В дословном переводе термофильные бактерии значит «любящие тепло». Эти микроорганизмы широко распространены в природе. Учеными они были обнаружены в составе нормальной микрофлоры кишечника животных и человека, в почве и глубоких слоях хвойной и лиственной подстилки лесов, в воде морей, рек и горячих источников. Они встречаются в навозе, компостных кучах, охотно заселяют подстилки для животных из сена, опилок или соломы. Среди них выделены подвижные и неподвижные формы. Большинство термофилов в неблагоприятных условиях образуют споры.

При выращивании в искусственных условиях некоторые термофильные бактерии предпочитают твердые среды и присутствие воздуха. Другие лучше живут в жидких средах и не нуждаются в кислороде для своего роста. Форма этих бактерий зависит от температуры. В горячих источниках они имеют вид нитей, а при снижении температуры до 40°С превращаются в палочковидные бациллы.

Изучение термофильных организмов еще очень далеко от завершения, среди них обнаружены не только бактерии. Недавно в садовой почве обнаружен и один вид плесневых грибов, имеющий аналогичные свойства и предпочитающий высокие температуры. Термофильным бактериям мы обязаны существованием таких продуктов, как ацидофилин и йогурт.

Если оценивать температурные предпочтения бактерий вообще, то их можно разделить на три основные группы. Виды бактерий различают, изучая диапазон, приемлемый для жизни. Он характеризуется минимальной, максимальной и оптимальной температурами роста. Оптимальной считается та, при которой наблюдается максимальная скорость увеличения размера бактериальных колоний. Чаще всего эту скорость измеряют количеством генераций, появившихся в течение часа.

1. Психрофильные организмы предпочитают температуры, близкие к 0°С, и демонстрируют рост, даже если их среда охлаждается до -5°С. Оптимальными для их роста являются температуры около +10°С.
2. Мезофильные бактерии. Предпочитают температуры, близкие к 37°С.
3. Термофильные бактерии. Активно растут при температурах, превышающих 50°С.

В свою очередь, термофильные бактерии делятся на несколько групп. Это экстремальные термофилы (оптимальная температура около 80°С), стенотермофилы с оптимумом в 55-65°С, эвритермофилы (оптимальные температуры колеблются от 37 до 48°С) и термотолеранты, растущие при температуре не более 48°С и отличающиеся от мезофилов тем, что при росте температуры увеличивают скорость своего роста.

В зависимости от потребности в кислороде термофильные бактерии бывают аэробными и анаэробными.

Анаэробные термофилы

Среди анаэробных термофильных бактерий различают несколько групп.

Маслянокислые

Эти термофильные организмы осуществляют брожение с образованием масляной кислоты. Относятся к сахарорасщепляющим клостридиям. Являются анаэробными бациллами, использующими для питания сахара, пектин, декстрины (углеводы с короткими цепочками, образующиеся при расщеплении целлюлозы или крахмала) и продуцирующие масляную, уксусную кислоты, а также углекислый газ и водород.

Разновидностью этой группы термофильных бактерий являются микроорганизмы, осуществляющие ацетонобутиловое брожение. Некоторые из них имеют весьма полезные для человека свойства – дополнительно продуцируют изопропиловый спирт, ацетон, бутиловый и этиловый спирты. Существуют виды, способные фиксировать никель. Известны термофильные и мезофильные формы.

Существуют также клостридии, имеющие свойства сбраживать белки, аминокислоты, а также способные разлагать пурины и пиримидины (циклические соединения, содержащие азот, некоторые из которых входят в состав ДНК).

Целлюлозные

Заселяют ил, компосты, растительные остатки, в почве соседствуют с грибами и актиномицетами, которые также питаются растительной органикой. Большинство из них относятся к роду клостридиум (Clostridium). Эти бактерии в почве и перегное активны в диапазоне температур от 60 до 65°С, когда их соседи прекращают свою деятельность из-за перегрева. Иногда пигментированы и имеют желто-оранжевый цвет.

В этих условиях существуют также и мезофильные виды (например, палочка Омелянского). Температурные диапазоны их активности существенно различаются, создавая каждому виду подходящую экологическую нишу. Некоторые ученые считают, что термофильные и мезофильные бактерии могут быть вариациями одного вида, поскольку имеют сходное строение и внешний вид. С точки зрения морфологии (внешнего вида) эти термофильные бактерии являются палочковидными (бациллами), имеют концевые споры, различную длину и степень изогнутости.

Они разлагают целлюлозу при помощи специального фермента, выделяют водород, углекислый газ, этиловый спирт, уксусную, муравьиную, молочную, фумаровую и другие органические кислоты.

Метанообразующие

Часто живут рядом с целлюлозными и культивируются совместно. Среди них наиболее изучены виды метанобактериум (Methanobacterium) и метанобациллюс (Methanobacillus), которые являются прямыми и тонкими, несколько изогнутыми палочками, не способными образовывать споры. Несомненная польза от этих микроорганизмов состоит в том, что они способны продуцировать витамины, антибиотики и ферменты, используя в качестве питательной среды отходы и сточные воды, образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека.

Десульфирующие

Часто соседствуют с целлюлозными, и живут за счет восстановления сульфатов. Наиболее изучена Desulfotomaculum nigrificans, имеющая вид палочки со скругленными концами, или форму чечевицы. Образует овальные споры, расположенные ближе к одному из концов (субтерминальные или терминальные).

Молочнокислые

Бактерии группы молочнокислые могут приносить человеку как пользу, так и вред. Поселяясь в молоке, они могут вызвать его порчу, а некоторые виды способны синтезировать ароматические вещества, придавать особый вкус сливкам и творогу. Молочнокислые бактерии являются факультативными анаэробами, для которых оптимальной является жизнь в отсутствии кислорода. Однако они способны существовать в средах, где его количество невелико. Делятся на палочки и кокки.

1. Молочнокислые кокки имеют вид коротких цепочек из нескольких клеток (стрептококки) и бывают гомо- и гетероферментивными. Первые способны сбраживать сахара, находящиеся в молоке. С их помощью изготавливают живой йогурт. Наиболее хорошо изученными являются Lactococcus и Leuconostoc. Вторые способны параллельно выделять ароматические вещества диацетил и цитоин. Их клетки имеют круглую или овальную форму, не образуют капсул и спор, хорошо окрашиваются по Граму. Считаются аэротолерантными, то есть способны существовать в присутствии воздуха, однако не имеют способности осуществлять аэробное дыхание, продолжая осуществлять привычный для них процесс брожения. Для питания требуют широкого спектра веществ, в том числе витамины, белки, органические кислоты. В молоке вызывают его свертывание с образованием ровного сгустка без большого количества сыворотки. Аромообразующие молочнокислые стрептококки являются причиной наличия в сыре пузырьков, имеющих характерный запах, имеют более низкую способность к производству кислот (энергию кислотообразования). Имеют высокую спиртоустойчивость, требуют высокой кислотности.
2. Молочнокислые термофильные палочки , или лактобактерии, могут быть одиночными или парными. Наиболее часто используются ацидофильные лактобактерии, а также L. helveticus, L. lactis, L. Bulgaricum – последняя входит в закваски, при помощи которых производится йогурт. Кроме них, в молочной промышленности используются стрептобактерии и бета-бактерии. Это неподвижные микроорганизмы, не образующие спор и капсул, хорошо окрашивающиеся по Граму. Молочнокислые термофилы являются факультативными анаэробами. Они также могут быть моноферментными с высокой скоростью кислотообразования и гетероферментными, способными параллельно перерабатывать фруктозу с образованием шестиатомного спирта маннита, ацетатов (солей уксусной кислоты), лактатов (солей молочной кислоты) и углекислого газа. Обладают слабой способностью перерабатывать белки, поэтому для роста требуют наличия в среде аминокислот. Некоторые из них имеют необычные свойства и способны производить каталазу (фермент, расщепляющий перекись водорода) или ацетальдегид, который находясь в сыре, придает ему специфический запах и вкус и способен подавлять патогенную микрофлору.
3. Термоустойчивые молочнокислые палочки . Выживают в молоке даже после его пастеризации при 85-90°С. Устойчивы к действию дезинфицирующих агентов и наносят немалый вред предприятиям пищевой промышленности. Антагонисты кишечной палочки. Иногда обнаруживаются в заквасках, а также в молоке, пастеризованном при невысоких температурах.

Аэробные термофилы

Термофилы, требующие для дыхания кислорода, подразделяются на две группы.

Экстремально-термофильные

Грамотрицательные палочки, не способные к движению. Наиболее изучена Thermus aquaticus. Это облигатный аэроб с оптимальной температурой роста 70°С, окрашен в желтый или оранжевый цвет. При повышении температуры палочки преобразуются в нити. Широко распространены в горячих источниках и в почве возле них. Часто образуют своеобразный союз с экстремально термофильными водорослями, обмениваясь питательными веществами.

Спорообразующие

Многие из них имеют аналогичные мезофильные формы. Наиболее изучены Вас. stearothermophilus и Вас. coagulans. Широко распространены в рыхлой почве и хорошо аэрируемых водах.

Особенности организации и реализации генетической информации термофилов

Изучение ферментов, обслуживающих репликацию ДНК термофильных бактерий, имеет не только теоретический, но практический интерес. Это связано с тем, что такие ферменты могут успешно применяться для проведения одного из наиболее чувствительных анализов ДНК – полимеразной цепной реакции. Смысл ее состоит в том, что в специальном аппарате при помощи специфической затравки – кусочка ДНК организовывается ее размножение в количествах, достаточных для проведения анализа при помощи гель-электрофореза. Делается это с помощью ферментов, расплетающих двойную спираль ДНК и синтезирующих недостающие цепочки на каждой из расплетенных ветвей.

Клонирование данных ферментов с целью получения «идеальной ДНК-полимеразы» – тема, актуальная для всех, кто занимается проблемами повышения точности и производительности ферментов, синтезирующих ДНК при проведении ПЦР (Полимеразная цепная реакция). Обычно исследование проводят в несколько этапов:

1. Разработка способа клонирования участков ДНК бактерий, с которых считывается данный фермент, выделение необходимых генов из ДНК-библиотек исследуемых организмов.
2. Определение последовательности нуклеотидов в ДНК интересующих генов.
3. Внедрение необходимых генов в ДНК бактерий для получения рекомбинантных ферментов.
4. Оценка эффективности работы этих ферментов при проведении ПЦР.
5. Оценка точности воспроизведения фрагментов ДНК при помощи полученных ДНК-полимераз.

Полезные и вредные свойства термофилов и их применение

Ацидофильные молочнокислые палочки применяются не только в пищевой промышленности, но и в фармакологии. Их можно обнаружить в твороге и сыре, а также в составе большинства пробиотических препаратов, заквасках, позволяющих производить кефир и йогурт и призванных нормализовать микрофлору в организме человека.

Индустрия красоты

Косметологи широко применяют йогурт в качестве средства, отбеливающего кожу и восстанавливающего ее упругость. Живой йогурт, применяемый в качестве маски, способен восстановить здоровье кожи и нормализовать баланс бактерий на ее поверхности.

Производство йогуртов

Термофильный стрептококк и болгарская ацидофильная палочка входят в состав заквасок, при помощи которых производится йогурт. Многие люди, имеющие проблемы с перевариванием цельного молока, могут употреблять йогурт, поскольку в его составе нет молочного сахара – лактозы. Йогурт показан грудным детям как средство для поддержания нормальной микрофлоры, а также как продукт, содержащий витамины групп В и К, фолиевую кислоту и аминокислоты. Он легко готовится из сухих заквасок путем добавления их в молоко и выдерживания при температуре 38-45°С. В отличие от кефира или ацидофилина, йогурт имеет приятный сливочный вкус и не содержит дрожжей и спирта.

Переработка органики

Это еще одна сфера применения термофильных бактерий. Ее выполняют как термофильные, так и мезофильные бактерии, живущие в почве, однако эффективность работы первых существенно выше. Интерес к метановому брожению существенно возрос после того, как было выяснено, что в результате можно получать витамины В12 и Н. Кроме того, образующийся при переработке подстилки и других органических отходов в компостных ямах метан может успешно применяться для обогрева жилых и промышленных помещений, а также в химической промышленности.

Чтобы уменьшить вред, наносимый термофильными палочками предприятиям пищевой промышленности, проводят мониторинг оборудования и его регулярную обработку бактерицидными препаратами, что позволяет контролировать качество выпускаемой продукции.

Клостридиумы в почве

Немалый вред приносит инфицирование земель клостридиумами при внесении органических удобрений, а также использовании в качестве удобрения перепревшей подстилки из коровников. Высокое содержание клостридиумов в почве наносит существенный вред качеству грунтовых вод и воды в естественных водоемах.

Интересно, что в почве, загрязненной нефтепродуктами, обнаружены термофилы, способные перерабатывать твердые парафины и ароматические углеводороды. Их присутствие в почве позволяет существенно снизить степень загрязненности и сделать ее пригодной для растений.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Мезофилы имеют различные классификации, относящиеся к двум доменам : бактерии , археи , и к царству Fungi домена Eucarya . Мезофилы, принадлежащие к Бактерии домена могут быть либо грамположительными или грамотрицательным . Грамположительные бактерии имеют клеточный слой, изготовленный из пептидогликана и пятен фиолетовых. Грамотрицательные бактерии также содержит пептидогликана, но слой очень тонкий и пятна красного или розового цвета. Требования кислорода для мезофилов не ограничивается только аэробные или анаэробные . Есть три основные формы мезофилов: кокки , палочки , и спираль .

Место обитания

В местах обитания мезофилов могут включать в себя сыр и йогурт . Они часто включается во время брожения пива и вина решений. Так как нормальная температура человеческого тела составляет 37 ° С , большинством человеческих патогенов являются мезофилами, как и большинство из организмов, содержащих человеческий микробиом .

Против экстремофилы

Мезофилы противоположны экстремофилы . Экстремофилы, которые предпочитают холодные среды, называются психрофильными , тех, кто предпочитает более высокие температуры, называются термофильными или термотропными и те процветает в чрезвычайно высокой температуре окружающей среды являются гипертермофильными . Генома вычислительный подход был разработан Zheng и др. классифицировать бактерии в мезофильные и термофильные.

Адаптации

Все бактерии имеют свое собственное оптимальное экологическое окружение и температуры, в которых они процветают. Многие факторы ответственны за оптимальный температурный диапазон данного организма, но данные свидетельствуют о том, что выражение конкретных генетических элементов (аллели) может изменить чувствительную к температуре фенотипа организма. Недавно опубликованное исследование показало, что мезофильные бактерии могут быть генетически сконструированы дла экспрессию определенных аллелей от психрофильных бактерий, следовательно, сдвигая ограничительный температурный диапазон мезофильных бактерий точно соответствовать, что из психрофильных бактерий.

Из - за менее устойчивой структуры мезофилов, она снижается гибкость для синтеза белка . Мезофилы не способны синтезировать белки при низких температурах. Он более чувствителен к изменениям температуры, и жирные кислоты , состав мембраны не допускает много текучести . Уменьшение оптимальной температуры 37 ° C до 0 ° C до 8 ° С приводит к постепенному снижению синтеза белка. Холодные индуцированные белки (CIPS) индуцируются во время низких температур, которые затем позволяют холодным ударные белки (ПЕС) для синтеза. Сдвиг назад к оптимальной температуре видит увеличение, что свидетельствует о том, что мезофилы сильно зависят от температуры. Наличие кислорода также влияет на рост микроорганизмов.

Есть два объяснения термофилы будучи в состоянии выжить при таких высоких температурах, в то время как мезофилы не могут. Наиболее очевидное объяснение является то, что термофилы, как полагает, имеют клеточные компоненты, которые являются относительно более стабильными, чем компоненты клеточных мезофилов именно поэтому термофилы способны жить при более высоких температурах, чем мезофилы. «Вторая школа мысли, как представлена ​​в трудах Gaughran (21) и Аллен (3), полагает, что быстрое ресинтез поврежденных или разрушенные клетки составляющие является ключом к проблеме биологической устойчивости к высокой температуре.»

требования кислорода

Из - за разнообразия мезофилов, требование кислорода сильно различается. Аэробные дыхания требует использования кислорода и анаэробные нет. Есть три типа анаэробов . Факультативные анаэробы растут в отсутствии кислорода, используя брожение вместо этого. Во время ферментации, сахара превращаются в кислоты , спирт , или газы . Если есть кислород присутствует, то он будет использовать вместо аэробного дыхания. Облигатные анаэробы не могут расти в присутствии кислорода. Aerotolerant анаэробы могут выдержать кислород.

Роли

Микроорганизмы играют важную роль в разложении органического вещества и минерализации из питательных веществ . В водных средах разнообразие экосистемы позволяет разнообразие мезофилов. Функции каждого мезофила зависят от окружающей среды, что особенно важно диапазона температур. Бактерии , такие как мезофилы и термофилы используются в сыроделиях из - за их роли в брожении . «Традиционные микробиологи используют следующие термины, чтобы указать общую (слегка произвольно) оптимальная температура для роста бактерий: психрофилы (15-20 ° C), мезофилы (30-37 ° С), термофилы (50-60 ° C) и крайние термофилы (до 122 ° с)». Оба мезофилы и термофилы используются в сыроделия по той же причине; Однако, они растут, процветают и умирают при различных температурах. Психротропных бактерии способствуют молочные продукты порча, получая плесенью или будет плохо из - за их способности расти при более низких температурах, таких как в холодильнике.

Примеры

Некоторые известные мезофилы включают листерии , золотистый стафилококк и кишечную палочку . Другие примеры видов из мезофилов являются Clostridium kluyveri , Pseudomonas maltophilia , ТЫоЬасШиз Novellus , Streptococcus Пирролидонилпептидаза и пневмококк . Различные типы заболеваний и инфекций, как правило, имеют патогены из мезофильных бактерий, таких как те, что перечислены выше.

Listeria моноцитогенес

Listeria моноцитогенес является грамположительной бактерией. Она тесно связана с Bacillus и стафилококки . Это палочковидный, факультативные анаэробы, что подвижно по перитрихиальным жгутикам . Л. моноцитогенес моторики ограничена от 20 ° C до 25 ° C. При оптимальной температуре, она теряет свою подвижность. Эта бактерия ответственна за

Lactobacillus bulgaricus (болгарская палочка) - бактерия названа так, потому что в свое время была выделена из болгарского кислого молока «ягурта». Бессноровая неподвижная бактерия, достигающая 20 мкм в длину и часто соединяющаяся в короткие цепочки (рис. 2.2). Является термофильной и лучше всего растет при температуре от 40 °С. Молоко свертывает быстро, причем содержание молочной кислоты в нем доходит до 32 г/л.

Рис. 2.2.

Streptococcus thermophilus (термофильный стрептококк) - часто встречается на доильном оборудовании, молочной посуде и в сыром молоке. Устойчив к кратковременной пастеризации, но погибает при высокотемпературной пастеризации. Термофильный стрептококк, как и Streptococcus cremoris , представляет собой длинные цепочки (рис. 2.3).

Оптимальная температура его развития 40-45 °С. Он совместно с Lactobacillus bulgaricus используется для приготовления йогурта и в качестве компонента культуры для приготовления эмментальского сыра.

Streptococcus thermophilus чрезвычайно чувствителен по отношению к пенициллину и некоторым антибиотикам и поэтому применяется в качестве тесг-микроба для биологического определения (обнаружения) антибиотиков в молоке.

Рис. 2.3. Термофильные молочнокислые бактерии: Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus

Lactobacillus acidophilum (ацидофильная палочка) - выделена из кишечника в 1922 г. сквашивает молоко за 24 ч.

Использование бактерий рода Lactobacillus acidophilus в производстве продуктов детского и диетического питания обусловлено наличием у этих бактерий способности выделять в процессе жизнедеятельности специфические антибиотические вещества, подавляющие рост бактерий группы кишечной палочки, дизентерийной палочки, сальмонелл, коагулазоположитель- ных стафилококков и др. Бактерицидные свойства ацидофильной палочки усиливаются в присутствии молочной кислоты.

Рис. 2.4.

Пропионовокислые бактерии (Пропионобактерии, Рropionibacterium) - неспороносные грамположигельные неподвижные палочковидные бактерии, размножающиеся бинарным делением, факультативные анаэробы, размером 0,5-0,8 или 1,0- 1,5 мкм (рис. 2.5).

Рис. 2.5.

Пропионовокислые бактерии обитают в кишечном тракте жвачных животных, часто появляются в сыром молоке. Проии- оновокислые бактерии применяются в пищевой промышленности (хлебопечение, сыроделие), а также в микробиологической промышленности в качестве продуцентов витамина В12.

Lactobacterium helveticum - длинные палочки, располагающиеся в виде отдельных клеток и цепочек. Растет при 22- 50 °С, оптимальная температура развития 40 °С. Растет при наличии в среде 2 или 5 % поваренной соли. Максимальная кислотность молока достигает 300-350 °Т.

Широко распространен в природе. Его можно выделить из почвы, разлагающихся органических веществ и растений (рис. 2.6). Используется в производстве голубых сыров, противогрибковых препаратов, полисахаридов, протеолитических и других ферментов. Гриб является составной частью таких сыров, как Рокфор, Стилтон, Датский голубой и других сыров с плесенью.

Рис. 2.6.

Penicillium camemberti - специальный вид сырной плесени, используемый для производства мягкого жирного сыра Ка- мамбера, изготавливаемого из коровьего молока (рис. 2.7).

Рис. 2.7.

Сыр имеет цвет ог белого до светло-сливочного, вкус - острый, пикантный, немного похож на грибной. Снаружи Ка- мамбер покрыт пушистой белой корочкой, образованной PenicUlium camemberti или PenicUlium candidum.

Считается, что первый камамбер был изготовлен в 1791 г. нормандской крестьянкой Мари Арель. Согласно легенде, Мари Арель во время Французской революции спасла от смерти скрывавшегося от преследования монаха, который в благодарность открыл ей известный лишь ему секрет приготовления этого сыра.

Тем не менее, гот сыр, который сейчас называют камамбер, возник лишь в конце XIX века. В 1890 году инженер М. Ридель изобрел деревянную коробку, которая использовалась для транспортировки этого сыра и позволяла перевозить его на большие расстояния, в особенности в США, где он стал очень популярен. Эти коробки используются до сих пор.

Чеддер . При выработке чеддера температура второго нагревания составляет 40-45 °С, что способствует быстрому размножению молочнокислых бактерий. Еще больше интенсифицирует развитие микрофлоры чеддеризация - выдержка пласта в сырной ванне в течение нескольких часов до нарастания необходимой кислотности. В первые дни созревания в сыре преобладают молочнокислые стрептококки, количество которых достигает нескольких миллиардов в 1 г, затем начинается медленное отмирание микрофлоры.

Сыры типа голландского (голландский, костромской, ярославский) . Количество бактерии в 1 г этих сыров уже в первые дин созревания достигает 2,5-3,5 млрд. Рост бактерий усиливается вторым нагреванием и продолжается до тех пор. пока в сыре не израсходуется молочный сахар (через 5-7 сут.). Затем количество бактерий начинает снижаться. В процессе созревания постепенно развиваются молочнокислые палочки, количество которых к концу созревания достигает 300-400 млн. в 1 г. После сбраживания молочного сахара молочнокислые бактерии развиваются главным образом в результате потребления продуктов разложения белков.

Латвийский и ярцевский сыры . Эти сыры имеют более высокую влажность по сравнению с сырами типа голландского. Объем микрофлоры в первые дни созревания достигает 8-9 млрд и 1 г сыра. Количество палочек в конце созревания не превышает 70-80 млн. в 1 г, что, очевидно, объясняется более интенсивным развитием стрептококков. На созревание этих сыров сильно влияет микрофлора слизи, развивающейся на его поверхности. Микрофлора слизи состоит из молочнокислых бактерий, дрожжей, микрококков, плесеней, протеолитических бактерий. Дрожжи и плесени интенсивно развиваются в первые дни созревания, затем им на смену приходят микрококки и протеолитические бактерии. Наличие слизи на поверхности сыра ускоряет процесс созревания, особенно в подкорковом слое, который характеризуется более выраженным вкусом и запахом теста.

Во всех рассмотренных вариантах микробиологические процессы идут по одному типу, варьирует лишь максимальный объем микрофлоры. Так, за резким подъемом количества микрофлоры в начале процесса идет замедленный его спуск. Основным процессом является молочнокислый, остальные элементы микрофлоры более или менее случайны. Молочнокислый процесс всегда идет в двух фазах: молочнокислые стрептококки - молочнокислые палочки, соотношение которых меняется от типа к типу сыра.

Российский сыр . Этот сыр относится к прессуемым сырам с низкой температурой второго нагревания и частичной чеддеризацией сырной массы. С целью активизации молочнокислого процесса в пастеризованное молоко вносят повышенное количество закваски 0,8-1 %. Закваска состоит из мезофильных молочнокислых стрептококков и ароматобразующих стрептококков.

Особенность производства российского сыра состоит в том, что после второго нагревания до температуры 41-42°С сырную массу выдерживают при этой температуре в течение определенного времени - подвергают чеддеризации. Продолжительность выдержки составляет 30-40 мин. Весь процесс обработки сырной массы от разрезки до готовности к формованию составляет 120-140 мин. Такая длительная обработка создает оптимальные условия для размножения молочнокислых бактерий. Перед окончанием обработки зерна проводят его частичную посолку, которая в свою очередь приводит к последующему подавлению молочнокислого процесса.

Если на первых стадиях производства сыра молочнокислый процесс был по каким-либо причинам подавлен (например, развитие бактериофага, наличие в молоке ингибирующих веществ), посолка создает условия для размножения посторонних солеустойчивых микроорганизмов. Наиболее опасными солеустойчивыми микроорганизмами являются коагулазоположительные стафилококки, интенсивное размножение которых может привести к накоплению энтеротоксина, что делает сыр непригодным для употребления.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Термофильные микроорганизмы имеют форму палочки и образуют споры. Способность термофильных микробов образовывать споры рассматривается как приспособление к условиям среды, в которой они обитают. Это естественно, так как при размножении термофилов в ряде случаев образуется такая температура, которая превышает максимум, необходимый не только для размножения, но и для самого существования вегетативных форм. Споры же термофилов легко переносят нагревание до 100° С в течение 10-29 и даже 50-60 часов. Описаны термофилы, которые не образуют спор.

Так, в молоке был обнаружен микрококк, размножавшийся при температуре от 20 до 70°.
Циклинская выделила молочнокислую бактерию с оптимальной температурой роста, равной 50° С. Кроме того, известны термофильные вибрионы, спирохеты, нитчатые формы.
Термофильные микроорганизмы нуждаются для своего размножения в свободном доступе кислорода (аэробы), но известны также и анаэробные термофилы. Некоторые термофилы обладают подвижностью.
Микроорганизмы, которые способны к размножению в условиях высоких температур, разделяют на три группы в зависимости от температурных пределов их роста (максимума, оптимума и минимума).
1. Стенотермные, или истинные, термофилы размножаются при температуре 75-80°. Оптимальная температура роста 50-65°. Не развиваются при 28-30°.
2. Эвритермные термофилы размножаются при температуре от 28 до 75°. Оптимум размножения тот же, т. е. 50-65°.
3. Термотолерантные термофилы способны развиваться в условиях широких температурных пределов (от 5-10 до 70°). Оптимум размножения 35-45°.
Вторая и третья группы микроорганизмов в природе встречаются часто, тогда как представители первой группы обнаруживаются реже. Многие микроорганизмы южных почв (мезофилы) близко примыкают к термофилам и могут развиваться при температуре 50-55°.

Термофильные микроорганизмы питаются разнообразными веществами. Некоторые из них используют в качестве пищи только белковые вещества, другие усваивают только аминокислоты жирного и ароматического ряда.

Мишустиным доказано, что некоторые термофильные бактерии вызывают ферментацию мочевины. Имшенецкий, Егорова и др. описали термофилов, ассимилирующих аммонийный азот. Известны также термофильные бактерии, усваивающие газообразный азот, а также автотрофные термофильные бактерии, ассимилирующие минеральный азот. Возможность усвоения атмосферного азота термофильными микроорганизмами изучена недостаточно.
На мясопептонном агаре многие термофилы образуют очень крупные колонии, нередко распространяющиеся на всю поверхность агаровой пластинки. Различные виды термофилов образуют колонии разной величины, формы и структуры. Многие виды термофильных микробов разжижают желатину и на белковых средах выделяют сероводород. Нередко они образуют индол. Некоторые виды пептонизируют молоко, другие свертывают его; часто молоко не изменяется. Многие термофилы разлагают сахар, крахмал и спирты с образованием кислот - уксусной, муравьиной, молочной, масляной; некоторые ассимилируют жирные кислоты и ароматические углеводороды. Для культивирования термофильных микробов пригодны обычные мясопептонные среды.
В целях их лучшего роста применяют экстракты печени, цистин, а также экстракты шпината, гороха и растительные отвары.
Термофилы встречаются на земном шаре повсеместно. Горячие источники вулканических местностей содержат их постоянно. Много термофилов обнаруживается в грунте озер, прудов, рек. Огромное количество их находится в сточных водах и в иле очистных сооружений. Очень часто они обитают в кишечнике животных, птиц, человека. Термофилы встречаются также в воздухе и пищевых продуктах (молоко, сыр, консервы). Окультуренные почвы содержат до 10% термофилов из общего количества находящихся в них микроорганизмов. Самонагревание сена, зерна, хлопка, торфа, навоза, кож животных и прочего обусловлено деятельностью термофилов. Проф. Е.Н. Мишустиным доказано, что населенность почвы термофилами зависит от степени ее окультуренности и удобрения навозом.
Раньше считали, что южные почвы богаче термофилами, что почвы местностей с жарким климатом являются местом их происхождения. На деле оказалось, что целинные почвы, независимо от места их нахождения, беднее термофилами; установлено также, что унавоженные почвы северных районов содержат громадное количество термофилов.
Обилие термофильных микроорганизмов в природе приводит к загрязнению ими кормовых средств и различных продуктов. Термофильные микробы проникают в кишечник животных и человека и вместе с экскрементами попадают в навоз, где происходит их размножение. Особенности термофилов зависят от условий, в которых они обитают. При повышении температуры среды до 60-70° и более условия обитания микроорганизмов изменяются; при этом, во-первых, уменьшается растворимость газов (углекислоты, азота, водорода, аммиака, метана); во-вторых, уменьшается вязкость жидкостей и возрастает их осмотическое давление. При повышении температуры возрастает скорость химических и ферментативных процессов, ускоряется и усиливается действие образующихся токсических продуктов. Указанные явления обусловливают физиологические особенности термофилов. Термофильные микроорганизмы растут при повышенных температурах гораздо быстрее, чем другие микроорганизмы. Такие функции термофилов, как движение, дыхание и превращение питательных веществ, совершаются у них значительно быстрее, чем у других видов микробов. При низкой температуре микробные клетки находятся в состоянии покоя; с ее повышением они начинают делиться. Деление каждой микробной клетки совершается в несколько минут. Размножение микроорганизмов ускоряется с повышением температуры среды до пределов свойственного им оптимума. Однако и после прекращения роста продолжающиеся ферментативные процессы вызывают дальнейшее повышение температуры навоза. От особенностей органического вещества, на котором обитают термофилы, в значительной степени зависит их качественный состав. Так, в хлопке, соломе и соломистом навозе развиваются целлюлозные термофилы, в разогревающихся кожах - протеолитические и т. д.

Микробиологические процессы разложения органических веществ, в зависимости от темпера турных условий, могут протекать под влиянием мезофильных микроорганизмов (при обычной температуре), а при повышенной- под влиянием термофилов. Термофилы в физиологическом отношении представляют формы, близкие к мезофилам. Считают вероятным, что приспособление мезофилов к размножению в условиях высокой температуры изменяет их видовые признаки, вследствие чего сходство с исходной формой в значительной степени утрачивается. Некоторые хорошо известные бактериальные виды не имеют термофильных рас. Существует много переходных форм между мезофильными и термофильными микроорганизмами, а некоторые мезофилы обладают отдельными свойствами или признаками, весьма характерными для термофилов (например, чрезвычайной быстротой размножения на питательных средах).

Проф. А.А. Имшенецкий полагает, что термофильные микроорганизмы имеют настолько характерные особенности, что это позволяет выделить их в самостоятельную группу, объединенную следующими свойствами:
1) клетки термофилов способны ассимилировать и диссимилировать при высоких температурах, что основано на физико-химических особенностях их белков;
2)термофилы обладают способностью чрезвычайно быстро размножаться, но вместе с тем клетки их также быстро стареют и отмирают;
3)термофилам свойственна высокая биохимическая активность.

Существует несколько гипотез для объяснения происхождения термофильных микроорганизмов. Микробиологи считают, что микроорганизмы, приспособляясь к окружающим условиям, в силу законов эволюции изменяют свою наследственность. Приспособление микроорганизмов к существованию при высоких температурах, т. е. превращение мезофильных микроорганизмов в термофильные, в природе происходит постоянно. Точно так же обратное превращение термофильных микроорганизмов в мезофильные может иметь место при стойком изменении температурного режима внешней среды в сторону его понижения.
Известны экспериментальные работы ряда авторов, которым удалось в лабораторных условиях повысить в значительной степени предельную температуру роста различных микробов.
Имеется большой материал, собранный микробиологами, подтверждающий правильность гипотезы, объясняющей происхождение термофильных микроорганизмов от мезофилов приспособлением последних к высокой температуре.
Эта гипотеза, называемая адаптационной, основывается на материалистическом учении мичуринской биологии о влиянии внешних условий на изменение наследственного вещества. «Внешние условия, будучи включены, ассимилированы живым телом, становятся уже не внешними условиями, а внутренними, т.е. они становятся частицами живого тела и для своего роста и развития уже требуют той пищи, тех условий внешней среды, какими в прошлом они сами были». Таким образом, мезофильные микробы, ассимилируя условия жизни при высокой температуре, изменяют тип обмена веществ, утрачивают свои консервативные признаки, изменяют свою наследственность и превращаются в термофилов.
Саморазогревание органических остатков находится в тесной зависимости от размножения и биохимической активности термофилов. Количество термофильных микробов в свежем навозе сравнительно невелико. Оно равняется приблизительно 1-4% общего количества находящихся в навозе микроорганизмов, в то время как 96-99% составляют мезофильные микробы, способные размножаться при сравнительно низких температурах. Но при сильном разогревании органических веществ количество термофилов достигает 73% и более, а число мезофилов уменьшается.
По данным Тукалевской, количество мезофильных микроорганизмов во взятой сю пробе компоста достигало 173 млн., но это количество мезофилов сократилось до 7 млн. в первую же неделю после биотермического разогревания компоста. По нашим наблюдениям, уменьшение количества мезофилов при разогревании навоза - явление вполне закономерное. Наиболее сильно оно выражено в первые дни после повышения температуры до 60-70° (табл. 4). Из таблицы 4 видно, что количество термофилов в свежем навозе не превышает, за некоторыми исключениями, одной, иногда нескольких тысяч на единицу исходного материала; исключения объясняются тем, что исходный материал находился уже в стадии разогревания. Количество микробов, способных размножаться при сравнительно низких температурах (28-37°), было при этом огромно.