Natura wszystko jest tak harmonijnie zaaranżowane, że na tym świecie każdy ma swoje miejsce i jest zaangażowany w przypisane mu funkcje, czy to jest korona natury - niesamowicie złożonego człowieka, czy też najbardziej mikroskopijnego organizmu. Wszyscy odgrywają swoją rolę, aby nasz świat stał się lepszym miejscem. Dotyczy to również różnych bakterii, które zgodnie z wielkim planem stwórcy świata przynoszą ludziom nie tylko korzyści, ale i pewne szkody. Zastanów się, czym są termofilne bakterie kwasu mlekowego i jakie jest ich miejsce w naszym życiu. Czy są dobre czy złe?
Cechy i istota
Cała armia różnych mikroorganizmów żyje na naszej planecie, niewidoczna dla oka, ale bardzo aktywna i nie zawsze pożyteczna. Jedną z takich korzystnych mikroformacji jest bakteria termofilna. Bakteria żyje w gorących źródłach i rozmnaża się w dość wysokich temperaturach - powyżej 45 stopni. Całe kolonie tych mikroorganizmów zostały zidentyfikowane w różnych strefach geotermalnych naszej planety,takich jak wody gorących naturalnych źródeł. Bakterie termofilne przeżywają dzięki obecności w nich specjalnych enzymów, które mogą działać w wysokich temperaturach. Dla nich najkorzystniejszym reżimem temperaturowym jest korytarz 50-65 stopni. W takich warunkach bakterie mogą czuć się komfortowo i swobodnie się namnażać.
Wiele osób chciałoby wiedzieć, w jakiej temperaturze giną termofilne bakterie, aby kontrolować ich liczbę. W związku z tym chciałbym zauważyć, że naukowcy nie byli jeszcze w stanie uzyskać dokładnych danych na ten temat. Na obecnym etapie rozwoju nauki wiadomo tylko, że maksymalny wskaźnik temperatury dla termofilów wynosi 68-75 stopni. Nie oznacza to jednak, że bakterie giną przy takim podgrzaniu – odejście od optymalnego schematu sprawia, że ich życie jest mniej komfortowe i intensywne, spowalnia wzrost komórek i zmniejsza tempo procesów metabolicznych.
Czy można zabić bakterie? Co ich dotyczy?
Aby umrzeć termofilne bakterie, potrzebny jest znacznie większy przekroczenie górnego progu. Dzisiaj naukowcom udało się ustalić, że najwyższa znana temperatura, w której te mikroorganizmy mogą żyć, wynosi 122 stopnie Celsjusza. W warunkach laboratoryjnych nie jest możliwe wytworzenie wyższego ogrzewania. Dlatego nie jest jeszcze możliwe ustalenie, w jakiej temperaturze umrą bakterie termofilne. Wiadomo tylko, że gwałtowne wahania temperatury mają bardzo szkodliwy wpływ na życie bakterii: rozwój kultury może się zatrzymać, aleczy ona umrze to pytanie.
Odmiany i ich opisy
Oceniając preferencje temperaturowe drobnoustrojów, można je podzielić na trzy główne grupy: psychrofilne, mezofilne i de facto termofilne. Wszystkie są zależne od ciepła, ale różnią się pod względem reżimów temperaturowych.
Tak więc bakterie psychrofilne są najmniej zależne od temperatury i preferują zakres temperatur od zera do +10 stopni. Jest to dla nich optymalny korytarz rozwojowy, ale mogą rozmnażać się zarówno przy -5 stopniach, jak i przy +15.
Dalej - mezofilne bakterie termofilne, dla których strefa komfortu znajduje się między 30 a 40 stopniami Celsjusza. Bakterie mogą dobrze rosnąć i rozmnażać się, gdy temperatura spadnie do 10 stopni lub wzrośnie do 50 stopni. Optymalny poziom wzrostu tych organizmów to 37 stopni.
I wreszcie bakterie termofilne – ich aktywny wzrost obserwujemy, gdy temperatura przekracza 50 stopni. Ich główną cechą wyróżniającą jest przyspieszone tempo metabolizmu. Według ostatnich badań ustalono, że pod wpływem temperatury zachodzą znaczne zmiany w białkach i lipidach, które odgrywają główną rolę we wszystkich procesach życiowych.
Podgrupy termofilów
Doskonałą ilustracją tego są przykłady bakterii termofilnych, które również dzielą się na kilka niezależnych podgrup:
- Ekstremalne termofile z optymalną temperaturą 80 stopni z minimum 60 i maksimum 105 stopni.
- Stenotermofile lub fakultatywnie, o zakresie 55-65 stopni, ale wykazują zdolność do reprodukcji nawet wtedy, gdy temperatura spada do 20 stopni. Najwyższą zdolność wzrostu obserwuje się przy 20-40 stopniach.
- Eurytermofile preferują 37-48 stopni. Osobliwością obowiązkowych termofilów jest to, że nie tracą one zdolności do wzrostu nawet przy 70 stopniach, ale nie rosną poniżej 40 stopni.
- Termotolerancje z optymalnym wskaźnikiem nie wyższym niż 48 stopni, minimalna temperatura, w której mogą rosnąć to 10 stopni, a maksymalna to 55-60. Różnią się od mezofilów w tych samych optymalnych temperaturach tym, że wraz ze wzrostem progu temperatury bakterie nadal się rozwijają.
Termofile beztlenowe
Zdolność do szybkiego wzrostu organizmów ciepłolubnych daje im doskonałą możliwość wykorzystania w różnych dziedzinach życia - w przemyśle czy rolnictwie, a nawet na poziomie gospodarstwa domowego. Jednocześnie mezofilne i termofilne bakterie kwasu mlekowego mają podobne metody izolacji. Różnicę obserwuje się tylko w rosnących temperaturach. Aby ustalić dokładny optymalny poziom temperatury, kulturę należy poddać pasywacji przez okres jednego lub dwóch miesięcy lub, innymi słowy, ponownie zasiać w określonym zakresie temperatur.
W naturze występuje wiele rodzajów bakterii termofilnych, które żyją w różnych warunkach. Kochają ciepło i bardzo dobrze czują się w ludzkim żołądku, a także można je znaleźć w zwierzętach, roślinach, glebie, wodzie i różnych innych środowiskach,zapewnienie korzystnych warunków do rozwoju. Niektóre bakterie do wzrostu potrzebują powietrza, podczas gdy inne w ogóle nie potrzebują tlenu. Zgodnie z tym znakiem zależności od tlenu organizmy termofilne dzielą się na tlenowe i beztlenowe.
Anaerobowe obejmują kilka oddzielnych grup:
- Masłowy - podczas fermentacji wytwarzają kwas masłowy, żywią się cukrem, pektynami, dekstrynami oraz wytwarzają kwasy - octowy i masłowy, a także wodór i dwutlenek węgla. Spośród właściwości użytkowych można wyróżnić produkcję alkoholi acetonowego, etylowego, butylowego i izopropylowego. Występuje w formach termofilnych i mezofilnych.
- Celuloza żyje w mule rzecznym, kompoście, pozostałościach roślinnych. Te termofilne bakterie kompostowe są idealne i szeroko stosowane w rolnictwie. Będąc w glebie lub próchnicy bakterie te zyskują aktywność w temperaturze 60-65 stopni. Istnieje również forma mezofilna - kij Omelyansky'ego. Bakterie te przy pomocy specjalnego enzymu rozkładają celulozę, uwalniając dwutlenek węgla, wodór, alkohol etylowy, szereg kwasów – mrówkowy, octowy, fumarowy, mlekowy i inne kwasy organiczne.
- Tworzący metan żyją w tym samym miejscu co celuloza i są tam uprawiane. W tej grupie najczęściej badanymi gatunkami są metanobakteria i metanobacillus. Nie są zdolne do zarodnikowania, a ich użyteczność polega na zdolności do produkcji antybiotyków, witamin, enzymów, wykorzystania ścieków i odpadów domowych na żywność.
- Odsiarczacze najczęściej znajdują się obokceluloza i żyć z redukcji siarczanów. Mają owalne zarodniki, które znajdują się bliżej jednego z końców Bacillus Bacillus - terminalnego lub podterminalnego.
- Kwas mlekowy – specjalna duża grupa bakterii żyjących w mleku. Te termofilne bakterie kwasu mlekowego mogą być zarówno korzystne dla ludzi, jak i bardzo szkodliwe. Niektóre z ich gatunków potrafią syntetyzować specjalne substancje aromatyczne. To oni, po ekspozycji na mleko, nadają twarogowi lub śmietance przyjemny smak i aromat. Takie termofilne bakterie kwasu mlekowego są fakultatywnie beztlenowymi, dlatego mogą optymalnie się rozmnażać przy braku tlenu lub w środowisku, w którym występuje jego duży deficyt.
Kwas mlekowy
Bakterie kwasu mlekowego dzielą się na ziarniaki i pałeczki. Te pierwsze składają się z kilku połączonych w łańcuch komórek - paciorkowców i mają fermentację jednorodną i niejednorodną. Homofermentatywne paciorkowce fermentują cukier znajdujący się w mleku, aby uzyskać żywy jogurt. Heteroenzymatyczne równolegle wydzielają również takie substancje aromatyczne jak diacetyna i cytoina. Ich komórki są okrągłe lub owalne, dobrze barwią się według Grama i nie tworzą zarodników i kapsułek. Są odporne na powietrze i mogą istnieć w obecności powietrza. Nie mają jednak zdolności do wykonywania oddychania tlenowego i wolą kontynuować swój zwykły proces fermentacji kwasu mlekowego. Do jedzenia potrzebują dużo witamin, białek, kwasów organicznych. w mlekubakterie powodują jego koagulację, tworzenie gęstego, równomiernego skrzepu przy niewielkiej ilości serum. To dzięki wytwarzającym zapach paciorkowców kwasu mlekowego w serze pojawiają się uwodzicielskie bąbelki o charakterystycznym zapachu i niskiej zdolności do tworzenia kwasów. Cocci są wysoce odporne na alkohol i wymagają wysokiej kwasowości.
Kwas mlekowy w sztyfcie
Pałki kwasu mlekowego – inaczej zwane lactobacilli – mogą być pojedyncze lub sparowane. Najczęściej stosuje się kwasolubne pałeczki kwasu mlekowego, zwłaszcza bułgarski kij, który wchodzi w skład kultur starterowych i umożliwia produkcję smacznego i zdrowego jogurtu. Nawet w przemyśle mleczarskim popularne są paciorkowce i bakterie beta. Organizmy te są całkowicie nieruchome i nie tworzą zarodników ani kapsułek, dobrze wybarwiają się zgodnie z Gram.
Termofile kwasu mlekowego to fakultatywne beztlenowce. Mogą stać się monoenzymatyczne, z dużą szybkością tworzenia kwasu, lub hereroenzymatyczne ze zdolnością do równoległego przetwarzania fruktozy, w wyniku czego powstają mannitol z alkoholu sześciowodorotlenowego, octany, mleczany i dwutlenek węgla. Białka są dość słabo przetworzone, dlatego do wzrostu wymagają obecności aminokwasów w środowisku. Niektóre pałeczki mają zdolność wytwarzania katalazy, enzymu rozkładającego nadtlenek wodoru lub aldehyd octowy, który nadaje serowi smak i aromat.
Pałki żaroodporne z kwasem mlekowym mogą przetrwać w mleku po pasteryzacji w temperaturze 85-90 stopni. Są bardzo odporne na środki dezynfekujące i tym samym powodują znaczne szkody w przedsiębiorstwach spożywczych. Są antagonistami Escherichia coli. Znajduje się w zakwasie lub mleku niskopasteryzowanym.
Termofile, którzy nie mogą oddychać bez tlenu
Termofile tlenowe, które nie mogą oddychać bez tlenu, dzielą się również na dwie oddzielne grupy:
- Ekstremalnie termofilne - Gram-ujemne pałeczki, które nie są w stanie się poruszać, są związane z bakteriami obligatoryjnymi, których wzrost następuje w optymalnej temperaturze 70 stopni. Wraz ze wzrostem temperatury patyczki zamieniają się w cienkie nitki. Żyj masowo w gorących źródłach i pobliskiej glebie.
- Formy tworzące zarodniki są podobne do form mezofilnych. Żyj i rozprzestrzeniaj się w dobrze spulchnionej glebie lub napowietrzonych wodach.
Po rozważeniu wszystkich tych typów mikroorganizmów należy zauważyć, że pojawienie się bakterii termofilnych jest ich aromorfozą w środowisku. Podobnie jak inne żywe organizmy, bakterie również doskonale przystosowują się do zmian warunków środowiskowych w toku swojej ewolucji. Jednocześnie znacząco podnoszą poziom swojej organizacji i nabywają nowe umiejętności.
Korzyści i szkody
Jakie są szkody i korzyści bakterii termofilnych? Pałeczki kwasu mlekowego stosowane w przemyśle spożywczym przynoszą człowiekowi niewątpliwe korzyści. Będąc częścią różnych kultur starterowych, produkują smaczne iprzydatne produkty kwasu mlekowego, które mają bardzo pozytywny wpływ na wszystkie układy organizmu człowieka, pomagają regulować procesy metaboliczne, normalizują przewód pokarmowy i w każdy możliwy sposób pomagają chronić organizm przed różnymi bakteriami gnilnymi, jednocześnie oczyszczając go z nagromadzonych toksyn i toksyn. Oprócz poprawy składu mikroflory, termofilne bakterie uspokajają układ nerwowy, hamują działanie antybiotyków i zwiększają odporność.
Oprócz przemysłu spożywczego, ten typ bakterii jest dość szeroko stosowany w farmakologii i kosmetyce. Na ich podstawie powstają różne probiotyki, a także kosmetyki, które nadają skórze pielęgnacyjny i sprężysty wygląd, a także służą do jej wybielania i odbudowy. Maseczki z żywym jogurtem potrafią zdziałać cuda.
Bakterie termofilne i mezofilne, które żyją w glebie i kompoście, pomagają przetwarzać materię organiczną, użyźniając glebę dla dobrego wzrostu roślin. Emitowany metan z powodzeniem może być wykorzystany do ogrzewania domów i obiektów przemysłowych. Przy tak ogromnej skali korzyści niewielka szkoda, jaką pręty termofilne wyrządzają przemysłowi spożywczemu, jest niwelowana przez ekspozycję na leki bakteriobójcze i stałe monitorowanie sprzętu do produkcji żywności.
Wniosek
W tym artykule przedstawiliśmy podstawowe pojęcia tak dużej i mało zbadanej klasy jak bakterie. Z powyższego materiału wynika, że bakterie termofilnejuż dziś są szeroko wykorzystywane przez człowieka dla własnego dobra. Ale ten proces jeszcze się nie zakończył i czeka nas wiele przyjemniejszych i bardziej użytecznych odkryć.
