, yang menentukan pilihan metode dan mode pemrosesannya untuk membuat penggunaan nutrisi yang terkandung paling lengkap dan efisien. di dalamnya.

Untuk mendapatkan PS dengan sifat yang sangat berharga, sumber protein hewani tradisional terutama digunakan, yaitu: daging ternak (sapi), kasein, ikan dan hasil olahannya. PS yang paling banyak dikembangkan dan banyak digunakan berdasarkan daging sapi.

Mengingat kekurangan sprat Kaspia, banyak digunakan di masa lalu, produk non-makanan yang lebih murah dan lebih mudah diakses dari industri perikanan - krill kering, limbah pemrosesan daging krill, pollock walleye fillet dan kaviarnya yang terlalu matang - mulai digunakan untuk mendapatkan ikan dasar nutrisi. Yang paling luas adalah tepung pakan ikan (FCM), yang memenuhi persyaratan nilai biologis, ketersediaan dan standar relatif.

PS yang cukup luas berdasarkan kasein, yang mengandung semua komponen yang ditemukan dalam susu: lemak, laktosa, vitamin, enzim, dan garam. Namun, perlu dicatat bahwa karena kenaikan biaya produk pengolahan susu, serta peningkatan permintaan kasein di pasar dunia, penggunaannya agak terbatas.

Dari sumber protein hewani non-pangan, sebagai bahan baku untuk pembuatan PS lengkap, perlu untuk mengisolasi darah hewan yang disembelih, yang kaya akan zat aktif biologis dan unsur mikro dan mengandung produk seluler dan metabolisme jaringan.

Hidrolisat darah hewan ternak digunakan sebagai pengganti pepton dalam media nutrisi diagnostik diferensial.

Jenis lain bahan baku asal hewan yang mengandung protein yang dapat digunakan untuk merancang PS antara lain: plasenta dan limpa sapi, konsentrat protein kering - produk pengolahan limbah daging, split trim yang diperoleh dari pengolahan kulit, embrio unggas - limbah produksi vaksin, pengganti darah dengan kadaluarsa, dadih whey, jaringan lunak moluska dan pinnipeds.

Sangat menjanjikan untuk menggunakan bangkai hewan berbulu dari peternakan bulu, darah sapi yang diperoleh di pabrik pengolahan daging, susu skim dan whey (limbah dari pabrik mentega).

Secara umum PS yang dibuat dari bahan baku hewani memiliki kandungan komponen gizi dasar yang tinggi, lengkap dan seimbang dari segi komposisi asam amino, dan dipelajari dengan cukup baik.

Dari hasil tanaman, jagung, kedelai, kacang polong, kentang, lupin, dll dapat digunakan sebagai substrat protein untuk PS. Namun, bahan baku pertanian sayuran mengandung protein, yang komposisinya tidak seimbang tergantung pada kondisi budidaya tanaman, serta sebagai lipid dalam jumlah yang lebih besar dari produk asal hewan.

Kelompok ekstensif terdiri dari PS yang terbuat dari bahan baku protein yang berasal dari mikroba (ragi, bakteri, dll.). Komposisi asam amino mikroorganisme yang berfungsi sebagai substrat untuk pembuatan PS telah dipelajari dengan baik, dan biomassa mikroorganisme yang digunakan lengkap dalam hal komposisi nutrisi dan ditandai dengan peningkatan kandungan lisin dan treonin.

Sejumlah PS komposisi gabungan dari substrat protein dari berbagai asal telah dikembangkan. Ini termasuk kaldu kasein ragi, daging ragi, dll. Sebagian besar PS yang diketahui didasarkan pada hidrolisat kasein, daging sapi dan ikan (hingga 80%).

Bobot spesifik bahan baku non-pangan dalam teknologi desain PS hanya 15% dan perlu ditingkatkan di masa mendatang.

Bahan baku non pangan yang digunakan untuk memperoleh gizi dasar (PS) harus memenuhi persyaratan tertentu, yaitu:

^ lengkap (komposisi kuantitatif dan kualitatif bahan baku harus memenuhi kebutuhan nutrisi mikroorganisme dan sel yang PS sedang dikembangkan);

^ terjangkau (memiliki basis bahan baku yang cukup luas);

^ teknologi (biaya pengenalan ke dalam produksi harus dilakukan dengan menggunakan peralatan yang ada atau teknologi yang ada);

^ ekonomis (biaya pengenalan teknologi saat beralih ke bahan baku baru dan pemrosesannya tidak boleh melebihi norma biaya untuk mendapatkan produk target);

^ standar (memiliki umur simpan yang lama tanpa mengubah sifat fisikokimia dan nilai gizi)

Sistem periodik

Sistem kultur periodik adalah suatu sistem di mana, setelah inokulasi bakteri (inokulasi) ke dalam media nutrisi, tidak dilakukan penambahan atau penghilangan komponen selain fase gas. Oleh karena itu, sistem periodik dapat mendukung reproduksi sel untuk waktu yang terbatas, di mana komposisi media nutrisi berubah dari menguntungkan (optimal) untuk pertumbuhannya menjadi tidak menguntungkan, hingga penghentian total pertumbuhan sel.

Mikroorganisme dan produk metabolismenya saat ini banyak digunakan dalam industri, pertanian, dan obat-obatan.

Sejarah penggunaan mikroorganisme

Sejak 1000 SM, orang Romawi, Fenisia, dan orang-orang dari peradaban awal lainnya mengekstraksi tembaga dari air tambang atau air yang merembes melalui badan bijih. Pada abad ke-17 Welsh di Inggris (county of Wales) dan pada abad XVIII. orang Spanyol di deposit Rio Tinto menggunakan proses "pencucian" ini untuk mengekstraksi tembaga dari mineral yang mengandungnya. Para penambang purba ini bahkan tidak menduga bahwa bakteri berperan aktif dalam proses ekstraksi logam tersebut. Saat ini, proses ini, yang dikenal sebagai pencucian bakteri, digunakan dalam skala besar di seluruh dunia untuk mengekstraksi tembaga dari bijih miskin yang mengandung ini dan logam berharga lainnya dalam jumlah kecil. Pencucian biologis juga digunakan (walaupun kurang luas) untuk melepaskan uranium. Sejumlah penelitian telah dilakukan pada sifat organisme yang terlibat dalam proses pencucian logam, sifat biokimia dan kemungkinan aplikasi di bidang ini. Hasil studi ini menunjukkan, khususnya, bahwa pelindian bakteri dapat digunakan secara luas di industri pertambangan dan, tampaknya, akan dapat sepenuhnya memenuhi kebutuhan akan teknologi yang hemat energi dan ramah lingkungan.

Agak kurang dikenal, tetapi sama pentingnya, adalah penggunaan mikroorganisme di industri pertambangan untuk mengekstrak logam dari larutan. Beberapa teknologi progresif sudah mencakup proses biologis untuk mendapatkan logam dalam keadaan terlarut atau dalam bentuk partikel padat "dari air cucian sisa dari pengolahan bijih. Kemampuan mikroorganisme untuk mengakumulasi logam telah lama diketahui, dan para peminat telah lama memimpikan penggunaan mikroba untuk mengekstrak logam berharga dari air laut. Penelitian yang dilakukan menghilangkan beberapa harapan dan sebagian besar menentukan bidang penerapan mikroorganisme. Pemulihan logam dengan partisipasi mereka tetap merupakan cara yang menjanjikan untuk menangani limbah industri yang terkontaminasi logam dengan murah, serta memperoleh logam berharga secara ekonomis.

Sudah lama diketahui tentang kemampuan mikroorganisme untuk mensintesis senyawa polimer; pada kenyataannya, sebagian besar komponen sel adalah polimer. Namun, saat ini kurang dari 1% dari jumlah total bahan polimer diproduksi oleh industri mikrobiologi; 99% sisanya diperoleh dari minyak. Sejauh ini, bioteknologi belum memiliki dampak yang menentukan pada teknologi polimer. Mungkin di masa depan, dengan bantuan mikroorganisme, dimungkinkan untuk membuat bahan baru untuk tujuan khusus.

Aspek penting lain dari penggunaan mikroorganisme dalam analisis kimia harus diperhatikan - konsentrasi dan isolasi elemen jejak dari larutan encer. Dengan mengkonsumsi dan mengasimilasi elemen mikro selama aktivitas vitalnya, mikroorganisme dapat secara selektif mengakumulasi beberapa di antaranya di dalam selnya, sambil memurnikan larutan nutrisi dari kotoran. Misalnya, jamur digunakan untuk mengendapkan emas secara selektif dari larutan klorida.

Aplikasi Modern

Biomassa mikroba digunakan sebagai pakan ternak. Biomassa mikroba dari beberapa tanaman digunakan dalam bentuk berbagai kultur starter yang digunakan dalam industri makanan. Jadi persiapan roti, bir, anggur, minuman beralkohol, cuka, produk susu fermentasi, keju, dan banyak produk lainnya. Arah penting lainnya adalah penggunaan produk limbah mikroorganisme. Berdasarkan sifat zat-zat ini dan kepentingannya bagi produsen, produk limbah dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

1 grup adalah molekul besar dengan berat molekul. Ini termasuk berbagai enzim (lipase, dll) dan polisakarida. Penggunaannya sangat luas - dari industri makanan dan tekstil hingga industri minyak.

2 grup- ini adalah metanobolit primer, yang mencakup zat yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan sel itu sendiri: asam amino, asam organik, vitamin, dan lainnya.

3 grup- metanobolit sekunder. Ini termasuk: antibiotik, racun, alkaloid, faktor pertumbuhan, dll. Bidang penting bioteknologi adalah penggunaan mikroorganisme sebagai agen bioteknik untuk transformasi atau transformasi zat tertentu, pemurnian air, tanah atau udara dari polutan. Mikroorganisme juga memainkan peran penting dalam produksi minyak. Dengan cara tradisional, tidak lebih dari 50% minyak diekstraksi dari reservoir minyak. Produk limbah bakteri, terakumulasi di reservoir, berkontribusi pada perpindahan minyak dan pelepasannya yang lebih lengkap ke permukaan.

Besarnya peran mikroorganisme dalam menciptakan pemeliharaan dan pelestarian kesuburan tanah. Mereka mengambil bagian dalam pembentukan humus tanah - humus. Mereka digunakan untuk meningkatkan hasil panen.

Dalam beberapa tahun terakhir, arah lain yang secara fundamental baru dalam bioteknologi telah mulai berkembang - bioteknologi bebas sel.

Pemilihan mikroorganisme didasarkan pada fakta bahwa mikroorganisme sangat bermanfaat dalam industri, pertanian, di dunia hewan dan tumbuhan.

Aplikasi lain

Dalam kedokteran

Metode tradisional produksi vaksin didasarkan pada penggunaan patogen yang dilemahkan atau dibunuh. Saat ini, banyak vaksin baru (misalnya, untuk pencegahan influenza, hepatitis B) diperoleh dengan rekayasa genetika. Vaksin antivirus diperoleh dengan memasukkan ke dalam sel mikroba gen protein virus yang menunjukkan imunogenisitas terbesar. Ketika dibudidayakan, sel-sel tersebut mensintesis sejumlah besar protein virus, yang kemudian dimasukkan dalam komposisi sediaan vaksin. Produksi protein virus yang lebih efisien dalam kultur sel hewan berdasarkan teknologi DNA rekombinan.

Dalam produksi minyak:

Dalam beberapa tahun terakhir, metode peningkatan perolehan minyak menggunakan mikroorganisme telah dikembangkan. Perspektif mereka terhubung, pertama-tama, dengan kemudahan implementasi, intensitas modal minimal, dan keamanan lingkungan. Pada tahun 1940-an, penelitian dimulai di banyak negara penghasil minyak tentang penggunaan mikroorganisme untuk merangsang produksi di sumur produksi dan mengembalikan injeksi sumur injeksi.

Dalam makanan dan kimia industri:

Produk industri yang paling terkenal dari sintesis mikroba meliputi: aseton, alkohol (etanol, butanol, isopropanol, gliserin), asam organik (sitrat, asetat, laktat, glukonat, itakonik, propionik), perasa dan zat yang meningkatkan bau (mononatrium glutamat). ). Permintaan untuk yang terakhir terus meningkat karena tren makanan rendah kalori dan nabati untuk menambah variasi rasa dan aroma makanan. Zat aromatik yang berasal dari tumbuhan dapat dihasilkan melalui ekspresi gen tumbuhan dalam sel mikroorganisme.



Salah satu dari banyak kerajaan hewan adalah bakteri. Pada artikel ini kita akan berbicara tentang peran bakteri di alam dan kehidupan manusia, kami akan memperkenalkan perwakilan patogen dari kerajaan ini.

Bakteri di alam

Organisme hidup ini termasuk yang pertama muncul di planet kita. Mereka didistribusikan di mana-mana. Bakteri hidup di dasar badan air, di tanah, dan dapat bertahan baik pada suhu rendah maupun tinggi.

Pentingnya organisme ini di alam tidak dapat disangkal. Ini adalah bakteri yang menyediakan siklus zat di alam, yang merupakan dasar bagi kehidupan di Bumi. Senyawa organik di bawah pengaruhnya berubah dan terurai menjadi zat anorganik.

Proses pembentukan tanah disediakan oleh mikroorganisme tanah. Sisa-sisa tumbuhan dan hewan membusuk dan berubah menjadi humus dan humus hanya karena bakteri.

Di lingkungan akuatik, perwakilan kerajaan ini digunakan untuk memurnikan reservoir, serta air limbah. Karena aktivitas vitalnya, bakteri mengubah zat organik berbahaya menjadi zat anorganik yang aman.

Beras. 1. Peran bakteri di alam.

patogen

Namun, ada bakteri yang merugikan organisme hidup lainnya. Patogen dapat menyebabkan penyakit pada tumbuhan, hewan, dan manusia. Sebagai contoh:

• Salmonella menyebabkan demam tifoid;
• Shigella - disentri;
• Clostridium - tetanus dan gangren;
• Basil tuberkulosis - tuberkulosis
• Stafilokokus dan streptokokus - nanah, dll.

Rute transmisi dapat bervariasi:

• saat bersin, berbicara, batuk dari orang yang sakit;
• selama kontak fisik;
• dengan bantuan pembawa (serangga, tikus);
• melalui penetrasi luka.

Banyak penyakit berakhir dengan kematian, karena kemampuannya beradaptasi dengan obat-obatan, bakteri tidak begitu mudah dihancurkan. Ilmu pengetahuan modern secara aktif memerangi patogen, melepaskan obat baru.

Beras. 2. Mikroorganisme patogen.

Studi tentang fisiologi bakteri didirikan oleh Louis Pasteur pada tahun 1850-an. Penelitiannya dilanjutkan oleh M. V. Beyerink dan S. N. Vinogradsky, yang menyelidiki pentingnya mikroorganisme di alam.

Penggunaan bakteri

Umat ​​manusia telah belajar menggunakan bakteri untuk keuntungannya sendiri, misalnya:

• dalam pembuatan obat-obatan;

Ada jenis bakteri khusus yang mampu menghasilkan antibiotik terkuat, seperti tetrasiklin dan streptomisin. Dengan tindakan mereka, mereka membunuh banyak patogen.

• penyiapan bahan makanan baru;
• pelepasan zat organik;
• mendapatkan produk susu fermentasi (yogurt, kultur starter, kefir, susu panggang fermentasi);
• produksi berbagai jenis keju;
• pembuatan anggur;
• pengasinan dan fermentasi sayuran.

Beras. 3. Penggunaan bakteri oleh manusia.

Bakteri telah hidup di planet Bumi selama lebih dari 3,5 miliar tahun. Selama ini mereka banyak belajar dan beradaptasi dengan banyak hal. Sekarang mereka membantu orang. Bakteri dan manusia menjadi tak terpisahkan. Massa total bakteri sangat besar. Itu sekitar 500 miliar ton.

Bakteri menguntungkan melakukan dua fungsi ekologis yang paling penting - mereka memperbaiki nitrogen dan berpartisipasi dalam mineralisasi residu organik. Peran bakteri di alam bersifat global. Mereka terlibat dalam pergerakan, konsentrasi dan dispersi unsur-unsur kimia di biosfer bumi.

Pentingnya bakteri yang bermanfaat bagi manusia sangat besar. Mereka membentuk 99% dari seluruh populasi yang menghuni tubuhnya. Berkat mereka, seseorang hidup, bernafas, dan makan.

Penting. Mereka memberikan dukungan hidup lengkap.

Bakteri cukup sederhana. Para ilmuwan menyarankan bahwa mereka pertama kali muncul di planet Bumi.

Bakteri menguntungkan dalam tubuh manusia

Tubuh manusia dihuni oleh yang berguna dan. Keseimbangan yang ada antara tubuh manusia dan bakteri telah dipoles selama berabad-abad.

Seperti yang telah dihitung para ilmuwan, tubuh manusia mengandung 500 hingga 1000 jenis bakteri yang berbeda atau triliunan penyewa yang menakjubkan ini, yang mencapai berat total 4 kg. Hingga 3 kilogram tubuh mikroba hanya ditemukan di usus. Sisanya ada di saluran urogenital, di kulit dan rongga tubuh manusia lainnya. Mikroba mengisi tubuh bayi yang baru lahir dari menit pertama hidupnya dan akhirnya membentuk komposisi mikroflora usus pada 10-13 tahun.

Streptococci, lactobacilli, bifidobacteria, enterobacteria, jamur, virus usus, protozoa non-patogen hidup di usus. Lactobacilli dan bifidobacteria membentuk 60% dari flora usus. Komposisi grup ini selalu konstan, mereka adalah yang paling banyak dan melakukan fungsi utama.

bifidobakteri

Pentingnya jenis bakteri ini sangat besar.

• Berkat mereka, asetat dan asam laktat diproduksi. Dengan mengasamkan habitatnya, mereka menghambat pertumbuhan yang menyebabkan pembusukan dan fermentasi.
• Berkat bifidobacteria, risiko alergi makanan pada bayi berkurang.
• Mereka memberikan efek antioksidan dan antitumor.
• Bifidobacteria terlibat dalam sintesis vitamin C.
• Bifido- dan lactobacilli terlibat dalam penyerapan vitamin D, kalsium dan zat besi.

Beras. 1. Foto menunjukkan bifidobacteria. visualisasi komputer.

coli

Pentingnya jenis bakteri ini bagi manusia sangat besar.

• Perhatian khusus diberikan kepada perwakilan dari genus ini Escherichia coli M17. Ia mampu menghasilkan zat cocilin, yang menghambat pertumbuhan sejumlah mikroba patogen.
• Dengan partisipasi, vitamin K, kelompok B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 dan B12), asam folat dan nikotinat disintesis.

Beras. 2. Foto menunjukkan E. coli (gambar komputer 3D).

Peran positif bakteri dalam kehidupan manusia

• Dengan partisipasi bifido-, lakto-, dan enterobakteri, vitamin K, C, kelompok B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 dan B12), asam folat dan nikotinat disintesis.
• Karena pemecahan komponen makanan yang tidak tercerna dari usus bagian atas - pati, selulosa, protein dan fraksi lemak.
• Mikroflora usus mempertahankan metabolisme air-garam dan homeostasis ionik.
• Karena sekresi zat khusus, mikroflora usus menghambat pertumbuhan bakteri patogen yang menyebabkan pembusukan dan fermentasi.
• Bifido-, lacto-, dan enterobacteria berperan dalam detoksifikasi zat-zat yang masuk dari luar dan terbentuk di dalam tubuh itu sendiri.
• Mikroflora usus memainkan peran penting dalam memulihkan kekebalan lokal. Berkat itu, jumlah limfosit, aktivitas fagosit, dan produksi imunoglobulin A meningkat.
• Berkat mikroflora usus, perkembangan alat limfoid dirangsang.
• Resistensi epitel usus terhadap karsinogen meningkat.
• Mikroflora melindungi mukosa usus dan menyediakan energi untuk epitel usus.
• Mereka mengatur motilitas usus.
• Flora usus memperoleh keterampilan untuk menangkap dan menghilangkan virus dari organisme inang, yang telah bersimbiosis selama bertahun-tahun.
• Pentingnya bakteri dalam menjaga keseimbangan termal tubuh sangat besar. Mikroflora usus memakan zat yang tidak dicerna oleh sistem enzimatik, yang berasal dari saluran pencernaan bagian atas. Sebagai hasil dari reaksi biokimia yang kompleks, sejumlah besar energi panas dihasilkan. Panas dibawa ke seluruh tubuh dengan aliran darah dan masuk ke semua organ dalam. Itulah sebabnya seseorang selalu membeku ketika kelaparan.
• Mikroflora usus mengatur reabsorpsi komponen asam empedu (kolesterol), hormon, dll.

Beras. 3. Dalam foto, bakteri menguntungkan adalah lactobacilli (gambar komputer 3D).

Peran bakteri dalam produksi nitrogen

mikroba amonifikasi(menyebabkan pembusukan), dengan bantuan sejumlah enzim yang dimilikinya, mereka mampu menguraikan sisa-sisa hewan dan tumbuhan yang mati. Ketika protein terurai, nitrogen dan amonia dilepaskan.

bakteri urobakteri menguraikan urea, yang dikeluarkan manusia dan semua hewan di planet ini setiap hari. Kuantitasnya sangat besar dan mencapai 50 juta ton per tahun.

Jenis bakteri tertentu terlibat dalam oksidasi amonia. Proses ini disebut nitrofikasi.

Mikroba denitrifikasi mengembalikan molekul oksigen dari tanah ke atmosfer.

Beras. 4. Dalam foto, bakteri menguntungkan adalah mikroba ammonifikasi. Mereka mengekspos sisa-sisa hewan dan tumbuhan yang mati ke dekomposisi.

Peran bakteri di alam: fiksasi nitrogen

Pentingnya bakteri dalam kehidupan manusia, hewan, tumbuhan, jamur dan bakteri sangat besar. Seperti yang Anda ketahui, nitrogen diperlukan untuk keberadaan normal mereka. Tetapi bakteri tidak dapat menyerap nitrogen dalam bentuk gas. Ternyata ganggang biru-hijau dapat mengikat nitrogen dan membentuk amonia ( cyanobacteria), pemecah nitrogen yang hidup bebas dan spesial . Semua bakteri yang berguna ini menghasilkan hingga 90% nitrogen terikat dan melibatkan hingga 180 juta ton nitrogen dalam dana nitrogen tanah.

Bakteri nodul hidup berdampingan dengan baik dengan tanaman polongan dan buckthorn laut.

Tanaman seperti alfalfa, kacang polong, lupin dan kacang-kacangan lainnya memiliki apa yang disebut "apartemen" untuk bakteri bintil akarnya. Tanaman ini ditanam di tanah yang terkuras untuk memperkaya mereka dengan nitrogen.

Beras. 5. Foto menunjukkan bakteri bintil pada permukaan rambut akar tanaman legum.

Beras. 6. Foto akar tanaman polong-polongan.

Beras. 7. Dalam foto tersebut, bakteri yang menguntungkan adalah cyanobacteria.

Peran bakteri di alam: siklus karbon

Karbon adalah zat seluler terpenting dari dunia hewan dan tumbuhan, serta dunia tumbuhan. Itu membuat 50% dari bahan kering sel.

Banyak karbon ditemukan dalam serat yang dimakan hewan. Di perut mereka, serat terurai di bawah aksi mikroba dan kemudian, dalam bentuk kotoran, keluar.

Mengurai serat bakteri selulosa. Sebagai hasil dari pekerjaan mereka, tanah diperkaya dengan humus, yang secara signifikan meningkatkan kesuburannya, dan karbon dioksida dikembalikan ke atmosfer.

Beras. 8. Simbion intraseluler berwarna hijau, massa kayu olahan berwarna kuning.

Peran bakteri dalam konversi fosfor, besi dan belerang

Protein dan lipid mengandung sejumlah besar fosfor, yang mineralisasinya dilakukan Anda. megatherium(dari genus bakteri pembusuk).

bakteri besi berpartisipasi dalam proses mineralisasi senyawa organik yang mengandung besi. Sebagai hasil dari aktivitas mereka, sejumlah besar bijih besi dan endapan ferromangan terbentuk di rawa dan danau.

bakteri belerang hidup di air dan tanah. Ada banyak dari mereka di pupuk kandang. Mereka berpartisipasi dalam proses mineralisasi zat yang mengandung belerang yang berasal dari organik. Dalam proses penguraian zat organik yang mengandung belerang, gas hidrogen sulfida dilepaskan, yang sangat beracun bagi lingkungan, termasuk semua makhluk hidup. Bakteri belerang, sebagai hasil dari aktivitas vitalnya, mengubah gas ini menjadi senyawa yang tidak aktif dan tidak berbahaya.

Beras. 9. Meskipun tampak tidak bernyawa, masih ada kehidupan di Sungai Rio Tinto. Ini adalah berbagai bakteri pengoksidasi besi dan banyak spesies lain yang hanya dapat ditemukan di tempat ini.

Beras. 10. Bakteri belerang hijau di kolom Winogradsky.

Peran bakteri di alam: mineralisasi residu organik

Bakteri yang berperan aktif dalam mineralisasi senyawa organik dianggap sebagai pembersih (tertib) planet Bumi. Dengan bantuan mereka, bahan organik tanaman dan hewan yang mati berubah menjadi humus, yang diubah oleh mikroorganisme tanah menjadi garam mineral, yang sangat diperlukan untuk membangun sistem akar, batang, dan daun tanaman.

Beras. 11. Mineralisasi zat organik yang masuk ke reservoir terjadi sebagai akibat dari oksidasi biokimia.

Peran bakteri di alam: fermentasi pektin

Sel-sel organisme tumbuhan saling mengikat (semen) dengan zat khusus yang disebut pektin. Beberapa jenis bakteri asam butirat memiliki kemampuan untuk memfermentasi zat ini, yang jika dipanaskan akan berubah menjadi massa agar-agar (pectis). Fitur ini digunakan saat merendam tanaman yang banyak mengandung serat (rami, rami).

Beras. 12. Ada beberapa cara untuk mendapatkan kepercayaan. Yang paling umum adalah metode biologis, di mana koneksi bagian berserat dengan jaringan di sekitarnya dihancurkan di bawah pengaruh mikroorganisme. Proses fermentasi zat pektin dari kulit pohon disebut lobus, dan jerami yang direndam disebut trust.

Peran bakteri dalam pemurnian air

bakteri pemurni air, menstabilkan tingkat keasamannya. Dengan bantuan mereka, sedimen dasar berkurang, kesehatan ikan dan tanaman yang hidup di air meningkat.

Baru-baru ini, sekelompok ilmuwan dari berbagai negara telah menemukan bakteri yang menghancurkan deterjen yang merupakan bagian dari deterjen sintetis dan beberapa obat.

Beras. 13. Aktivitas xenobacteria banyak digunakan untuk membersihkan tanah dan badan air yang terkontaminasi produk minyak.

Beras. 14. Kubah plastik yang menjernihkan air. Mereka mengandung bakteri heterotrofik yang memakan bahan yang mengandung karbon, dan bakteri autotrofik yang memakan bahan yang mengandung amonia dan nitrogen. Sistem tabung membuat mereka tetap hidup.

Penggunaan bakteri dalam pengayaan bijih

Kemampuan bakteri pengoksidasi sulfur thionik digunakan untuk memperkaya bijih tembaga dan uranium.

Beras. 15. Dalam foto tersebut, bakteri menguntungkan adalah Thiobacilli dan Acidithiobacillus ferrooxidans (mikrograf elektron). Mereka mampu mengekstrak ion tembaga untuk pencucian limbah yang terbentuk selama pengayaan flotasi bijih sulfida.

Peran bakteri dalam fermentasi butirat

Mikroba butirat ada di mana-mana. Ada lebih dari 25 jenis mikroba ini. Mereka mengambil bagian dalam proses penguraian protein, lemak dan karbohidrat.

Fermentasi butirat disebabkan oleh bakteri pembentuk spora anaerob yang termasuk dalam genus Clostridium. Mereka mampu memfermentasi berbagai gula, alkohol, asam organik, pati, serat.

Beras. 16. Dalam foto, mikroorganisme butirat (visualisasi komputer).

Peran bakteri dalam kehidupan hewan

Banyak spesies dunia hewan memakan tumbuhan, yang didasarkan pada serat. Untuk mencerna serat (selulosa) hewan dibantu oleh mikroba khusus, yang tempat tinggalnya adalah bagian tertentu dari saluran pencernaan.

Pentingnya bakteri dalam peternakan

Aktivitas vital hewan disertai dengan pelepasan sejumlah besar kotoran. Dari sana, beberapa mikroorganisme dapat menghasilkan metana ("gas rawa"), yang digunakan sebagai bahan bakar dan bahan baku dalam sintesis organik.

Beras. 17. Gas metana sebagai bahan bakar mobil.

Penggunaan bakteri dalam industri makanan

Peran bakteri dalam kehidupan manusia sangat besar. Bakteri asam laktat banyak digunakan dalam industri makanan:

• dalam produksi susu kental, keju, krim asam dan kefir;
• saat memfermentasi kol dan mentimun acar, mereka mengambil bagian dalam buang air kecil apel dan acar sayuran;
• mereka memberikan rasa khusus pada anggur;
• menghasilkan asam laktat yang memfermentasi susu. Properti ini digunakan untuk produksi susu kental dan krim asam;
• dalam persiapan keju dan yogurt dalam skala industri;
• asam laktat berfungsi sebagai pengawet selama proses brining.

Bakteri asam laktat adalah streptokokus susu, streptokokus krim, bulgaria, acidophilic, termofilik biji-bijian dan tongkat mentimun. Bakteri dari genus Streptococcus dan Lactobacillus memberikan produk konsistensi yang lebih tebal. Sebagai hasil dari aktivitas vital mereka, kualitas keju meningkat. Mereka memberi keju rasa keju tertentu.

Beras. 18. Dalam foto tersebut, bakteri yang menguntungkan adalah lactobacilli (merah muda), Bulgarian stick dan streptococcus termofilik.

Beras. 19. Dalam foto, bakteri menguntungkan adalah jamur kefir (Tibet atau susu) dan stik asam laktat sebelum langsung dimasukkan ke dalam susu.

Beras. 20. Produk susu.

Beras. 21. Streptokokus termofilik (Streptococcus thermophilus) digunakan dalam pembuatan keju mozzarella.

Beras. 22. Ada banyak pilihan untuk cetakan penisilin. Kerak beludru, urat kehijauan, rasa yang unik dan aroma obat amonia dari keju yang unik. Rasa jamur keju tergantung pada tempat dan durasi pematangan.

Beras. 23. Bifiliz - persiapan biologis untuk pemberian oral, mengandung massa bifidobacteria hidup dan lisozim.

Penggunaan ragi dan jamur dalam industri makanan

Industri makanan terutama menggunakan spesies ragi Saccharomyces cerevisiae. Mereka melakukan fermentasi alkohol, itulah sebabnya mereka banyak digunakan dalam bisnis kue. Alkohol menguap selama memanggang, dan gelembung karbon dioksida membentuk remah roti.

Sejak 1910, ragi telah ditambahkan ke sosis. Ragi dari spesies Saccharomyces cerevisiae digunakan untuk produksi anggur, bir, dan kvass.

Beras. 24. Kombucha adalah simbiosis yang bersahabat antara cuka dan ragi. Itu muncul di daerah kami pada abad terakhir.

Beras. 25. Ragi kering dan basah banyak digunakan dalam industri kue.

Beras. 26. Tampilan mikroskopis sel ragi Saccharomyces cerevisiae dan Saccharomyces cerevisiae - ragi anggur "asli".

Peran bakteri dalam kehidupan manusia: oksidasi asam asetat

Pasteur juga membuktikan bahwa mikroorganisme khusus mengambil bagian dalam oksidasi asam asetat - tongkat cuka yang banyak ditemukan di alam. Mereka menetap di tanaman, menembus ke dalam sayuran dan buah-buahan yang matang. Ada banyak dari mereka dalam acar sayuran dan buah-buahan, anggur, bir, dan kvass.

Kemampuan tongkat cuka untuk mengoksidasi etil alkohol menjadi asam asetat digunakan saat ini untuk menghasilkan cuka yang digunakan untuk keperluan makanan dan dalam persiapan pakan ternak - ensiling ( pengalengan ).

Beras. 27. Proses ensiling pakan ternak. Silase merupakan pakan sukulen dengan nilai gizi yang tinggi.

Peran bakteri dalam kehidupan manusia: produksi obat-obatan

Studi tentang aktivitas vital mikroba telah memungkinkan para ilmuwan untuk menggunakan beberapa bakteri untuk sintesis obat antibakteri, vitamin, hormon, dan enzim.

Mereka membantu melawan banyak penyakit menular dan virus. Sebagian besar antibiotik diproduksi actinomycetes, lebih jarang bakteri non-misel. Penisilin, yang berasal dari jamur, menghancurkan dinding sel bakteri. Streptomycetes menghasilkan streptomisin, yang menonaktifkan ribosom sel mikroba. tongkat jerami atau Bacillus subtilis mengasamkan lingkungan. Mereka menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen pembusukan dan kondisional karena pembentukan sejumlah zat antimikroba. Tongkat jerami menghasilkan enzim yang menghancurkan zat yang terbentuk sebagai akibat dari pembusukan jaringan. Mereka terlibat dalam sintesis asam amino, vitamin dan senyawa imunoaktif.

Dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, saat ini para ilmuwan telah belajar untuk menggunakan untuk produksi insulin dan interferon.

Sejumlah bakteri seharusnya digunakan untuk menghasilkan protein khusus yang dapat ditambahkan ke pakan ternak dan makanan manusia.

Beras. 28. Dalam foto, spora bacillus jerami atau Bacillus subtilis (dicat biru).

Beras. 29. Biosporin-Biopharma adalah obat dalam negeri yang mengandung bakteri apatogenik dari genus Bacillus.

Menggunakan bakteri untuk menghasilkan herbisida yang aman

Saat ini, teknik ini banyak digunakan fitobakteri untuk produksi herbisida yang aman. racun Bacillus thuringiensis mengeluarkan Cry-toxins berbahaya bagi serangga, yang memungkinkan untuk menggunakan fitur mikroorganisme ini dalam memerangi hama tanaman.

Penggunaan bakteri dalam produksi deterjen

Protease atau memotong ikatan peptida antara asam amino yang membentuk protein. Amilase memecah pati. tongkat jerami (B. subtilis) menghasilkan protease dan amilase. Amilase bakteri digunakan dalam pembuatan deterjen cucian.

Beras. 30. Studi tentang aktivitas vital mikroba memungkinkan para ilmuwan untuk menerapkan beberapa sifat mereka untuk kepentingan manusia.

Pentingnya bakteri dalam kehidupan manusia sangat besar. Bakteri yang menguntungkan telah menjadi sahabat tetap manusia selama ribuan tahun. Tugas umat manusia bukanlah untuk mengganggu keseimbangan halus yang telah berkembang antara mikroorganisme yang hidup di dalam kita dan di lingkungan. Peran bakteri dalam kehidupan manusia sangat besar. Para ilmuwan terus-menerus menemukan sifat-sifat menguntungkan dari mikroorganisme, yang penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari dan dalam produksi hanya dibatasi oleh sifat-sifatnya.

Artikel di bagian "Apa yang kita ketahui tentang mikroba"Paling populer