Пропионовокислое брожение

Особенности пропионовокислого брожения: применение пропионовокислых бактерий

Министерство сельского хозяйства РФ

«Оренбургский государственный аграрный университет»

Реферат

по промышленной микробиологии

на тему

Особенности пропионовокислого брожения: применение пропионовокислых бактерий

Подготовил: студент

Акжигитов Абай Сарсенгалиевич

Оренбург — 2010

Введение. Общая информация о пропионовокислых бактериях

1. Пропионовокислое брожение: химизм и особенности

2. Использование пропионовокислых бактерий в промышленности

Заключение

Список литературы

Введение: общая информация о пропионовокислых бактериях

Пропионовокислые бактерии — неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5—0,8 или 1,0—1,5 мкм (в молодых культурах — искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых — кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Пропионовокислые бактерии родственны по ряду свойств гетероферментативным молочнокислым бактериям Они, как и молочнокислые бактерии, не встречаются в почве или водоемах. Обитают в основном в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке). Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO2. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться.

Пропионовокислые бактерии применяют для микробиологического синтеза витамина B12. Пропионовые бактерии могут синтезировать гемсодержащие белки. В их клетках обнаружены цитохромы.

Конструктивный метаболизм пропионовых бактерий претерпел дальнейшую эволюцию в сторону большей независимости от органических соединений внешней среды. Пропионовые бактерии характеризуются хорошо развитыми биосинтетическими способностями и могут расти на простой синтетической среде с аммонийным азотом в качестве единственного источника азота при добавлении к среде пантотеновой кислоты и биотина, а для некоторых видов и тиамина. У ряда пропионовых бактерий обнаружена способность к азотфиксации.

Местообитание пропионовых бактерий — кишечный тракт жвачных животных, молоко, твердые сыры, в приготовлении которых они принимают участие.

1. Пропионовокислое брожение: химизм и особенности

Основные продукты пропионовокислого брожения, вызываемого несколькими видами бактерий из рода Propionibacterium, — пропионовая (CH3CH2OH) и уксусная кислоты и CO2. Химизм пропионовокислого брожения сильно изменяется в зависимости от условий. Это, по-видимому, объясняется способностью пропионовых бактерий перестраивать обмен веществ, например, в зависимости от аэрации. При доступе кислорода они ведут окислительный процесс, а в его отсутствии расщепляют гексозы путём брожения. Пропионовые бактерии способны фиксировать CO2, при этом из пировиноградной кислоты и CO2 образуется щавелевоуксусная кислота, превращающаяся в янтарную кислоту, из которой декарбоксилированием образуется пропионовая кислота.

Основное энергетическое значение для пропионовокислых бактерий имеют так называемые ключевые реакции пропионовокислого брожения.

Под пропионовокислым брожением подразумевают биохимический процесс превращения бактериями сахара, молочную кислоту и ее солей в пропионовую кислоту. В этом брожении, кроме пропионовой кислоты, образуются и такие продукты, как уксусная кислота, углекислый газ, янтарная кислота, ацетоин, диацетил, другие летучие ароматические соединения — диметилсульфид, ацетальдегид, пропионовый альдегид, этанол и пропанол. Химизм данного брожения подобен типичному молочнокислому брожению с той разницей, что образовавшаяся молочная кислота в этом брожении не конечный продукт, а промежуточный. От других типов брожения пропионовокислое отличается высоким выходом АТФ, участием некоторых уникальных ферментов и реакций.

Пропионовокислым бактериям свойственен бродильный тип метаболизма: они расщепляют сахара по пути Эмбдена–Мейергоффа до пропионата, ацетата, СО2 и сукцината. Химизм пропионовокислого брожения хорошо изучен и описан.

В пропионовокислом брожении мы имеем дело с карбоксилированием пирувата, приводящим к возникновению нового акцептора водорода — ЩУК. Восстановление пировиноградной кислоты в пропионовую у пропионовокислых бактерий протекает следующим образом. Пировиноградная кислота карбоксилируется в реакции, катализируемой биотинзависимым ферментом, у которого биотин выполняет функцию переносчика CO2. Донором CO2-группы служит метилмалонил-КоА. В результате реакции транскарбоксилирования образуются ЩУК и пропионил-КоА:

Ключевую реакцию брожения — превращение а-метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА катализирует кофермент В12 (AdoCbl).

Когда сбраживаемым субстратом является лактат, он сначала окисляется в пируват. Часть пирувата далее окисляется до ацетил-КоА и СО2, причем превращение ацетил-КоА в ацетат сопровождается образованием АТФ. Получение в процессе брожения окисленных продуктов, ацетата и СО2 уравновешивается сопутствующим восстановлением пирувата до пропионата.

Пировиноградная кислота — обязательное промежуточное соединение в брожении.

Пируват может быть превращен в пропионат несколькими путями:

1). пируват →акрилат→пропионат;

2). пируват→лактат→пропионат;

3). пируват + С 1→сукцинат →метилмалонат →пропионат.

Первые две возможности у пропионовых бактерий не реализуются, и образование пропионата происходит из дикарбоновой кислоты по третьему пути.

Сначала лактат окисляется до пирувата при участии флавопротеида в качестве акцептора водорода, затем в реакции транскарбоксилирования образуется оксалоацетат. Донором СО2 служит (S)-метилмалонил-КоА, а переносчиком СО2 — биотин. Под действием малатдегидрогеназы и фумаразы образуется фумарат, который восстанавливается до сукцината в реакции, катализирующей фумаратредуктазой. Эта реакция сопряжена с синтезом АТР путем фосфорилирования, сопряженного с переносом электронов. Далее в КоА — трансферазной реакции образуется сукцинал-КоА. Затем под действием метилмалонил-КоА-мутазы, содержащей кофермент В12, осуществляется перегруппировка, ведущая к образованию (R)-метилмалонил-КоА, который, однако, не является субстратом для транскарбоксилазы. Скорее всего, (S)-стереоизомер образуется при действии специфической рацемазы. В зтом случае в реакции транскарбоксилирования синтезируется пропионил-КоА, и в результате последующего переноса КоА на сукцинат образуется пропионат.

В процессе сбраживания лактата в пропионат потребляется одна молекула NADH2. Она образуется при окислении лактата до ацетата в соответствии с суммарным уравнением реакций брожения:

Лактат + NADH2 + ADP + Pi→ Пропионат + NAD + ATP.

Реакции, ведущие к образованию пропионовой кислоты у пропионовокислых бактерий, могут быть представлены следующей последовательностью:

1) Пируват + метилмалонил-КоА (а) ↔оксалоацетат+пропионил-КоА

2) Оксалоацетат+пропионил-КоА

3) Сукцинат + пропионил-КоА (+ КоА-трансфераза)↔сукцинил-КоА+пропионат

4) Сукцинил-КоА ↔(+метилмалонилизомеразая)↔метилмалонил-КоА

5) Метилмалонил-КоА (в) ↔(+метилмалонилрацемаза)↔метилмалонил-КоА(а)

Суммарно: пируват + 4H+→ пропионат.

Превращение оксалоацетата в сукцинат происходит в результате работы ферментов ЦТК: малатдегидрогеназы, фумаразы и сукцинатдегидрогеназы. Уксусная кислота образуется в результате окислительного декарбоксилирования пирувата:

6) Пируват + HAD+ + КоА(+пируватдегидрогеназа)↔ацетил-КоА+Н+ + НADH+ CO2,

7) Ацетил-КоА + Фн (+фосфотрансацетилаза)↔ ацетил-Ф + КоА, ацетил-Ф + АDФ (+ацетилкиназа)↔ацетат + АТФ.

Итак, разобранный выше поток реакций приводит к синтезу пропионовой кислоты. Однако пропионовокислое брожение — более сложный процесс, поскольку наряду с пропионовой кислотой в качестве продуктов брожения образуются уксусная, янтарная кислоты и CO2 (см. рис. 1):

Рис. 1. Пути образования янтарной, уксусной кислот и CO2 пропионовыми бактериями: Ф1 — ФЕП-карбокситрансфосфорилаза; Ф2 — пируватдегидрогеназа; Ф3 — фосфотрансацетилаза; Ф4 — ацетаткиназа

Кроме основных продуктов в разных количествах в культуральной жидкости пропионовых бактерий обнаружены молочная, муравьиная, изовалериановая кислоты, этиловый и пропиловый спирты, уксусный и пропионовый альдегиды, ацетоин, диацетил. Состав конечных продуктов брожения зависит от культуры бактерий, состава среды и условий культивирования. Это касается как видов накапливаемых продуктов, так и количественных соотношений между ними.

Соотношение продуктов брожения может быть разное и в значительной степени зависит от степени окисленности источника углерода. При росте на среде с глицерином, например, отношение пропионовая: уксусная 2:1, с лактатом 1:1,5 и пируватом 1:2. С другой стороны, при культивировании пропионовокислых бактерий в строго анаэробных условиях соотношение между количествами кислот отклоняется в обратную сторону; именно в этом случае на одну молекулу уксусной всегда образуется 3 молекулы пропионовой. Также большое влияние имеет значение концентрации ионов водорода. При увеличении концентрации ионов водорода в среде изменяется соотношение основных продуктов брожения: образование уксусной кислоты увеличивается, а пропионовой заметно уменьшается.Соотношение пропионовой и уксусной кислот зависит от состава и свойств среды и внешних условий существования микроорганизмов. В сырах в период максимального развития культуры пропионовых бактерий (первая фаза) в основном образуются относительно окисленные соединения (уксусная кислота), в период спада развития – преимущественно более восстановленные (вторая фаза). Но при замедлении развития культуры P. shermanii (замена пептона аммонийными солями) уксусная кислота превалирует перед пропионовой, однако и в этом случае отношение пропионовой кислоты к уксусной возрастает. Этот пример служит доказательством связи продуцирования кислот с составом среды. Отношение пропионовой кислоты к уксусной зависит также от вида бактерий. В среде с глюкозой и дрожжевым автолизатом пропионовокислые бактерии рода P. thonii продуцируют указанные кислоты в отношении 5:1, для P. rubrum это отношение равно 3:1 и для P. shermanii – 2:1. Для культур P. shermanii (9 штаммов) отношения пропионовой кислоты к уксусной колеблется от 1,4 до 2,8.

ПРОПИОНОВОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ

  • Местом основного обитания пропионовокислых бактерий служит рубец и кишечник жвачных животных. Эти бактерии участвуют в образовании жирных кислот, превращают молочную кислоту в пропионовую. При производстве сычужного фермента из сычуга телят в образцы лиофилизи- рованного фермента попадают и пропионовокислые…
    (Биохимия сельскохозяйственной продукции: учеб.)
  • ТЕХНОЛОГИЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ МОЛОЧНОКИСЛЫМ И СПИРТОВЫМ БРОЖЕНИЕМ

    ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ В основе консервирования овощей, плодов, ягод и винограда молочнокислым и спиртовым брожением лежит принцип ценоанабиоза, основанный на накоплении в среде определенных групп микроорганизмов желательных для их развития веществ, препятствующих размножению…
    (Производство плодоовощных консервов и продуктов здорового питания)

  • БРОЖЕНИЕ ЛАКТОЗЫ

    МОЛОЧНОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ Молочнокислое брожение — это процесс анаэробного окисления углеводов, в частности, лактозы, конечным продуктом при котором является молочная кислота. Процесс протекает под действием молочнокислых микроорганизмов, которые подразделяются на истинные, или гомоферментативные,…
    (Основы биохимии сельскохозяйственной продукции)

  • МОЛОЧНОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ

    Молочнокислое брожение — это процесс анаэробного окисления углеводов, в частности, лактозы, конечным продуктом при котором является молочная кислота. Процесс протекает под действием молочнокислых микроорганизмов, которые подразделяются на истинные, или гомоферментативные, и неистинные, или гетероферментативные….
    (Основы биохимии сельскохозяйственной продукции)

  • СПИРТОВОЕ БРОЖЕНИЕ

    Лактоза способна подвергаться спиртовому брожению только под действием дрожжей — Тоги1а. В ходе гидролиза лактозы получаются две монозы: глюкоза и галактоза. Галактоза включается в процесс сбраживания после изомеризации в глюкозу. До стадии образования ацетилфосфата процесс сбраживания моноз идет…
    (Основы биохимии сельскохозяйственной продукции)

  • УКСУСНОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ

    Уксуснокислое брожение представляет собой процесс превращения этилового спирта в уксусную кислоту при участии кислорода. Вызывается уксуснокислыми бактериями рода АсеЛоЬаМег. В настоящее время описано около 20 видов этих бактерий, важнейшими из них являются: А. асеЫ, А. Pasteurianum, А. ог1еапепве,…
    (Основы биохимии сельскохозяйственной продукции)

  • (Основы биохимии сельскохозяйственной продукции)
  • Общественно-политическое брожение в регионе накануне распада СССР

    Дискредитация официальной советской идеологии «сверху», по инициативе самого руководства СССР, во второй половине 1980-х годов привела к идейному вакууму, который в союзных республиках стал заполняться национализмом. Между тем в советской идеологии, при всей ее косности, была как минимум одна идея, достойная…
    (Международные отношения в Центральной Азии )

  • Микроорганизмы — возбуди гели брожении заквасок и теста

    Дрожжи Присутствие больших округлых клеток в осадке бродящих жидкостей (пивной браги, виноградного сусла) наблюдал впервые Левенгук в 1680 г. В 1836 г. французский учёный Шарль Каньяр де Ла-Тур (Charles Cagniard de Latour) экспериментально доказал, что дрожжи являются возбудителями спиртового…
    (Современные технологии приготовления теста на хлебопекарных предприятиях)

Пропионовокислое брожение. Характеристика пропионовокислых бактерий. Маслянокислое брожение. Возбудители маслянокислого брожения

Основные продукты пропионовокислого брожения, вызываемого несколькими видами бактерий из рода Propionibacterium, — пропионовая (CH3CH2OH) и уксусная кислоты и CO2.

Пропионовокислые бактерии — неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5—0,8 или 1,0—1,5 мкм (в молодых культурах — искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых — кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Пропионовокислые бактерии родственны по ряду свойств гетероферментативным молочнокислым бактериям Они, как и молочнокислые бактерии, не встречаются в почве или водоемах. Обитают в основном в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке). Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO2. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться.

Местообитание пропионовых бактерий — кишечный тракт жвачных животных, молоко, твердые сыры, в приготовлении которых они принимают участие. Химизм пропионовокислого брожения сильно изменяется в зависимости от условий.

Под пропионовокислым брожением подразумевают биохимический процесс превращения бактериями сахара, молочную кислоту и ее солей в пропионовую кислоту. В этом брожении, кроме пропионовой кислоты, образуются и такие продукты, как уксусная кислота, углекислый газ, янтарная кислота, ацетоин, диацетил, другие летучие ароматические соединения — диметилсульфид, ацетальдегид, пропионовый альдегид, этанол и пропанол. Химизм данного брожения подобен типичному молочнокислому брожению с той разницей, что образовавшаяся молочная кислота в этом брожении не конечный продукт, а промежуточный. От других типов брожения пропионовокислое отличается высоким выходом АТФ, участием некоторых уникальных ферментов и реакций.

Пропионовокислым бактериям свойственен бродильный тип метаболизма: они расщепляют сахара по пути Эмбдена-Мейергоффа до пропионата, ацетата, СО2 и сукцината. Химизм пропионовокислого брожения хорошо изучен и описан.

Пропионовокислое брожение имеет ряд отличий от других типов брожения, имеет высокую продуктивность и широко применяется в микробиологической промышленности для синтеза пропионовой, уксусной кислот, цианкобаламина и других метаболитов. Для этого в производстве используют пропионовокислые бактерии. Немаловажна роль явления пропионовокислого брожения в пищевой промышленности в производстве сыров, в хлебопечении, а также при приготовлении некоторых кисломолочных продуктов.

Масляно-кислое брожение — это сложный биохимический процесс превращения сахара масляно-кислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода.

Субстратами данного типа брожения являются в основном углеводы. Полисахариды расщепляются до моносахаридов, которые изомеризуются в глюкозу и подвергаются гликолитическому расщеплению до пирувата. Окислительное декарбоксилирование пирувата приводит к образованию ацетил-СоА с последующим образованием масляной кислоты.

Возбудители маслянокислого брожения широко распространены в природе и относятся к роду Clostridium (в дальнейшем Cl.), семейству Bacillaceace. Клетки грамположительные, палочковидные, форма клетки может изменяться в зависимости от условий среды. В молодом возрасте подвижны, имеют перитрихиальное жгутикование. Образует споры, диаметр которых бывает больше толщины клетки. Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами, однако существуют все переходные формы: от строгих анаэробов (Cl. pasterianum, Cl. kluyveri) до почти аэротолерантных (Cl. histolyticum, Cl. acetobutylicum). Оптимальная температура роста 30…40 °C, но есть термофильные виды с оптимальной температурой 60…75 °C (Cl. thermoaceticum, Cl. thermohydrosulfucicum).

Клостридии растут при нейтральной или щелочной реакции среды, поэтому нежелательный рост маслянокислых бактерий, например, в квашеной капусте, силосе, фруктовых консервах, сырых колбасах, можно полностью подавить, если продукт подкислить. Клетки клостридий образуют специфическое запасное вещество — гранулезу (крахмалоподобный полисахарид, окрашиваемый йодом в синеватый или коричневато-фиолетовый цвет) в виде гранул.

Прототипом брожения, осуществляемого клостридиями, можно считать сбраживание глюкозы Cl. butyricum и Cl. acetobutylicum c образованием масляной и уксусной кислот, бутанола, этанола, ацетона, СО2 и Н2. Выход продуктов варьируется в зависимости от условий брожения.

Для получения масляной кислоты в промышленном масштабе используют крахмалосодержащее сырье: картофель, зерновые и др. Крахмал гидролизуется 0,4…0,5 %-ной серной кислотой. После нейтрализации среды известью и добавления азотсодержащих веществ в питательную среду вносят маслянокислые бактерии.

В зависимости от химического состава пищевых продуктов бактерии рода клостридиум в процессе маслянокислого брожения способны приводить к их порче.

Пропионовокислое брожение

  • Молочнокислое и пропионовокислое брожение

    Молочнокислое брожение — это процесс превращения сахара в молочную кислоту. Возбудители — молочнокислые бактерии, которые в зависимости от образуемых ими в процессе брожения побочных веществ делятся на гомоферментативные, гетероферментативные и бифидобактерии. Гомоферментативные (однотипно-бродящие)…
    (ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИИ)

  • Пропионовокислое брожение

    Этот вид брожения осуществляют микроорганизмы, относящиеся к подпорядку Propionibactenneae филума Actinobacteria, которые обитают в рубце и кишечнике жвачных животных. Их грамположительные, неподвижные бесспоровые палочки из-за особенностей снеппинг-деления и последующего расхождения клеток…
    (МИКРОБИОЛОГИЯ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА)

  • Революционное брожение (Захар Прилепин)

    Открытием 2000-х гг. стал Захар (Евгений Николаевич) Прилепин (р. 1975), автор романов «Патологии» (2004), «Санькя» (2006), цикла рассказов «Грех» (2007), романа-исследования из серии ЖЗЛ «Леонид Леонов. Игра его была огромна» (2010), а также сборников новелл,…
    (История русской литературы XX века)

  • Развитие кишечной флоры у человека. — Безвредность обеззараженной пищи. — Вред от гнилой пищи. — Средство против загнивания пищевых веществ. — Молочнокислое брожение и его противогнилостное свойство. — Опыты на людях и на мышах. — Долговечность народов, питающихся кислым молоком. — Сравнительное исследование различных сортов кислого молока. — Особенности болгарской палочки. — Противодействие кишечному гниению при помощи бактерий.

    Человек появляется на свет с кишками, наполненными испражнениями, но не содержащими еще микробов. Однако эти последние не замедляют появиться, пользуясь тем, что «мекониум», кишечное содержимое новорожденных, состоящее из желчи и частиц облупившейся слизистой оболочки, представляет для них отличную среду…
    (ЭТЮДЫ ОПТИМИЗМА)

  • Ферментативное брожение углеводов

    Другим важным промышленным способом является ферментативное брожение углеводов, где попутно с главным продуктом, этиловым спиртом, образуются и первичные про- пиловый, бутиловый, амиловый спирты. Гидролиз галогенпроизводных углеводородов Условия гидролиза в значительной степени определяются характером…
    (ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ)

  • СПИРТОВОЕ И МОЛОЧНОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ

    Пути превращения продукта гликолиза — пирувата в организме различны. Если гликолиз протекает в аэробных условиях (в присутствии кислорода), то пируват поступает в митохондрии, где он окисляется до С02 и Н20. В анаэробных условиях (при отсутствии кислорода, например, в клетках мышц) NADH…
    (БИОХИМИЯ)

  • Спиртовое брожение

    Спиртовое брожение — процесс превращения сахара микроорганизмами в анаэробных условиях в этиловый спирт и углекислый газ. Основными возбудителями являются дрожжи, для них спиртовое брожение является процессом получения энергии в анаэробных условиях. В кислородосодержащей среде дрожжи ведут себя…
    (ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИИ)

  • Маслянокислое брожение

    Маслянокислое брожение — это анаэробный процесс превращения сахара в масляную кислоту, углекислый газ и водород. Кроме основных продуктов брожения маслянокислые бактерии образуют побочные: этиловый и бутиловый спирт, ацетон, уксусную кислоту. Возбудители этого брожения — маслянокислые бактерии…
    (ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИИ)

  • Брожение (созревание) теста

    Брожение теста, начинаясь с момента замеса теста, продолжается по технологической цепочке до выпечки. В производственной практике термин “брожение теста” охватывает период брожения с момента замеса теста до деления его на куски. При созревании теста происходят микробиологические, биохимические, коллоидные…
    (ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБА И ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ)

ГЛАВА 9. ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

9.5.4. Пропионовокислое брожение

Возбудителями пропионовокислого брожения являются пропионовокислые бактерии, ферментирующие углеводы с образованием пропионовой и уксусной кислот и диоксида углерода:

Пропионовокислые бактерии обитают в кишечном тракте жвачных животных, встречаются в молоке, твердых сырах, силосе, забродивших маслинах.

Пропионовокислые бактерии объединены в семейство Propionibacteriaceae, род Propionibacterium. Типовым представителем рода является вид Propionibacterium freudenreichii (назван по имени швейцарского бактериолога Эдварда Фрейденрайха). В группу классических пропионокислых бактерий входят также виды Р. jensenii, Р. thoenii, Р. acidipropionici, Р. acnes.

Пропионовокислые бактерии представляют собой мелкие полиморфные палочки размером (1,0—5,0) х (0,5—0,8) мкм. Форма клеток бывает кокковидной, булавовидной, разветвленной. Клетки располагаются чаще всего одиночно, иногда парами, в виде китайских иероглифов или букв V или Y. Пропионовокислые бактерии грамположительны, неподвижны, не образуют спор и капсул. Некоторые штаммы могут образовывать внеклеточную слизь, однако она не формируется в виде четкой капсулы.

По отношению к кислороду воздуха являются факультативными анаэробами или микроаэрофилами, тем не менее большинство штаммов хорошо растут в строго анаэробных условиях.

Пропионовокислое брожение характеризуется присоединением к молекуле пирувата диоксида углерода, что приводит к формированию четырехуглеродного скелета (т. е. С3 + C1 = С4), как это показано на рис. 30.

Рис. 30. Схема пропионовокислого брожения.

Ферменты, участвующие в брожении: Ф1 — пируваткарбоксилаза; Ф2 — малатегидрогеназа; Ф3 — фумараза; Ф4 — сукцинатдегидрогеназа карбокситрансфераза; Ф5, Ф8 — КоА-трансфераза;

Ф6 — метилмалонил-КоА-мутаза; Ф7 — метилмалонил-КоА

Пропионовокислые бактерии применяют в хлебопечении с целью предупреждения развития картофельной болезни хлеба. Продукты метаболизма пропионовокислых бактерий — уксусная и пропионовая кислоты — подавляют размножение возбудителей болезни хлеба.

Пропионовокислые бактерии используют также в процессе приготовления сыров с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, советский, маасдам и др.). Накапливающиеся в процессе созревания сыров пропионовая и уксусная кислоты придают им специфический острый вкус, а диоксид углерода формирует рисунок сыра в виде крупных редких глазков. Полезным свойством пропионовокислых бактерий является также их способность синтезировать витамин В12.

АГРОИНФормация

Пропионовокислое брожение осуществляют бактерии семейства Propionibacteriaceae, куда относится род Propionibacterium.

Бактерии рода Propionibacterium представляют собой грамположительные неподвижные палочки, обычно полиморфные, образующие булавовидные формы с одним закругленным концом, другим — конусообразным. Могут быть удлиненными, кокковидными, раздвоенными, разветвленными. Располагаются поодиночке, парами, цепочками, группами и т. д. Спор не образуют. Они относятся к анаэробам, но могут развиваться в условиях низкого парциального давления кислорода. Источниками энергии для них служат углеводы, органические кислоты, спирты и другие вещества.

В качестве продуктов брожения углеводов пропионовокислые бактерии могут продуцировать различные комбинации пропионовой и уксусной кислот и часто меньшие количества изовалериановой, муравьиной, янтарной или молочной кислот и С02:

ЗС3Н1206 = 4СН3СН2СООН + 2СН3СООН + 2С02 + 2Н20

Пропионовокислые бактерии способны сбраживать молочную кислоту, образовавшуюся в результате брожения под действием других бактерий, превращая ее в пропионовую и уксусную кислоту:

ЗСН3СН2ОНСООН =— 2СН3СН2СООН + СН3СООН + Н2О + СО2

Сбраживание углеводов пропионовокислыми бактериями происходит по пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса до стадии пировиноградной кислоты. Затем в зависимости от условий пировиноградная кислота может окисляться в уксусную СН3СООН и СО2, восстанавливаться в молочную, карбоксилироваться (присоединением СО2) в щавелевоуксусную, которая через яблочную и фумаровую восстанавливается до янтарной кислоты. Пропионовая кислота может образоваться либо восстановлением пировиноградной или молочной кислоты, либо декарбоксилированием (отнятием СО2) янтарной кислоты. Все эти процессы достаточно сложные, состоят из большого числа различных реакций, катализируемых многими ферментами.

Пропионовокислые бактерии для своего роста требуют среду с белками и аминокислотами, но могут развиваться и на простых источниках азота (например, аммонийных солях) в присутствии витаминов (пантотеновой кислоты, тиамина и биотина). Оптимальная температура роста 30—37°С, pH 7.

Эти бактерии встречаются вместе с молочнокислыми в молоке и молочных продуктах. В молоко они попадают из почвы и с растений. Пропионовокислым бактериям принадлежит значительная роль, в частности, в созревании сычужных сыров. После окончания молочнокислого брожения лактозы в созревающем сыре следует стадия пропионовокислого брожения, сопровождающаяся сбраживанием молочной кислоты в уксусную и пропионовую, придающие острый вкус сырам, а образуемая пропионовокислыми бактериями углекислота обусловливает появление «рисунка» сыра, то есть глазков.

Пропионовокислые бактерии в больших количествах обнаруживают и в пищеварительном тракте жвачных животных. В рубце имеются бактерии, которые гидролизуют целлюлозу с образованием глюкозы. Последняя затем превращается в молочную кислоту и другие вещества. Пропионовокислые бактерии сбраживают глюкозу и молочную кислоту в пропионовую и уксусную кислоты, которые всасываются в кровеносную систему животного.

Рассматриваемые бактерии используют для получения витамина B12, который они образуют в значительно больших количествах, чем другие микроорганизмы.

11.3. Пропионовокислое брожение. Химизм процесса, возбудители. Практическое использование пропионовокислого брожения

  • •Общая микробиология Учебное пособие Кемерово 2002
  • •Рецензенты: доктор биологических наук, профессор Кемеровской
  • •Общая микробиология
  • •Тема 1 введение в микробиологию
  • •1.1. Предмет и задачи микробиологии. Основные свойства микроорганизмов
  • •1.2. Исторический очерк развития микробиологии. Перспективы развития и достижения современной микробиологии в народном хозяйстве, пищевой промышленности
  • •Вопросы для самопроверки
  • •Литература
  • •Тема 2 принципы систематики. Структурная организация микроорганизмов
  • •2.1. Принципы систематики микроорганизмов
  • •Распределение микроорганизмов на царства в зависимости от структуры их клеточной организации
  • •2.2. Типы клеточной организации микроорганизмов
  • •2.3. Строение прокариотической (бактериальной) клетки
  • •2.4 Строение эукариотической клетки
  • •Вопросы для самопроверки
  • •Литература
  • •3.1. Основные и новые формы бактерий
  • •3.2. Спорообразование бактерий
  • •3.3. Движение бактерий
  • •3.4. Размножение бактерий
  • •3.5. Классификация прокариот
  • •Тема 4 эукариоты (грибы и дрожжи)
  • •4.1. Микроскопические грибы, их особенности
  • •4.2. Размножение грибов
  • •1. Вегетативное размножение
  • •3. Половое размножение
  • •4.3. Классификация грибов. Характеристика наиболее важных представителей различных классов
  • •1. Класс фикомицетов
  • •2. Класс аскомицетов
  • •3. Класс базидиомицетов
  • •4. Класс дейтеромицетов
  • •4.4. Дрожжи. Их формы, размеры. Размножение дрожжей. Принципы классификации дрожжей
  • •Вопросы для самопроверки
  • •Литература
  • •Тема 5 вирусы и фаги
  • •5.1. Отличительные признаки вирусов. Строение, размеры, формы, химический состав вирусов и фагов. Классификация вирусов
  • •5.2. Репродукция вирусов. Развитие вирулентного и умеренного фагов. Понятие о лизогенной культуре
  • •5.3. Распространение и роль вирусов и фагов в природе, в пищевой промышленности.
  • •Тема 6 питание микроорганизмов
  • •6.1. Способы питания микроорганизмов
  • •6.2. Химический состав микробной клетки
  • •6.3. Механизмы поступления питательных веществ в клетку
  • •6.4. Пищевые потребности и типы питания микроорганизмов
  • •Тема 7 конструктивный и энергетический обмен
  • •7.1. Понятие о конструктивном и энергетическом обмене
  • •7.2. Энергетический метаболизм, его сущность. Макроэргические соединения. Типы фосфорилирования.
  • •7.3. Энергетический метаболизм хемоорганогетеротрофов, использу­ющих процессы брожения.
  • •7.4. Энергетический метаболизм хемоорганогетеротрофов, использующих процесс дыхания.
  • •7.5. Энергетический метаболизм хемолитоавтотрофов. Понятие об анаэробном дыхании
  • •Тема 8 культивирование и рост микроорганизмов
  • •8.1. Понятие о чистых и накопительных культурах микроорганизмов
  • •8.2. Способы культивирования микроорганизмов
  • •8.3. Закономерности роста статической и непрерывной культуры
  • •Вопросы для самопроверки
  • •Тема 9 влияние факторов внешней среды на микроорганизмы
  • •9.1. Взаимосвязь между микроорганизмами и средой. Классификация факторов воздействия на микроорганизмы
  • •9.2. Влияние физических факторов на микроорганизмы
  • •9.3. Влияние физико-химических факторов на микроорганизмы
  • •9.4. Влияние химических факторов на микроорганизмы
  • •9.5. Взаимоотношения между микроорганизмами. Влияние антибиотиков на микроорганизмы
  • •9.6. Использование факторов внешней среды для регулирования жизнедеятельности микроорганизмов при хранении пищевых продуктов
  • •Вопросы для самопроверки
  • •Тема 10 генетика микроорганизмов
  • •10.1. Генетика как наука. Понятие о наследственности и изменчивости.
  • •10.2. Генотип и фенотип микроорганизмов
  • •10.3. Формы изменчивости микроорганизмов
  • •10.4. Практическое значение изменчивости микроорганизмов
  • •Тема 11 биохимические процессы вызываемые микроорганизмами
  • •11.1. Спиртовое брожение. Химизм, условия проведения процесса. Возбудители. Практическое использование спиртового брожения
  • •11.2. Молочнокислое брожение: гомо- и гетероферментативное. Химизм процесса. Характеристика молочнокислых бактерий. Практическое значение молочнокислого брожения
  • •11.3. Пропионовокислое брожение. Химизм процесса, возбудители. Практическое использование пропионовокислого брожения
  • •11.4. Маслянокислое брожение. Химизм процесса. Возбудители. Практическое использование и роль в процессах порчи пищевых продуктов
  • •11.5. Уксуснокислое брожение. Химизм процесса. Возбудители. Практическое использование и роль в процессах порчи пищевых продуктов
  • •11.6. Окисление жиров и высших жирных кислот микроорганизмами. Микроорганизмы — возбудители порчи жиров
  • •11.7. Гнилостные процессы. Понятие об аэробном и анаэробном гниении. Возбудители. Роль гнилостных процессов в природе, в пищевой промышленности
  • •11.8. Разложение клетчатки и пектиновых веществ микроорганизмами
  • •Вопросы для самопроверки
  • •Тема 12 Пищевые заболевания
  • •12.1 Характеристика пищевых заболеваний. Отличия пищевых инфекций от пищевых отравлений.
  • •Сравнительная характеристика пищевых заболеваний
  • •12.2. Патогенные и условно – патогенные микроорганизмы. Их основные свойства. Химический состав и свойства микробных токсинов.
  • •12.3 Инфекции. Источники и пути передачи инфекции. Виды пищевых инфекций и характеристика возбудителей. Профилактика пищевых инфекций.
  • •12.4 Понятие об иммунитете. Виды иммунитета. Вакцины и сыворотки
  • •12.5. Пищевые отравления: токсикоинфекции и интоксикации. Характеристика возбудителей пищевых отравлений
  • •12.6. Понятие о санитарно – показательных микроорганизмах. Бактерии группы кишечнойя палочки и их значение при санитарной оценке пищевых продуктов.
  • •Вопросы для самопроверки
  • •Литература
  • •Тема 13 распространение микроорганизмов в природе
  • •13.1. Биосфера и распространение микроорганизмов в природе
  • •13.2. Микрофлора почвы. Ее роль в инфицировании пищевых продуктов. Санитарная оценка почвы
  • •13.3. Микрофлора воздуха. Оценка качества воздуха по микробиоло­гическим показателям. Методы очистки и дезинфекции воздуха
  • •13.4. Микрофлора воды. Санитарная оценка воды по микробиологическим показателям. Способы очистки и дезинфекции воды
  • •Литература
  • •Список рекомендуемой литературы

Пропионовокислое брожение. Возбудители. Химизм процесса. Значение пропионовокислого брожения.

Яблочномолочнокислое брожение. Роль виноделия. Сбраживание яблочной к-ты молочнокислыми бактериями.

COOHCH2CHOHCOOH-Ch3CHOHCOOH+CO2

Яблочнокислое брож-одна из важных стадий производства вина. Яблочная кислота, накопленная виноградом, преобр. В молочную при помощи молочных бактерий. Выделяется углекислый газ, но дрожжи не принимаю никакого участия.

Нормальные условии для яблочно-молочного брожения 18-20 и PH 3-3,6

Значение в виноделии- понижает кислотность вина, превращая яблочную к-ту в молочную.

Пропионовокислое брож осущ бактерии семейства Propionbacterialcal рода Propionbacterium – это грамм + неподвижные палочки, обычно полиморфные, есть булавовидной формы с одним закруглённым концом, другим – концеобразным. Возмоны удленённые, кокковидные, раздвоенные, разветвлённые. Спор не образуют. Располаг. Цепочкой, парами и т. д. ,отн к аэробным . Источником энергии для них углеводы, орг кислоты, спирты

Продуктами брожения углеводов при уч. Пропионовокислых бактерий могут быть различные комбинации ацетата, меньше кол-ва изовалериата, формиата, сукцината или локтата и CO2

3c6h12o6-4ch3ch2cooh+2ch3cooh+2co2+2H2o

Пропионовокислые бактерии способны сбраживать лактат, образовавшийся в результате брожения под действием др. бактерий, превр его в пропионат и ацетат

3СH3CHOHCOOH-2CH3CH2COOH+CH3COOH+H2o+CO2

Сбраживание углеводов пропионовокислыми бактериами происходит по пути гликолиза до стадии образования пирувата.

Значение: пропионовокислые бактерии используют в производстве острых сыров, также исполь для получения витамина B12

28) Брожение, вызываемое бактериями рода Ceostridium. Значение этих процессов для с-х и промышленности

Бактерии рода Clostridium сбраживают углеводы с образованием масляной кислоты.они имеют палочковидные клетки, обычно подвижны, передвигаются при помощи жгутиков. Грам +. Облигатные аноэробы. Образуют споры. Хемоорганогетеронерофы.

Клостридли сбраживают сахаре, многоешачные спирты, аминокислоты, органические кислоты, нурины и пиримидины и другие.

Места обитания: почва,водоёмы, пищеварительный такт человека.

1. Группа – Сахалитические виды Clostridium, сбраживающие растворимые углеводы, крахмал или пектин с образованием бетурата, оцетата, СО2, H2. В группу входят бактерии вызывающие масленно-кислые и ацетобутиловое бражение: C.bityricum, C. Payteurianum.

2. Протеалитические виды: клостридиум, сбраживающие аминокислоты. Обладают сильными протеолитическими свойствами и способны к интенсивному гидролизу, белков с последующим сбраживанием. Рост микроорганизмов в средах с белком сопровождается образованием аммиака, СО2, H2, жирных кислот и большого количества соединений с неприятным запахом. Относят C.sporogenes, C. botulium.

3. Виды кластридиума: сбраживающие азотосодержащие циклические соединения – пурины и перемидины. Пурины (гуанин) под влиянием ациди С acidi-urici превращая в аммиак, ацетат и СО2. С. Uracilicum и C. Onoticum сбражают перемидины, урацил распадается до б-аланина, СО2 и NH3, а ортовая кислота уксусной кислоты, CO2 и NH3.

4. Вид, сбраживающей смеси этанола с ацетатом до бутерата и капроновой кислоты, а также небольшого количества водорода.

Значения: способны к фиксации молекулярного азота атмосферы. Брожение широко используют в промышленности при производстве ацетона и бутанола из кукурузной муки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *