Потребность микроорганизмов в витаминах и микроэлементах

Питание микроорганизмов.

Питание — это процесс усвоения организмом веществ, необходимых для его жизнедеятельности. Микроорганизмы питаются (поглощают) и выделяют продукты обмена всей поверхностью клетки. Посредством питания осуществляется связь организма с внешней средой.

Питательные вещества могут поступать в клетку только в растворенном виде, поэтому расщепление нерастворимых сложных органических соединений на более простые происходит вне клетки. На возможность проникновения питательных веществ в клетку оказывают влияние различные факторы: величина и структура молекул вещества, концентрация веществ в клетке и питательной среде, свойства клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, через которые в клетку проникают питательные вещества.

Концентрация питательной среды оказывает влияние на состояние клетки. Тургор — состояние, которое возникает при оптимальной концентрации веществ в питательной среде. Тургор характеризуется внутренним гидростатическим давлением в клетке, вызывающим напряжение в клеточной стенке. В результате цитоплазма клетки плотно прижимается к цитоплазматической мембране, растягивая ее. В состоянии тургора клетки микроорганизмов нормально осуществляют процессы жизнедеятельности.

Плазмолиз — это процесс сжимания цитоплазмы клетки в результате увеличения осмотического давления в среде и обезвоживания клетки. В результате плазмолиза происходит гибель микроорганизмов. Явление плазмолиза наблюдается при консервировании продуктов с солью и сахаром. Добавление в продукты соли или сахара повышает стойкость продуктов против микробной порчи при хранении. Высокие концентрации соли вызывают плазмолиз клеток, подавляют процесс дыхания, нарушают функции клеточных мембран. При концентрации соли 7—10% прекращается размножение многих гнилостных бактерий.

В зависимости от отношения к источнику углерода микроорганизмы делятся на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы — это организмы, синтезирующие все вещества своих клеток из углерода СО2 и из неорганических веществ. Для синтеза веществ клетки одни автотрофы используют энергию света, т. е. осуществляют фотосинтез (пурпурные серобактерии). Такие микроорганизмы называют фототрофами. Другие автотрофы синтезируют все вещества своих клеток также из углерода СO2, но энергию получают в результате окисления неорганических веществ — аммиака, водорода, т. е. осуществляют хемосинтез. Их называют хемотрофами (нитрифицирующие, водородные бактерии). микроорганизм аминокислота микроэлемент белок бактерия Гетеротрофы — это микроорганизмы, которые используют для построения вещества клетки готовые органические вещества. К ним относится большинство бактерий, дрожжи и микроскопические грибы. Гетеротрофы в большинстве — сапрофит ы, питающиеся органическими веществами отмерших организмов. Попадая на пищевые продукты, они вызывают их порчу.

Гетеротрофами являются все микроорганизмы, встречающиеся при производстве хлеба и некоторых видов мучных кондитерских изделий.

К гетеротрофам относятся паразиты — микроорганизмы, питающиеся за счет органических веществ других живых организмов и наносящие им вред. Они размножаются только в клетках хозяина. Паразиты являются патогенными микроорганизмами, так как вызывают инфекционные заболевания человека, животных и растений.

Потребность в полезных элементах.

Потребность микроорганизма в тех или иных соединениях определяется физиологическими особенностями данного вида микроба, но во всех случаях среда должна быть водным раствором этих веществ и обеспечивать в определенном количестве их приток в клетку.

В составе каждой микробной клетки имеются различные витамины. Они необходимы для нормальной жизнедеятельности; некоторые витамины входят в состав простетических групп ферментов.

Одни микроорганизмы должны получать витамины в готовом виде. Так, для очень многих бактерий необходимо наличие в среде никотиновой кислоты (витамин РР), тиамина (витамин В1), рибофлавина (витамин В2), биотина, пантотеновой кислоты и др. При отсутствии того или иного витамина в среде резко нарушается обмен веществ у микроорганизмов. Добавление в питательную среду недостающего витамина ликвидирует задержку роста, поэтому витамины нередко называют «ростовыми веществами».

Другие микроорганизмы хорошо развиваются и при отсутствии витаминов в среде. Они способны сами синтезировать витамины из веществ питательной среды, накапливать их в своем теле и выделять из клетки наружу. Некоторые микроорганизмы синтезируют витамины в количествах, значительно превышающих их потребности. Такие микроорганизмы используются для промышленного производства витаминов. Так, с помощью гриба Еrетоthеcium ashbyii получают витамин В2.

Потребность микроорганизмов в зольных элементах невелика. Необходимые для жизни минеральные соединения присутствуют в естественной среде обитания. Все изученные бактерии нуждаются в витаминах или ростовых веществах, которые играют роль катализаторов биохимических процессов микробной клетки. Они же служат структурными единицами при образовании некоторых ферментов. К витаминам, необходимым микробной клетке принадлежат: биотин, витамины группы В, витамин К и ряд других. Избыток витаминов задерживает рост бактерий. Кроме витаминов к факторам роста бактерий относят пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил, ксантин и гипоксантин).

В самом приближенном виде физиологические потребности микроорганизма в питательных веществах можно выявить, определив химический состав микробной клетки. Однако в этом случае не учитываются количество и состав метаболитов, удаленных клеткой во внешнюю среду, и то обстоятельство, что состав клеточного вещества микроорганизма зависит от состава среды обитания и варьирует в достаточно широких пределах. Но все же, первоначальную ориентировку в выборе оптимального состава питательной среды, исходя из состава клеточного вещества микроба, сделать можно.

Наиболее важными для микроорганизмов витаминами являются тиамин (В,), рибофлавин (В2), пиридоксин (В6), биотин, пантотеновая кислота, фолиевая кислота и кобаламин (В12). Пиримидины и пурины необходимы клетке для синтеза нуклеиновых кислот.

Источники витаминов и микроэлементов.

Потребность микроорганизмов в этих соединениях различна, тем не менее, практически все микроорганизмы лучше растут в присутствии витаминов. Эффективной добавкой к питательным средам оказался кукурузный экстракт благодаря наличию в нем витаминов, аминокислот и минеральных элементов в легко ассимилируемых формах. В рецептуры сред включают также дрожжевой автолизат, дрожжевой экстракт, сок картофеля, молочную сыворотку, экстракт солодовых ростков и другие продукты. Микроэлементы в состав питательных сред вводят в микродозах, в противном случае они оказывают ингибирующее действие на микробные клетки.

При составлении питательной среды для конкретного вида микроорганизма подбираются наиболее подходящие источники углерода, азота, фосфора и других веществ.

Вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микроорганизмов, разрешённые к применению при производстве пищевых продуктов в РФ.

Е170 углекислые соли кальция, Е640 глицин, Е641 L-лейцин, Е101 рибофлавин, Е927Ь карбамид (мочевина), Е327 лактат кальция, Е338 орто-фосфорная кислота, E339(i) дигидрофосфат натрия, Е340 фосфаты калия, Е342 фосфаты аммония, Е450 полифосфаты, Е501 карбонаты калия, Е508 хлорид калия, Е509 хлорид кальция, Е510 хлорид аммония, Е511 хлорид магния, Е515 сульфат калия, Е516 сульфаткальция, Е517 сульфатыаммония, Е518 сульфатымагния, Е529 оксидкальция, биотин, витаминыкомплексаВ, дрожжевыеавтолизаты, инозит, карбонаткальция, ниацин, пантотеноваякислота, сульфатжелеза, сульфатжелеза-аммония, сульфатмеди, сульфатцинка, фосфаткальция.