Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российский государственный торгово-экономический университет
Омский институт (филиал)
Контрольная работа по предмету: «Основы микробиологии»
Вариант № 2
Омск 2008
Содержание
Введение……………………………………………………………………………...3

Дрожжи. Строение, размножение. Основные представители и хозяйственное значение…………………………………………....................................................... 5

Микрофлора крупы………………………………………………………………....13

Заключение………………………………………………………………………….20

Используемая литература………………………………………………………….21
Введение
   В данной работе мы рассмотрим такие вопросы, как дрожжи и основные вопросы о них. А так же рассмотрим микрофлору крупы и основное воздействие на состав зерна при различной обработке.

        Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного. Для начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей и сформировались новые физиологические расы, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений.

   В 1680 году голландский натуралист Антони ван Левенгук впервые увидел дрожжи в оптический микроскоп, однако не распознал в них из-за отсутствия движения живых организмов. И лишь в 1857 году французский микробиолог Луи Пастер в работе «Mémoire sur la fermentation alcoholique» доказал, что спиртовое брожение — не просто химическая реакция, как считалось ранее, а биологический процесс, производимый дрожжами.

   В 1881 году Эмиль Христиан Хансен, работник лаборатории датской компании Carlsberg, выделил чистую культуру дрожжей, а в 1883 году впервые использовал её для получения пива вместо нестабильных заквасок. В конце XIX века при его участии создаётся первая классификация дрожжей, в начале XX века появляются определители и коллекции дрожжевых культур. Во второй половине века наука о дрожжах (зимология) помимо практических вопросов начинает уделять внимание экологии дрожжей в природе, цитологии, генетике.

   До середины XX века учёные наблюдали только половой цикл аскомицетных дрожжей и рассматривали их всех как обособленную таксономическую группу сумчатых грибов. Японскому микологу Исао Банно в 1969 году удалось индуцировать половой цикл размножения у Rhodotorula glutinis, которая является базидиомицетом. Современные молекулярно-биологические исследования показали, что дрожжи сформировались независимо среди аскомицетных и базидиомицетных грибов и представляют собой не единый таксон, а скорее жизненную форму.

   24 апреля 1996 года года было объявлено, что Saccharomyces cerevisiae стал первым эукариотическим организмом, чей геном (12 млн пар оснований) был полностью секвенирован. Секвенирование заняло 7 лет и в нём принимали участие более 100 лабораторий. Следующим дрожжевым организмом и шестым эукариотом с полностью расшифрованным геномом в 2002 году стал Schizosaccharomyces pombe с 13,8 млн. пар оснований.

   Микрофлора круп состоит в основном из микроорганизмов зерна.  Уровень микробной  обсемененности зерна имеет значительные различия в зависимости от условий выращивания, способа обработки, сроков и условий хранения.

   Количество микроорганизмов зерна (пшеницы, проса, ячменя, риса, овса, гречки) от нескольких тысяч до миллионов клеток  в 1 , однако, качественный состав микрофлоры довольно однообразен. Преобладающими микроорганизмами являются бактерии (до 80 % и более), спор плесневых грибов около 7% , дрожжей еще меньше. Бактериальная микрофлора представлена в основном травяной палочкой  Erwinia herbicola. Это грамотрицательная неспоробразующая аэробная палочка, которая составляет постоянную микрофлору зерна. Встречаются также микрококки, молочнокислые бактерии, спорообразующие аэробные палочки, среди которых преобладают бациллы картофельно-сенной группы.

                        В грибной микрофлоре обнаруживаются главным образом Alternaria, Cladosporium, меньше содержится аспергилловых и пеницилловых грибов, имеются также дрожжи и актиномицеты.

                         Микрофлора различных круп по качественному составу близка к микрофлоре зерна, но количественно меньше. Большое влияние на объем микрофлоры оказывает предварительная обработка зерна (шелушение, очистка, шлифовка), а также технология производства крупы. Крупы, изготовленные из зерна, подвергнутого гидротермической обработке (пропаривание), содержит в 10-100 раз меньше микроорганизмов, чем из непропаренного.

    При хранении круп в них снижается число бактерий, в основном за счет отмирания травяной палочки. В опытах по хранению различных круп при температуре 14-16°С и относительной влажности воздуха 70-75% через год в них сохраняется 10-15%  бактерий, преимущественно спорообразующих. Количество плесеней в тех же условиях хранения почти не изменяется. Если же крупа хранится при той же температуре, но при 80% влажности воздуха, то через 4-6 месяцев в ней значительно увеличивается число плесневых грибов, в основном пенициллов и аспергиллов.  Особенно интенсивно плесени развиваются на крупе, изготовленной из пропаренного зерна. Накопление  плесеней вызывает ухудшение качества круп, что связано со способностью плесеней разлагать белки, жиры, крахмал и сбраживать сахара с образованием кислот. Кроме того, в крупе могут накапливаться микотоксины, вызывающие отравления.

     Хранить крупы следует в сухих отапливаемых помещениях с хорошей вентиляцией при температуре 15-18˚С и относительной влажности воздуха не выше 75%.
 

     
Дрожжи
   Дрожжи — внетаксономическая группа одноклеточных грибов, утративших мицелиальное строение в связи с переходом к обитанию в жидких и полужидких, богатых органическими веществами субстратах. Объединяет около 1500 видов, относящихся к аскомицетам и базидиомицетам.

   Границы группы очерчены нечётко: многие грибы, способные вегетативно размножаться в одноклеточной форме и идентифицируемые, поэтому как дрожжи, на других стадиях жизненного цикла образуют развитый мицелий, а в ряде случаев и макроскопические плодовые тела. Раньше такие грибы выделяли в особую группу дрожжеподобных, но сейчас их все обычно рассматривают вместе с дрожжами. Исследования 18S рРНК показали близкое родство с типичными дрожжами видов, способных к росту только в виде мицелия.

   Размеры дрожжевых клеток обычно составляют 3—7 мкм в диаметре. Есть данные, что некоторые виды способны вырастать до 40 мкм[1].

   Дрожжи имеют большое практическое значение, особенно пекарские или пивные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Некоторые виды являются факультативными и условными патогенами. К настоящему времени полностью расшифрован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae (они стали первыми эукариотами, чей геном был полностью секвенирован) и Schizosaccharomyces pombe.

   Различить дрожжи, принадлежащие к разным отделам грибов можно как по характеристикам их жизненного цикла, так и без его наблюдения по признакам аффинитета. К ним относится: синтез каротиноидов (встречается только у базидиомицетных дрожжей), тип убихинонов (с 5—7 изопреноидными остатками у аскомицетных и с 8—10 у базидиомицетных, хотя есть исключения), тип почкования, содержание ГЦ пар в ДНК (26—48 % у аскомицетных, 44—70 % у базидиомицетных), наличие уреазы (характерна за несколькими исключениями только базидиомицетным) и др.

   Дрожжи являются хемоорганогетеротрофами и используют органические соединения, как для получения энергии, так и в качестве источника углерода. Им необходим кислород для дыхания, однако при его отсутствии многие виды способны получать энергию за счёт брожения с выделением спиртов (факультативные анаэробы). В отличие от бактерий, среди дрожжей нет облигатных анаэробов, гибнущих при наличии кислорода в среде. При пропускании воздуха через сбраживаемый субстрат дрожжи прекращают брожение и начинают дышать (поскольку этот процесс эффективнее), потребляя кислород и выделяя углекислый газ. Это ускоряет рост дрожжевых клеток (эффект Пастера). Однако даже при доступе кислорода в случае высокого содержания глюкозы в среде дрожжи начинают её сбраживать (эффект Кребтри).

   Дрожжи достаточно требовательны к условиям питания. В анаэробных условиях дрожжи могут использовать в качестве источника энергии только углеводы, причём в основном гексозы и построенные из них олигосахариды. Некоторые виды (Pichia stipitis, Pachysolen tannophilus) усваивают и пентозы, например, ксилозу. Schwanniomyces occidentalis и Saccharomycopsis fibuliger способны сбраживать крахмал, Kluyveromyces fragilis — инулин. В аэробных условиях круг усваиваемых субстратов шире: помимо углеводов также жиры, углеводороды, ароматические и одноуглеродные соединения, спирты, органические кислоты. Гораздо больше видов способно использовать пентозы в аэробных условиях. Тем не менее, сложные соединения (лигнин, целлюлоза) для дрожжей недоступны.

   Источниками азота для всех дрожжей могут быть соли аммония, примерно половина видов имеет нитратредуктазу и может усваивать нитраты. Пути усвоения мочевины различны у аскомицетовых и базидиомицетовых дрожжей. Аскомицетовые сначала карбоксилируют её, затем гидролизуют, базидиомицетовые — сразу гидролизуют уреазой.

   Для практического применения важны продукты вторичного метаболизма дрожжей, выделяемые в малых количествах в среду: сивушные масла, ацетоин (ацетилметилкарбинол), диацетил, масляный альдегид, изоамиловый спирт, диметилсульфид и др. Именно от них зависят органолептические свойства полученных с помощью дрожжей продуктов.

Строение
   Дрожжевые клетки имеют округлую или эллип­совидную форму с размером в поперечнике от 2,5 до 10 мкм и от 4,5 до 21 мкм в длину. На рис. 1 приведено графическое изображение среза дрож­жевой клетки. Клеточная стенка, клеточная мемб­рана, ядро, митохондрии, вакуоли – структуры клетки, видимые в световой микроскоп с сухим объективом при использовании специфических красителей.
   Клеточная стенка представляет собой жесткую структуру толщиной 25 нм, составляет около 25% сухой массы клетки и состоит в основном из глю-кана, манана, хитина и белка. Организация клеточ­ной стенки недостаточно изучена, однако совре­менные теории отдают предпочтение модели трех­слойной структуры, согласно которой внутренний глюкановый слои отделен от внешнего мананового промежуточным слоем с повышенным содержани­ем белка.
Клеточная мембрана (плазмалемма) дрожжевой клетки под электронным микроскопом выглядит как трехслойная структура, тесно прилегающая к внут­ренней поверхности клеточной стенки, и состоит примерно из равного количества липидов и белков, а также небольшого количества углеводов. Клеточ­ная мембрана выполняет роль барьера проницаемо­сти вокруг содержимого клетки и контролирует транспорт растворенных веществ внутрь клетки и из нее.
В изучении ядра достигнуты лишь некоторые успехи, поскольку индивидуальные хромосомы очень малы и не выявляются в виде дискретных структур ни в световом, ни в электронном микро­скопах. Дрожжевые клетки имеют одно ядро раз­мером от 2 до 20 мкм. Ядерная мембрана остается неизменной на протяжении всего клеточного цик­ла. Под электронным микроскопом она выглядит как двойная мембрана, усеянная порами.
Митохондрии – самые большие из клеточных включений сферической или цилиндрической формы размером в поперечнике от 0,2 до 2 мкм и от 0,5 до 7 мкм в длину. Двухслойная оболочка имеет толщину около 20 нм. Количество митохон­дрий в клетке более илименее постоянно и харак­терно для данного вида микроорганизмов.
    Оно меняется в зависимости от стадии развития клет­и и функциональной активности от 500 до 2000 тт. Функции митохондрий связаны с переносом электронов, ионов, субстратов внутри клетки. По­мимо этого в митохондриях синтезируются веще­ства, аккумулирующие химическую энергию клетки.

   Зрелые дрожжевые клетки содержат большую вакуоль. При образовании почки вакуоль, по всей вероятности, дробится на более мелкие ва­куоли, которые распределяются между материн­ской клеткой и почкой. В дальнейшем эти маленькие вакуоли снова сливаются, образуя по одной вакуоли в материнской и дочерней клет­ках. Функция вакуоли точно не установлена. В ней содержатся гидролитические ферменты, по­лифосфаты, липиды, ионы металлов и др. Ваку­и, возможно, выполняет функции резервуара для хранения питательных веществ и гидроли­тических ферментов.
   Внутриклеточное содержимое дрожжевой клет­и (за исключением ядра, митохондрий и вакуоли), как известно, называют цитоплазмой, состоящей из воды, липидов, углеводов, различных высокомолекулярных и низкомолекулярных соеди­нений, минеральных солей и др. Исследование клетки под электронным микроскопом показало сложную структуру цитоплазмы в виде гранул, функции и химические свойства которых достаточной мало не изучены. Цитоплазма играет важ­ную роль в биохимии клетки и находится в тесном взаимодействии с органеллами, которые она окру­жает.

   Отличительная особенность популяции расту­щих дрожжевых клеток – наличие почек, образу­ющихся при делении клеток. Дочерняя клетка возникает в виде маленькой почки, которая рас­тет в течении большей части клеточного цикла. Рост дрожжей происходит в основном во время формирования почек, поэтому почка к моменту её отделения становится по размеру более или менее такой же, как зрелая клетка. Клетки могут разойтись вскоре после деления, однако часто ещё до их расхождения начинаются новые циклы клеточного деления, в результате чего образуются группы клеток. На месте отде­ления клеток друг от друга остаются следы, на­зываемые у материнской клетки дочерним шра­мом, а у дочерней клетки – родовым шрамом. На одном и том же месте клеточной стенки никогда не появляются две почки. Каждый раз почка ос­тавляет новый дочерний шрам на стенке мате­ринской клетки. По числу шрамов можно опре­делить, сколько почек образовала данная клетка, что позволяет оценить возраст клетки. Ус­тановлено, что у гаплоидных клеток насчитыва­ется максимально 18, а диплоидных – 32 почеч­ных шрама.
Размножение

   Отличительной особенностью дрожжей является способность к вегетативному размножению в одноклеточном состоянии. При сопоставлении с жизненными циклами грибов это выглядит как почкование спор или зиготы. Многие дрожжи также способны к реализации полового жизненного цикла (его тип зависит от аффинитета), в котором могут быть и мицелиальные стадии.

   У некоторых дрожжеподобных грибов, образующих мицелий, возможен его распад на клетки (артроспоры). Это роды Endomyces, Galactomyces, Arxula, Trichosporon. У последних двух артроспоры после образования начинают почковаться. Trichosporon также образует вегетативные эндоспоры внутри клеток мицелия.

   Циклы аскомицетных дрожжей

   Наиболее характерным типом вегетативного размножения для одноклеточных аскомицетных дрожжей является почкование, лишь Schizosaccharomyces pombe размножаются не почкованием, а бинарным делением. Место закладки почки является важным диагностическим признаком: полярное почкование за счёт образования шрамов почкования приводит к формированию апикулярных (лимоновидных, Saccharomycodes, Hanseniaspora, Nadsonia) и грушевидных (Schizoblastosporion) клеток; многостороннее не видоизменяет форму клетки (Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces, Candida). У родов Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces, Fellomyces почкование происходит на длинных выростах (стеригмах).

   Почкование у аскомицетных дрожжей голобластическое: клеточная стенка материнской клетки размягчается, выгибается наружу и даёт начало клеточной стенке дочерней.

   Часто, особенно у аскомицетных дрожжей родов Candida и Pichia, клетки после почкования не расходятся и образуют псевдомицелий, отличающийся от истинного отчётливо видными перетяжками на месте септ и более короткими по сравнению с предшествующими конечными клетками.

   Гаплоидные аскомицетные дрожжевые клетки имеют два типа спаривания: a и α. Термин «пол» не используется, поскольку клетки морфологически идентичны и различаются только одним генетическим локусом mat (от англ. Mating — спаривание). Клетки разных типов у могут сливаться и образовывать диплоид a/α, который после мейоза даёт 4 гаплоидных аскоспоры: две a и две α. Вегетативное размножение аскомицетных дрожжей возможно у разных видов либо только на гаплоидной стадии, либо только на диплоидной, либо на обеих (гапло-диплоидные дрожжи).

Таблица 1

Режимы обработки многокомпонентных круп, преимущественно смеси крупы риса и крупы гречихи с овощами

Примечание: Смесь крупы с овощами, которая подвергается обеззараживанию СВЧ-энергией.

Смесь крупы с овощами, которая не подвергается обеззараживанию СВЧ-энергией.
Таблица 2

Влияние СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы риса с овощами



Таблица 3

Влияние СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы гречихи с овощами



Таблица 4

Влияние СВЧ-энергии на потребительские свойства смеси крупы риса с овощами

   * Примечание:        не ниже 90 баллов – продукт отличного качества;

                        80–89 баллов –  продукт хорошего качества;

                        60–79 баллов  – продукт удовлетворительного качества;

                        ниже 60 баллов  – продукт неудовлетворительного качества.
Таблица 5

Влияние СВЧ-энергии на потребительские свойства смеси крупы  гречихи с овощами

   * Примечание:        не ниже 90 баллов – продукт отличного качества;

                        80–89 баллов –  продукт хорошего качества;

                        60–79 баллов  – продукт удовлетворительного качества;

                        ниже 60 баллов  – продукт неудовлетворительного качества.
При длительном воздействии СВЧ-поля (экспозиция обработки 180 с и скорость нагрева 0,8 °С/с) происходит не только снижение потребительских свойств, но ухудшение качества многокомпонентных круп. В этом случае крупа не пригодна к употреблению.

При остальных же значениях параметров режимов обработки качество многокомпонентных круп сохраняется: при  скорости нагрева 0,4–0,8 °С/с и экспозиции обработки 60–180 с получаем крупу хорошего качества, а при значениях скорости нагрева 0,4–0,6 °С/с и экспозиции обработки 60–180 с получаем крупу отличного качества.

В целом наблюдается устойчивое сохранение потребительских достоинств многокомпонентных круп при воздействии на них СВЧ-поля.

Таким образом, используя сочетание различных параметров (экспозиции обработки и мощности воздействия электромагнитного поля), можно добиться как снижения обсемененности микроорганизмами многокомпонентных круп, преимущественно в смеси с овощами, так и сохранение питательных веществ и потребительских свойств готовой продукции. Все это в комплексе снижает потери ценных веществ, способствует получению экологически чистых продуктов питания.

Предлагаемый нами способ обработки может быть использован в мукомольно-крупяной промышленности, в хлебопечении, в кондитерском производстве, отходы могут использоваться на корм животных.