В природата всичко е толкова хармонично подредено, че в този свят всеки има свое място и е ангажиран с функциите, които са му възложени, независимо дали е венецът на природата - невероятно сложен човек или най-микроскопичният организъм. Всеки играе своята роля, за да направи нашия свят по-добро място. Това важи и за различни бактерии, които според великия план на създателя на света носят на хората не само ползи, но и известна вреда. Помислете какво представляват термофилните млечнокисели бактерии и какво е тяхното място в живота ни. Дали са добри или лоши?
Характеристики и същност
На нашата планета живее цяла армия от различни микроорганизми, невидими за окото, но много активни и невинаги полезни. Една такава полезна микроформация е термофилната бактерия. Бактерията живее в горещи извори и се размножава при доста високи температури - над 45 градуса. Цели колонии от тези микроорганизми са идентифицирани в различни геотермални зони на нашата планета,като водите на горещите естествени извори. Термофилните бактерии оцеляват поради наличието в тях на специални ензими, които могат да функционират при високи температури. За тях най-благоприятният температурен режим е коридор от 50-65 градуса. При такива условия бактериите могат да се чувстват комфортно и свободно да се размножават.
Много хора биха искали да знаят при каква температура загиват термофилните бактерии, за да контролират техния брой. В тази връзка бих искал да отбележа, че учените все още не са успели да получат точни данни за това. На настоящия етап от развитието на науката е известно само, че максималният температурен индикатор за термофилите е 68-75 градуса. Това обаче не означава, че бактериите умират при такова нагряване – отклонение от оптималния режим прави живота им по-малко удобен и интензивен, забавя растежа на клетките и намалява скоростта на метаболитните процеси.
Възможно ли е да се убият бактериите? Какво ги засяга?
За да загинат термофилните бактерии, е необходимо много по-голямо превишаване на горния праг. Днес учените са успели да установят, че най-високата известна температура, при която тези микроорганизми могат да живеят, е 122 градуса по Целзий. Не е възможно да се създаде по-високо нагряване в лабораторни условия. Следователно все още не е възможно да се установи при каква температура ще умрат термофилните бактерии. Известно е само, че резките колебания в температурата имат много пагубен ефект върху живота на бактериите: развитието на културата може да спре, ноще умре ли е въпросът.
Разновидности и техните описания
Оценявайки температурните предпочитания на микроорганизмите, те могат да бъдат разделени на три основни групи: психрофилни, мезофилни и всъщност термофилни. Всички те са зависими от топлината, но се различават по отношение на температурните режими.
По този начин психрофилните бактерии са най-малко термозависими и предпочитат температурния диапазон от нула до +10 градуса. Това е оптималният коридор за развитие за тях, но могат да се размножават както при -5 градуса, така и при +15.
Напред - мезофилни термофилни бактерии, зоната на комфорт за които се намира между 30 и 40 градуса по Целзий. Бактериите могат да растат и да се размножават, когато температурата падне до 10 градуса или се повиши до 50 градуса. Оптималното ниво за растеж на тези организми е 37 градуса.
И накрая, термофилни бактерии - активният им растеж се наблюдава, когато температурата достигне над 50 градуса. Основната им отличителна черта е ускорената скорост на метаболизма. Според последните проучвания е установено, че под влияние на температурата настъпват значителни промени в протеините и липидите, които играят основна роля във всички жизнени процеси.
Подгрупи термофили
Ярка илюстрация на това са примери за термофилни бактерии, които също са разделени на няколко независими подгрупи:
- Екстремни термофили с оптимална температура от 80 градуса с минимум 60 и максимум 105 градуса.
- Стенотермофили, или факултативни, с диапазон от 55-65 градуса, но показват способността да се възпроизвеждат дори когато температурата падне до 20 градуса. Най-високата способност за растеж се наблюдава при 20-40 градуса.
- Евритермофилите предпочитат 37-48 градуса. Особеността на облигатните термофили е, че те не губят способността си да растат дори при 70 градуса, но не растат под 40 градуса.
- Термотолеранти с оптимален показател не по-висок от 48 градуса, минималната температура, при която могат да растат е 10 градуса, а максималната е 55-60. Те се различават от мезофилите при същите оптимални температури по това, че с повишаване на температурния праг бактериите продължават да растат.
Анаеробни термофили
Способността за бърз растеж на термофилните организми им дава отлична възможност да се използват в различни области на живота - в индустрията или в селското стопанство, и дори на ниво домакинство. В същото време мезофилните и термофилните млечнокисели бактерии имат сходни методи за изолиране. Разликата се наблюдава само при нарастващите температури. За да се установи точното оптимално температурно ниво, културата трябва да бъде пасивирана за един или два месеца, или, с други думи, повторно засадена в определен температурен диапазон.
В природата много видове термофилни бактерии са широко разпространени и живеят в различни условия. Те обичат топлината и се чувстват много комфортно в човешкия стомах, а също така могат да бъдат намерени в животни, растения, почва, вода и различни други среди,осигуряване на благоприятни условия за развитие. Някои бактерии се нуждаят от въздух, за да растат, докато други изобщо не се нуждаят от кислород. Според този признак на зависимост от кислорода термофилните организми се делят на аеробни и анаеробни.
Анаеробни включват няколко отделни групи:
- Butyric - по време на ферментацията те произвеждат маслена киселина, хранят се със захар, пектини, декстрини и произвеждат киселини - оцетна и маслена, както и водород и въглероден диоксид. От полезните свойства може да се разграничи производството на ацетон, етил, бутил и изопропил алкохоли. Среща се в термофилни и мезофилни форми.
- Целулозата живее в речна тиня, компост, растителни остатъци. Тези термофилни компостни бактерии са идеални и широко използвани в селскостопанския сектор. Намирайки се в почвата или хумуса, тези бактерии придобиват активност при 60-65 градуса. Има и мезофилна форма - пръчка на Омелянски. Тези бактерии с помощта на специален ензим разграждат целулозата, отделяйки въглероден диоксид, водород, етилов алкохол, редица киселини - мравчена, оцетна, фумарова, млечна и други органични киселини.
- Метан-образуващите живеят на същото място като целулозата и се култивират там. В тази група най-проучените видове са метанобактериите и метанобацилите. Те не са способни на спорообразуване и тяхната полезност се крие в способността да произвеждат антибиотици, витамини, ензими, използвайки отпадъчни води и битови отпадъци за храна.
- Десулфуризаторите най-често се намират доцелулоза и живеят от намаляването на сулфатите. Те имат овални спори, които са разположени по-близо до един от краищата на бацилния бацил - терминален или субтерминален.
- Млечна киселина - специална голяма група бактерии, които живеят в млякото. Тези термофилни млечнокисели бактерии могат да бъдат както полезни за хората, така и много вредни. Някои от техните видове могат да синтезират специални ароматни вещества. Именно те, след излагане на мляко, придават приятен вкус и аромат на извара или сметана. Такива термофилни млечнокисели бактерии са факултативно анаеробни, следователно могат оптимално да се размножават при липса на кислород или в среда, където има голям дефицит от него.
Млечна киселина
Млечнокиселите бактерии се разделят на коки и пръчици. Първите се състоят от няколко клетки, свързани във верига - стрептококи и имат хомо- и хетерогенна ферментация. Хомоферментативните стрептококи ферментират захарта, намираща се в млякото, за да направят живо кисело мляко. Хетероензимните паралелно отделят и такива ароматни вещества като диацетин и цитоин. Клетките им са с кръгла или овална форма, оцветяват се добре по Грам и не образуват спори и капсули. Те са аеротолерантни и могат да съществуват в присъствието на въздух. Те обаче нямат способността да извършват аеробно дишане и предпочитат да продължат обичайния си процес на млечнокисела ферментация. За да се хранят, те се нуждаят от много витамини, протеини, органични киселини. в млякобактериите причиняват коагулацията му, образуването на плътен, равномерен съсирек с малко количество серум. Благодарение на млечнокиселите стрептококи, произвеждащи аромат, в сиренето се появяват съблазнителни мехурчета с характерна миризма и ниска способност за образуване на киселини. Коките са силно устойчиви на алкохол и изискват висока киселинност.
млечна киселина
Млечнокисели пръчици - те иначе се наричат лактобацили - могат да бъдат единични или сдвоени. Най-често се използват ацидофилни лактобацили, особено българската пръчица, която влиза в състава на закваски и дава възможност за получаване на вкусно и здравословно кисело мляко. Дори в млечната индустрия стрептобактериите и бета бактериите са популярни. Тези организми са напълно неподвижни и не образуват спори или капсули, те се оцветяват добре по Грам.
Термофилите на млечната киселина са факултативни анаероби. Те могат да станат моноензимни, с висока скорост на образуване на киселина, или херероензимни със способността да обработват фруктоза паралелно, което води до образуването на хексавалентен алкохол манитол, ацетати, лактати и въглероден диоксид. Протеините са доста слабо обработени, следователно, за да растат, те изискват наличието на аминокиселини в околната среда. Някои пръчици имат способността да произвеждат каталаза, ензим, който разгражда водороден пероксид или ацеталдехид, който придава вкус и аромат на сиренето.
Термоустойчивите пръчици на млечна киселина могат да оцелеят в млякото, когато се пастьоризират при температура 85-90 градуса. Те са много устойчиви на дезинфекциращи агенти и по този начин причиняват значителна вреда на хранителните предприятия. Те са антагонисти на ешерихия коли. Намира се в закваска или ниско пастьоризирано мляко.
Термофили, които не могат да дишат без кислород
Аеробните термофили, които не могат да дишат без кислород, също са разделени на две отделни групи:
- Екстремно термофилни - грам-отрицателни пръчици, които не са в състояние да се движат, свързани с облигатни бактерии, чийто растеж става при оптимална температура от 70 градуса. С повишаване на температурата пръчките се трансформират в тънки нишки. Живейте масово в извори с гореща вода и близката почва.
- Спорообразуващите форми са подобни на мезофилните. Живейте и разпространявайте в добре разхлабена почва или аерирани води.
След като разгледаме всички тези видове микроорганизми, трябва да се отбележи, че появата на термофилни бактерии е тяхната ароморфоза в местообитанието. Подобно на други живи организми, бактериите също могат перфектно да се адаптират към промените в условията на околната среда в хода на своята еволюция. В същото време те значително повишават нивото на своята организация и придобиват нови способности.
Ползи и вреди
Какви са вредите и ползите от термофилните бактерии? Пръчиците с млечна киселина, използвани в хранителната промишленост, носят несъмнени ползи за човек. Като част от различни закваски, те произвеждат вкусни иполезни млечнокисели продукти, които имат много положителен ефект върху всички системи на човешкото тяло, спомагат за регулирането на метаболитните процеси, нормализират храносмилателния тракт и по всякакъв начин помагат за защита на тялото от различни гнилостни бактерии, като го почистват паралелно от натрупаните токсини и токсини. Освен че подобряват състава на микрофлората, термофилните бактерии успокояват нервната система, потискат действието на антибиотиците и повишават имунитета.
В допълнение към хранително-вкусовата промишленост, този вид бактерии се използват доста широко във фармакологичните и козметичните области. На тяхна основа се произвеждат различни пробиотици, както и козметични продукти, които придават на кожата здрава и еластичност, а също така се използват за избелване и възстановяване. Маските с живо кисело мляко могат да направят чудеса.
Термофилните и мезофилните бактерии, които живеят в почвата и компоста, помагат за рециклирането на органична материя, наторявайки почвата за добър растеж на растенията. Излъченият метан може успешно да се използва за отопление на къщи и промишлени съоръжения. С такъв огромен мащаб на ползите, малката вреда, която термофилните пръчки доставят на хранително-вкусовата промишленост, се изравнява чрез излагане на бактерицидни лекарства и постоянно наблюдение на оборудването за производство на храни.
Заключение
В тази статия дадохме основните концепции за такъв голям и малко проучен клас като бактериите. От горния материал следва, че термофилните бактериивече днес са широко използвани от човека за негово добро. Но този процес далеч не е приключил и ни очакват още много приятни и полезни открития.
