Природой все так гармонично устроено, что в этом мире каждый имеет свое место и занимается теми функциями, которые на него возложены, будь то венец природы — невероятно сложный человеческий или самый микроскопический организм. Каждый играет свою роль, чтобы мир наш становился лучше. Касается это и различных бактерий, которые по великому замыслу творца мира несут людям не только пользу, но и определенный вред. Рассмотрим, что такое термофильные молочнокислые бактерии и каково их место в нашей жизни. Полезны они или вредны?
Особенности и суть
Вам будет интересно:«Авантажный» – это характеристика привлекательности
На нашей планете живет целая армия различных микроорганизмов, не видимых глазу, но очень активных и не всегда полезных. Одна из таких полезных микрообразований — бактерия термофильная. Бактерия живет в горячих источниках и размножается при довольно высоких температурах — выше 45 градусов. Целые колонии этих микроорганизмов были выявлены в разных геотермальных зонах нашей планеты, таких как воды горячих природных источников. Выживают термофильные бактерии благодаря наличию в них особых ферментов, способных функционировать в условиях высоких температур. Для них наиболее благоприятным температурным режимом является коридор в 50-65 градусов. При таких условиях бактерии могут чувствовать себя комфортно и свободно размножаться.
Вам будет интересно:Местность — это? Лексическое значение, синонимы и примеры употребления
Многие хотели бы знать, при какой температуре погибают термофильные бактерии, чтобы контролировать их количество. В этой связи хотелось бы заметить, что точных данных об этом ученым еще не удалось получить. На современном этапе развития науки известно только, что максимальным для термофилов показателем температуры является 68-75 градусов. Однако это еще не значит, что бактерии при таком нагреве погибают — отклонение от оптимального режима делает их жизнь менее комфортной и интенсивной, замедляет рост клеток и снижает скорость обменных процессов.
Возможно ли убить бактерии? Что пагубно на них влияет?
Вам будет интересно:Ябеда: это что такое, синонимы
Чтобы термофильные бактерии погибли, нужно гораздо большее превышение верхнего порога. Сегодня ученым удалось установить, что наиболее высокая ныне известная температура, при которой эти микроорганизмы могут жить, - это 122 градуса по Цельсию. Создать в лабораторных условиях более высокий нагрев не представляется возможным. Поэтому установить, при какой температуре погибнут термофильные бактерии пока нельзя. Известно только, что на жизнь бактерий очень пагубно влияют резкие колебания температуры: развитие культуры может приостановиться, но погибнет ли она — это вопрос.
Разновидности и их описание
Оценивая температурные предпочтения микроорганизмов, их можно выделить в три основные группы: психрофильные, мезофильные и, собственно, термофильные. Все они зависимы от тепла, но различаются по показателям температурных режимов.
Так, психрофильные бактерии наименее термозависимы и предпочитают диапазон температур от нуля до +10 градусов. Это для них оптимальный коридор развития, но они могут размножаться и при -5 градусах, и при +15.
Далее - мезофильные термофильные бактерии, зона комфорта для которых располагается между 30 и 40 градусами тепла. Бактерии вполне могут расти и размножаться при понижении температуры до 10 градусов или повышении ее до 50 градусов. Оптимальный уровень для роста у этих организмов составляет 37 градусов.
И наконец, термофильные бактерии — их активный рост наблюдается при достижении температурного режима выше 50 градусов. Их главной отличительной особенностью являются ускоренные темпы обмена веществ. В соответствии с последними исследованиями установлено, что под воздействием температуры происходят существенные изменения в белках и липидах, играющих главную роль во всех жизненных процессах.
Подгруппы термофильных
Яркой иллюстрацией этому служат примеры термофильных бактерий, которые тоже делятся на несколько самостоятельных подгрупп:
- Экстремальные термофилы с оптимальным показателем температуры 80 градусов при минимуме 60, а максимуме 105 градусов.
- Стенотермофилы, или факультативные, с диапазоном в 55-65 градусов, но показывают способность к размножению даже при снижении температуры до 20 градусов. Наивысшая способность к росту наблюдается при 20-40 градусах.
- Эвритермофилы предпочитают 37-48 градусов. Особенность облигатных термофилов в том, что они не теряют способностей к росту и при 70 градусах, но ниже 40 градусов не растут.
- Термотолеранты с оптимальным показателем не выше 48 градусов, минимальная температура, при которых они могут расти, — это 10 градусов, а максимальная — 55-60. Отличаются от мезофилов при одинаковых оптимальных температурах тем, что при повышении порога температуры бактерии продолжают расти.
Анаэробне термофилы
Вам будет интересно:Шило на мыло, или история одной сделки
Способность быстрого роста термофильных организмов дает им прекрасную возможность быть использованными в самых разных сферах жизни — в промышленности или в сельском хозяйстве и даже на бытовом уровне. При этом мезофильные и термофильные молочнокислые бактерии имеют похожие методы выделения. Разница наблюдается лишь в температурах выращивания. Для установления точного оптимального уровня температуры культуру необходимо один-два месяца пассировать, или, иными словами, пересевать в определенном диапазоне температур.
В природе широко распространены и в различных условиях живут многие виды термофильных бактерий. Они любят тепло и очень комфортно себя чувствуют в желудке человека, а также могут находиться в животных, растениях, почве, воде и разных других средах, обеспечивающих благоприятные для развития температурные условия. Одни бактерии для развития требуют присутствия воздуха, другие совершенно не нуждаются в кислороде. По этому признаку зависимости от кислорода термофильные организмы делят на аэробных и анаэробных.
К анаэробным относятся несколько отдельных групп:
- Маслянокислые — при брожении вырабатывают масляную кислоту, питаются сахаром, пектинами, декстринами, а продуцируют кислоты - уксусную и масляную, а также водород и углекислый газ. Из полезных свойств можно выделить продуцирование ацетона, этилового, бутилового и изопропилового спиртов. Встречается в термофильных и мезофильных формах.
- Целлюлозные живут в речном иле, компостах, растительных остатках. Эти термофильные бактерии для компоста подходят идеально и широко используются в сельскохозяйственной сфере. Находясь в почве или перегное, эти бактерии набирают активность при 60-65 градусах. Есть и мезофильная форма — палочка Омелянского. Эти бактерии с помощью специального фермента разлагают целлюлозу, выделяя при этом углекислый газ, водород, этиловый спирт, ряд кислот — муравьиную, уксусную, фумаровую, молочную и иные органические кислоты.
- Метанообразующие живут там же, где и целлюлозные, и там же культивируются. В этой группе больше всего изучены такие виды, как метанобактериум и метанобациллюс. Они не способны к спорообразованию, а польза их состоит в способности продуцировать антибиотики, витамины, ферменты, используя для питания сточные воды и бытовые отходы.
- Десульфирующие чаще всего находятся рядом с целлюлозными и живут за счет восстановления сульфатов. Обладают овальными спорами, которые располагаются ближе к одному из концов палочки бациллы, - терминальными или субтерминальными.
- Молочнокислые — особая большая группа бактерий, которые обитают в молоке. Эти термофильные молочнокислые бактерии могут быть как полезны человеку, так и весьма вредны. Некоторые их виды могут синтезировать специальные ароматические вещества. Именно они-то после воздействия на молоко придают приятный вкус и аромат творогу или сливкам. Такие термофильные молочнокислые бактерии относятся к факультативным анаэробным, поэтому оптимально могут размножаться при отсутствии кислорода или в такой среде, где большой его дефицит.
Молочнокислые
Молочнокислые бактерии разделяют на кокки и палочки. Первые состоят из нескольких клеток, соединенных в цепочку, — стрептококков и имеют гомо- и гетерогенное ферментирование. Гомоферментивные стрептококки сбраживают сахар, который есть в молоке, что позволяет приготовить живой йогурт. Гетероферментивные параллельно выделяют еще и такие ароматические вещества, как диацетин и цитоин. Клетки их круглой или овальной формы, окрашиваются хорошо по Грамму и не образуют спор и капсул. Они относятся к аэротолерантным и могут существовать при наличии воздуха. Однако у них отсутствует способность осуществлять аэробное дыхание, и они предпочитают продолжать привычный им процесс молочнокислого брожения. Для того чтобы питаться, им нужно много витаминов, белков, органических кислот. В молоке бактерии вызывают его свертывание, образование плотноватого ровного сгустка с небольшим количеством сыворотки. Именно благодаря ароматообразующим молочнокислым стрептококкам в сыре появляются соблазнительные пузырьки с характерным запахом и низкой способностью к образованию кислот. Кокки обладают высокой спиртоустойчивостью, и им необходима высокая кислотность.
Молочнокислые палочки
Молочнокислые палочки — они иначе называются лактобактериями — могут быть как одиночными, так и парными. Чаще всего используют ацидофильные лактобактерии, особенно болгарскую палочку, которая входит в состав заквасок и дает возможность производить вкусный и полезный йогурт. Еще в молочной промышленности пользуются популярностью стрептобактерии и бета-бактерии. Эти организмы совершенно неподвижны и спор либо капсул не образуют, окрашиваются по Грамму хорошо.
Вам будет интересно:Фигура конус. Понятие об образующей конуса. Формулы и примеры решения задач
Термофилы молочнокислые относятся к факультативным анаэробам. Могут становиться моноферментными, обладающими высокой скоростью к кислотообразованию, или герероферментными со способностью параллельной переработки фруктозы, в результате чего образуется шестиатомный спирт маннит, ацетаты, лактаты и газ углекислый. Довольно слабо перерабатывают белки, поэтому им для того, чтобы расти, требуется присутствие аминокислот в среде. Некоторые палочки имеют способность к выработке каталазы — фермента, который расщепляет перекись водорода, или ацетальдегида, придающего запах и вкус сыру.
Молочнокислые термоустойчивые палочки могут выживать в молоке при проведении пастеризации при температуре 85-90 градусов. Они очень устойчивы к дезинфицирующим агентам и этим приносят немалый вред предприятиям пищевой сферы. Являются антагонистами кишечной палочки. Находятся в заквасках или слабопастеризованном молоке.
Термофилы, которые не могут дышать без кислорода
Аэробные термофилы, которые не могут дышать без кислорода, тоже делятся на две самостоятельных группы:
- Экстремально-термофильные — не способные к движению грамотрицательные палочки, относящиеся к облигатным бактериям, рост которых происходит при оптимальной температуре в 70 градусов. Когда температура поднимается выше, палочки преобразуются в тонкие нити. Живут массово в горячих водных источниках и близлежащей почве.
- Спорообразующие имеют формы, аналогичные мезофильным. Живут и распространяются в хорошо взрыхленной почве или подвергающихся аэрации водах.
Рассмотрев все эти виды микроорганизмов, следует отметить, что появление термофильных бактерий - это ароморфоз их в среду обитания. Как и другие живые организмы, бактерии тоже могут в процессе своей эволюции прекрасно адаптироваться к изменениям условий окружающей среды. При этом они значительно повышают уровень своей организации и обретают новые способности.
Польза и вред
Каковы вред и польза термофильных бактерий? Молочнокислые палочки, применяемые в пищевой промышленности, приносят человеку несомненную пользу. Входя в состав различных заквасок, они производят вкусные и полезные молочнокислые продукты, которые очень положительно влияют на все системы человеческого организма, помогают регулировать обменные процессы, нормализуют работу пищеварительного тракта и всячески способствуют защите организма от различных гнилостных бактерий, очищая его параллельно от накопленных токсинов и шлаков. Кроме улучшения состава микрофлоры термофильные бактерии успокаивают нервную систему, подавляют действие антибиотиков и повышают иммунитет.
Помимо пищевой промышленности данный вид бактерий используется довольно широко в фармакологической и косметологической сферах. На их основе изготавливают различные пробиотики, а также косметические средства, придающие коже ухоженность и упругость, а также применяются с целью ее отбеливания и восстановления. Маски из живого йогурта способны творить чудеса.
Термофильные и мезофильные бактерии, которые живут в почве и компосте, помогают перерабатывать органические вещества, удобряя землю для хорошего роста растений. Выделяемый метан может с успехом использоваться для обогрева жилых домов и промышленных объектов. При таких огромных масштабах пользы тот небольшой вред, который доставляют термофильные палочки предприятиям пищевой промышленности, нивелируется воздействием бактерицидных препаратов и постоянным мониторингом производственного пищевого оборудования.
Заключение
В этой статье мы дали основные понятия такого большого и малоизученного класса, как бактерии. Из приведенного материала вытекает, что термофильные бактерии уже сегодня широко используются человеком себе во благо. Но процесс этот еще далеко не завершен, и нас ожидает еще много приятных и полезных открытий.
