Какие бактерии человек использует для получения пищевых продуктов

Люди – редкое исключение в мире бактерий.

Бактерии (греч. bakterion – палочка) – простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам.
В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов: разлагают органические вещества мертвых животных и растений.

Бактерии обладают исключительной устойчивостью: их можно обнаружить даже на стенках ядерного реактора. Такая способность
связана с их быстрым размножением – при благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. При изменении условий
внешней среды (за счет мутаций) выживают и размножаются те формы, которые устойчивы к действию того или иного фактора (к примеру, радиации).

Строение бактерий

Бактерии имеют клеточную стенку, состоящую из муреина (пептидогликана) и выполняющую защитную функцию. У бактерий (прокариот,
доядерных) отсутствуют мембранные органоиды. В их клетке можно найти только немембранные: рибосомы, жгутики, пили. Пили –
поверхностные структуры, которые служат для прикрепления бактерии к субстрату.

Наследственный материал находится прямо в цитоплазме (не в ядре, как у эукариот) в виде нуклеоида. Нуклеоид (лат. nucleus – ядро + греч. eidos вид) –
одна сложная кольцевидная молекула ДНК, не ограниченная мембранами от остальной части клетки.

Долгое время выделяли “особый органоид” бактерий – мезосомы, считали, что они могут участвовать в некоторых клеточных процессах.

Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только
лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).

При наступлении неблагоприятных для жизни условий бактерии образуют защитную оболочку – спору. При образовании споры клетка частично теряет воду,
уменьшаясь при этом в объеме. В таком состоянии бактерии могут сохраняться тысячи лет!

В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды
на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.

Энергетический обмен бактерий

Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии,
которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.

К аэробным бактериям относят многочисленных редуцентов, которые разлагают органические вещества мертвых растений и животных. Анаэробные
бактерии составляют микрофлору нашего кишечника – бескислородную среду обитания.

Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.

Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.

Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад
возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 🙂

Что касается бактерий гетеротрофов, то их способ питания основан на разложении останков животных и растений – сапротрофы (редуценты), либо же они
питаются органами и тканями животных и растений – паразиты.

Биотехнология

Бактерии широко применяются в направлении биотехнологии – генной инженерии. Их используют для получения различных химических веществ (белков).

В ДНК бактерии вставляют нужный ген (к примеру, ген, кодирующий белковый гормон – инсулин), бактерия принимает новый участок гена за свой
собственный, в результате чего начинает синтезировать белок с данного участка. На рибосомах подобных бактерий синтезируется инсулин, который
человек собирает, обрабатывает и использует как лекарство.

Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.

Классификация бактерий по форме

При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.

По форме бактериальные клетки подразделяются на:

• Стафилококки – их скопления похожи на виноградные грозди
• Диплококки – округлой формы, расположенные попарно
• Стрептококки – объединяются в цепочки, напоминающие нити жемчуга
• Палочки
• Вибрионы – изогнутые в виде запятой
• Спириллы – спирально извитые палочки
• Спирохеты – сильно извитые (до 10-15 витков) палочки

Размножение бактерий

Бактерии, как прокариоты (доядерные организмы), не могут делиться митозом, так как основное условие митоза – наличие ядра.
Бактерии делятся бинарным делением клетки.

В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление
в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.

При размножении в лабораторных условиях бактерии образуют колонии. Колонии – видимые невооруженным глазом скопления клеток,
образуемые в процессе роста и размножения микроорганизмов на питательном субстрате. Колонии выращиваются в чашках Петри.

Бактериальные инфекции

Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях
применяются антибиотики, дающие хороший эффект.

От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После
вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит
болезнь в легкой форме.

К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез,
дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.

Для борьбы с бактериями, вирусами и грибами в медицинских учреждениях (уже часто и в домашних условиях) используется кварцевание.
Кварцевание – процесс обеззараживания помещения, суть которого в лампе, испускающей ультрафиолетовое излучение, губительное для
микроорганизмов.

При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для
избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.

О полезных свойствах кисломолочных продуктов люди знали еще с давних времен, но чем обусловлен сам процесс брожения, было открыто намного позже. Научное обоснование впервые было сделано русским микробиологом И.И. Мечниковым. Именно им были открыты и изучены молочнокислые бактерии во многих продуктах.

Разновидности молочнокислых микроорганизмов

В зависимости от того, какие продукты получают при сбраживании, молочнокислые бактерии делят на два вида:

• гомоферментативные;
• гетероферментативные.

Продуктом жизнедеятельности гомоферментативных бактерий при сбраживании углеводов является молочная кислота. В малых пропорциях выходит янтарная кислота, этиловый спирт, фумаровая кислота, диоксид углерода, летучие кислоты.

Продуктами жизнедеятельности гетероферментативных бактерий являются:

• молочная кислота;
• уксусная кислота;
• углекислый газ;
• этиловый спирт и прочие.

Кто живет в кисломолочной среде

В последние годы современные технологии позволили внедрять молочнокислые бактерии в продукты питания, создавая новую продукцию. В зависимости от вида микроорганизмов, используемых при заквасках, выходят разные виды молочнокислых изделий.

Лактобактерии

Этот вид бактерий является самым разнообразным. Они являются нашими естественными обитателями и заселяются в кишечник человека с первых дней рождения вместе с материнским молоком. Лактобактерии вырабатывают лактазу – фермент, расщепляющий молочные углеводы, при этом образовывается молочная кислота, подавляющая жизнедеятельность болезнетворных бактерий.

Ацидофильная палочка

Lactobacillus acidophilus известна не только в пищевой промышленности, но и в медицине. Ее применяют в лечении многих кишечных заболеваний не только у взрослых, но и у младенцев. Эта палочка является самым сильным кислотообразователем, попадая в кишечник, она прекрасно приживается и вырабатывает естественные антибиотики, создавая тем самым невозможную для жизни патогенных бактерий среду. Благодаря ее высокой жизнестойкости и способности оберегать микрофлору кишечника ее применяют при химиотерапии и приеме антибиотиков.

Болгарская палочка

Lactobacillus bulgaricus по-другому называют болгарским йогуртом. Впервые была выявлена И. И. Мечниковым, который ввел ее в свой постоянный рацион. В процессе жизнедеятельности болгарская палочка подавляет болезнетворные бактерии, что связано с ее способностью вырабатывать молочную кислоту при сбраживании углеводов и лактозы. Этот вид бактерий имеет еще и такие достоинства:

• выработка витаминов и биологически активных веществ, микроэлементов, аминокислот, полисахаридов;
• улучшение качества йогурта.

Продукты, в которых содержится болгарская палочка, способствуют стабилизации микрофлоры, нормализуют работу желудка и кишечника, обладают слабительным действием, улучшают работу поджелудочной железы, повышают иммунную систему.

Lactobacillus casei

Этот вид бактерий встречается в ротовой полости, кишечнике и влагалище. Данную лактобактерию активно используют в производстве питьевых йогуртов с целью повышения сопротивляемости организма. Lactobacillus casei в борьбе за среду существования вытесняет Helicobacter pylori, которая является возбудителем гастритов, язв и других заболеваний желудка.

Термофильный стрептококк

Streptococcus thermophilus широко применяется в пищевой промышленности для изготовления молочнокислых изделий и сыров, к примеру, моцареллы. Данный микроорганизм обладает способностью в короткие сроки повышать кислотность молока, что является одним из условий при приготовлении многих видов изделий. Полисахариды, синтезируемые этим микроорганизмом, дают равномерную плотную массу с высокими вкусовыми качествами и приятным запахом. Результат работы бактерий – это связывающая способность, замедляющая процесс расслаивания. Это позволяет в производстве обходиться без каких-либо специальных загустителей и стабилизаторов. Эти бактерии очень чувствительны к антибиотикам, и часто это свойство применяют для определения порчи молока, то есть не добавлен ли в него пенициллин.

Бифидобактерии

Bifidobacterium ─ жители кишечника человека. В кишечнике младенца их находится до 80%. Эти полезные бактерии вырастить самостоятельно сложно. Их выращивают в специальных лабораториях. На упаковках продуктов, в составе которых есть бифидобактерии, всегда стоит приставка «био».

Уксуснокислые бактерии

Acetobacter aceti являются обязательными составляющими среды обитания кефирных грибков, которые производят никотиновую кислоту, витамин В12 и рибофлавин, которые, как и углеводы, необходимы человеку.

Значение употребления молочнокислых продуктов

В свежем молоке, помимо углеводов и жиров, содержится лактоза, которую переносит не каждый организм, а в молочнокислых продуктах содержится молочная кислота. Она выполняет в организме такие функции:

• активизирует выработку желудочного сока;
• улучшает метаболизм;
• усиливает сокращения кишечника.

В ходе сквашивания молочный белок казеин расщепляется на аминокислоты и пептиды, скорость усвоения которых выше в 2-3 раза. Лактобактерии производят лактозу, помогающую усваивать молочные углеводы. Молочнокислые продукты идеально подходят детям и пожилым людям, чья способность усваивать лактозу и молочный белок ниже, чем у взрослого человека. Жизнедеятельность бактерий в организме способствует выработке витаминов В1, В2, С и антибиотиков. Живые антибиотики, вырабатываемые организмом, не только подавляют жизнедеятельность болезнетворных микробов, но и убивают их. В процессе роста детям необходим кальций и белок, которые в кисломолочных продуктах находятся в идеальной пропорции. Главная полезная особенность кисломолочных продуктов ─ это регулировка микрофлоры кишечника. В организме человека живых бактерий до 100 триллионов, но не все они полезные. Есть бактерии, чья жизнедеятельность помогает человеку переварить пищу, они разрушают токсины, способствуют выработке витаминов. Это полезные. А есть вредные, вызывающие инфекции и выделяющие токсины. Если баланс этих бактерий в норме, то пищеварительная система работает как часы, в противном случае наблюдается дисбактериоз и снижается иммунитет.

Разнообразие продуктов из молока

Существует широкий спектр молочнокислых бактерий, которые играют большую роль в профилактике многих болезней и в здоровом питании.

При изготовлении молочнокислых продуктов на заводах применяют в качестве основы пастеризованное молоко и для каждой продукции свои живые культуры. Пастеризация приводит к уничтожению тех микроорганизмов, которые могут привести к порче продукта или инфицированию.

Простокваша

Добавляя в пастеризованное молоко кисломолочные стрептококки: болгарскую палочку или ацидофильную палочку, получают один из наипростейших по способу приготовления продукт ─ простоквашу. Существует множество вариантов этого продукта в зависимости от вида живых организмов и от способов обработки молока.

Ряженка

Разновидностью простокваши является ряженка. Делают ее из пастеризованного или стерилизованного топленого молока с добавлением сливок. При топлении белки взаимодействуют с молочными углеводами, образуя при этом меланоидины. Это они придают продукту его особый вкус и цвет. Для закваски необходимы такие же бактерии, как и для простокваши.

Йогурт

Для изготовления йогурта необходима специальная закваска, состоящая из бактерий болгарской палочки и термофильных стрептококков. Очень важны правильные пропорции этих микроорганизмов, иначе будет наблюдаться такая порча продукта:

• повышенная зернистость;
• отделение сыворотки;
• кислый вкус.

В йогурт добавляют какие-либо фруктовые добавки, загустители, углеводы. Для более длительного хранения йогурт может подвергаться термизации. Такой йогурт может храниться до 30 дней, вкус его не меняется, но полезных бактерий в нем нет. Поэтому лучше употреблять «биойогурт», который не подвергается такой обработке и имеет срок реализации две недели.

Кефир

При смешанном молочнокислом и спиртовом брожении получается кефир, обладающий многими лечебными свойствами. В нем есть много полезных бактерий: палочек, стрептококков, а также грибков, дрожжей. В нем содержится не только молочная кислота, углеводы, но и спирт в небольшом количестве. Учеными доказано, что кефир способствует активизации иммунной системы и подавляет жизнедеятельность раковых клеток. Он имеет хороший терапевтический эффект при расстройствах нервной системы, сна, хронической усталости и необходим при инфекционных заболеваниях. Он незаменим при заболеваниях желудка и кишечника.

Сметана

Сметана является исконно русским продуктом, изготовляемый путем сбраживания сливок. Благодаря жизнедеятельности бактерий, разлагающих белки, она лучше усваивается организмом и при этом имеет высокий процент питательности. Ее используют не только в качестве заправок для блюд, а и в терапевтических целях для людей с плохим аппетитом и слабой усвояемостью желудка.

Творог

Этот вид продукта получают из кислого молока путем выдавливания из него сыворотки, оставляя белковую массу и немного углеводов, поэтому он насыщен белками и обладает высокими питательными свойствами. Белки расщепляются бактериями до таких полезных аминокислот:

• Лизин. Без него невозможна стабильная работа печени.
• Метионин. Благоприятствует выведению холестерина и блокирует развитие атеросклероза.
• Холин. Он нужен для нормального функционирования нервной системы.

Ацидофильное молоко

Этот продукт изготовляют из пастеризованного молока, насыщая его ацидофильными бактериями. Применяют его в лечебных целях при отравлениях и заболеваниях кишечника, а также для кормления грудничков. По консистенции оно напоминает сметану.

Бактерии-вредители продуктов питания

Бактерий, приносящих пользу и так необходимых человеку для существования, много, но не меньшее количество и вредителей, вызывающих порчу продуктов. Многие продукты, в которых живут такие бактерии, становятся опасными для здоровья и источником таких страшных заболеваний, как:

• сальмонеллез;
• холера;
• токсикоинфекция;
• дизентерия;
• ботулизм;
• брюшной тиф.

Под воздействием маслянокислых бактерий происходит порча сыров и молочных продуктов. Появляется горький привкус и неприятный запах. Маслянокислые микробы приводят к порче масла сливочного, семян подсолнечника, сои, зерна и делают их непригодными для питания.

Уксусные бактерии (уксуснокислые) своей деятельностью вызывают прокисание винной продукции.

Микрококки выделяют ферменты, которые расщепляют белки, тем самым вызывая гниение продуктов, и отсюда резкий неприятный запах.

Сальмонелла, чаще всего проникая через поры яичной скорлупы, приводит к порче яиц и серьезному заболеванию сальмонеллезу.

Палочки перфрингенс и ботулиновые без доступа кислорода (чаще это консервы) начинают размножаться и выделяют ядовитые токсины, что при несвоевременной госпитализации зачастую заканчивается летальным исходом для человека.

Молочнокислые бактерии часто поражают муку. Бациллы приводят к порче уже готового хлеба, расщепляя хлебный крахмал, углеводы и делая хлебный мякиш липким, тягучим и с неприятным запахом.