Влияние температуры на темофильные бактерии

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.

Темофильные бактерии, обитающие в горячих источниках и других высокотемпературных средах, играют важную роль в экосистемах и биотехнологии. Врачи и микробиологи отмечают, что температура является ключевым фактором, влияющим на их метаболизм и жизнедеятельность. При оптимальных температурах, обычно в диапазоне от 50 до 80 градусов Цельсия, эти микроорганизмы активно размножаются и производят ферменты, которые могут быть использованы в различных промышленных процессах, таких как производство биотоплива и переработка отходов. Однако при слишком высоких температурах или резких колебаниях термобактерии могут испытывать стресс, что приводит к снижению их активности и даже гибели. Таким образом, поддержание стабильной температуры является критически важным для сохранения их жизнеспособности и эффективности в биотехнологических приложениях. Врачи подчеркивают необходимость дальнейших исследований для более глубокого понимания адаптации термофильных бактерий к изменяющимся условиям окружающей среды.

Вирус и бактерия. В чём же разница?

Роль бактерий в очищении окружающей среды и переработке отходов выгребных ям

Лучшими помощниками в переработке загрязнений в септике (отстойника, выгребной ямы) являются бактерии. В септике собираются отстойные воды, отходы, поступившие из канализации частных домов. Выгребные ямы, не будь они населены очищающими их микроорганизмами, могли бы стать источниками загрязнения земли, даже виновниками экологической катастрофы.

Септиком может быть и обычная выгребная яма, построенная в небольшом частном доме, куда поступают канализационные отходы. Для того чтобы выгребная яма не переполнялась, лучше в нее делать запуск бактерий, содержащихся в специальных препаратах. Они способны перерабатывать отравляющие вещества, естественным путем очищая септик.

В выгребных ямах производят запуск анаэробов, которым не требуется воздух для жизнедеятельности, они являются лучшими обитателями септиков. С помощью брожения углеводов, белков, жиров производится уксусная, муравьиная, масляная кислота, сероводород, спирты, происходит распад водорода, метана и двуокиси азота.

Простуду вызывают вирусы или бактерии?

Термофильные бактерия

Термофильные бактерии используют для получения микробной биомассы, очистки сточных вод. Ценными являются продукты обмена веществ термофилов, выделяющиеся в окружающую среду. Эти микроорганизмы продуцируют такие физиологически активные вещества, как антибиотики, витамины, ферменты.
 

Термофильные бактерии широко распространены в природе.
 

Термофильные бактерии более полно разлагают целлюлозу, и процесс брожения идет значительно быстрее. В табл. 21 приведены данные, характеризующие зависимость между температурой, скоростью и глубиной разложения целлюлозы бактериями.
 

У термофильных бактерий найден стабильный при т-ре 70 — 90 С фермент, к-рый состоит из 8 ( а не из 2) субъединиц с мол.
 

Мембраны термофильных бактерий отличаются высокой механической прочностью.
 

Титр термофильных бактерий может быть с успехом использован при оценке санитарного состояния почвы. Его сопоставление с коли-индекссм выявляет источник загрязнения. Если почва загрязнена группой coli-aerogenes и бедна термофилами, это показывает наличие фекального загрязнения почвы, так как фекалии не содержат значительных количеств термофилов. Одновременное обнаружение у термофилов высоких показателей по коли-титру свидетельствует о внесении в почву навоза или компоста.
 

Значительную часть спороносных термофильных бактерий составляют анаэробные виды. Известны облигатпо-термофильные масляно-кислые, целлюлозные, десульфурирующие и метанобразующие бактерии.
 

В значительных количествах термофильные бактерии обнаруживаются в огородных и полевых почвах, куда они попадают в основном вместе с органическими удобрениями. Было показано, что в окультуренных почвах термофилов довольно много, а в необработанных почвах их почти нет.
 

Было показано, что термофильные бактерии способны сбраживать гемицеллюлозы в древесине только после энергичного размола ее или предварительной делигнификации.
 

В ряде промышленных производств термофильные бактерии могут приносить и существенный вред: вызывают заражение сусла на пивоваренных заводах, порчу консервов ( особенно анаэробные бактерии), сгущенного стерилизованного молока, сахарных сиропов. Поэтому необходимы надежные методы стерилизации.
 

Из приведенных материалов о жизнедеятельности термофильных бактерий вытекает следующий вывод: если термофильные бактерии установлены в газоносных отложениях какого-либо района, то можно предполагать наличие в этом районе ( как и в других, в которых температура превышает 50 С) залежей нефтей или конденсатов, или УВГ с очень высоким содержанием тяжелых УВГ. Однако такой закономерности не наблюдается.
 

Как для культивирования полезных форм термофильных бактерий, так и для методов борьбы с вредными для определенных процессов видами необходимо вести глубокое изучение морфологических, физиологических и биохимических особенностей этих микроорганизмов.
 

В статье Бродкой отмечается наличие термофильных бактерий в кале марабу, страуса, фазана, холоднокровных животных и некоторых млекопитающих. Броцкая не ставила своей целью установление численных показателей, и в ее работе они отсутствуют. Однако, судя по общим высказываниям, создается впечатление, что исследовавшиеся образцы не были богаты термофилами.
 

Бактерии Дельбрюка относятся к числу термофильных бактерий. Путем направленного отбора они приспособлены для жизни при сравнительно высокой температуре ( 50), при которой процессы сбраживания протекают весьма интенсивно. Образующуюся молочную кислоту периодически нейтрализуют мелом при непрерывном размешивании смеси.
 

Характеристика теплолюбивых организмов

Температура: критический абиотический фактор для развития микроорганизмов

Температура является одним из ключевых факторов окружающей среды, который обусловливает рост и выживание живых существ. У каждого вида есть диапазон температур, между которыми он может выжить, однако он имеет оптимальный рост и развитие при определенных температурах..

Скорость роста каждого организма может быть выражена графически в зависимости от температуры, получая значения, соответствующие критическим критическим температурам (минимум, оптимум и максимум)..

Минимальные температуры

При минимальных температурах роста организма происходит снижение текучести клеточной мембраны, и процессы транспорта и обмена веществ, такие как поступление питательных веществ и выход токсических веществ, могут прекращаться..

Между минимальной температурой и оптимальной температурой скорость роста микроорганизмов увеличивается.

Максимальная температура

Выше оптимальной температуры происходит снижение скорости роста до максимальной температуры, которую может выдержать каждый организм.

При этих высоких температурах структурные и функциональные белки денатурируются и инактивируются как ферменты, так как они теряют свою геометрическую конфигурацию и особую пространственную конфигурацию, цитоплазматическая мембрана разрушается и происходит термический лизис или разрыв из-за нагрева.

Каждый микроорганизм имеет свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры эксплуатации и развития. Термофилы имеют исключительно высокие значения при этих трех температурах.

• Термофильные организмы имеют высокие темпы роста, но короткие сроки жизни.
• У них много клеточных мембран липидов или длинноцепочечных насыщенных жиров; Этот тип насыщенных жиров способен поглощать тепло и переходить в жидкое состояние при высоких температурах (плавиться), не разрушаясь..
• Его структурные и функциональные белки очень устойчивы к теплу (термостабильны), благодаря ковалентным связям и особым межмолекулярным силам, называемым силами рассеяния Лондона..
• У них также есть специальные ферменты для поддержания метаболического функционирования при высоких температурах.
• Известно, что эти термофильные микроорганизмы могут использовать сульфиды и обильные соединения серы в вулканических областях в качестве источников питательных веществ для превращения их в органическое вещество..

Анаэробне термофилы

Вам будет интересно:Местность — это? Лексическое значение, синонимы и примеры употребления

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.

Естественная среда обитания метаногенов

Симбиотическая группа, куда входят кислото- и метанообразующие бактерии, обитает в самых разных природных условиях. Их представители встречаются в:

• водной среде;
• болотах;
• растениях;
• кишечнике жвачных животных и человека;
• экскрементах животных.

Метаногенные анаэробы способны существовать только в теплых условиях, хотя сами тепла не выделяют. В зависимости от температуры, необходимой для жизнедеятельности метанообразующих прокариотов, их делят на 3 основные группы:

• психрофильные, от 5 до 20°С;
• мезофильные, от 30 до 42°С;
• термофильные, от 52 до 56°С.

Вместе с тем метаногенные экстремофилы живут в термальных источниках, в горах, в толще земной коры и в глубинах океанов.

При понижении температуры ниже 0°С жизнедеятельность бактерий замирает, при росте температуры сверх 90°С метанообразующие анаэробы погибают.

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:Шило на мыло, или история одной сделки

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.

Вопрос-ответ

Как температура влияет на бактерии?

От +5 до +63 °C – опасная зона: быстрый рост численности, это наиболее благоприятные температуры для размножения бактерий, от +63 до +75 °C – большинство микроорганизмов не размножаются, от +75 до +100 °C и выше – большинство микроорганизмов погибают.

Что происходит с бактериями при нагревании?

Высокая температура вызывает коагуляцию структурных белков и ферментов микроорганизмов. Большинство вегетативных форм гибнет при 60 oС в течение 30 мин, а при 80-100o С – через 1мин. Для сохранения жизнеспособности относительно благоприятны низкие температуры (например, ниже 0o С), безвредные для большинства микробов.

При какой температуре термофилы растут лучше всего?

На самом деле, это очень сложные экосистемы. Виды, которые могут выдерживать экстремальную жару, называются термофилами. Большинство термофилов живут при температурах от 60 до 80 °C (от 140 до 176 °F) . Термофилы способны расти, осуществлять метаболические процессы и размножаться при этих экстремальных температурах.

Почему термофилы устойчивы к жаре?

Химическая стабильность: термофильные организмы способны расти при высоких температурах благодаря химической стабильности их мембранных липидов (Koga 2012).

Советы

СОВЕТ №1

Изучите оптимальный температурный диапазон для различных термофильных бактерий, чтобы понять, при каких условиях они наиболее активны. Это поможет вам эффективно использовать их в биотехнологических процессах, таких как компостирование или производство биогаза.

СОВЕТ №2

Регулярно контролируйте температуру в средах, где вы культивируете термофильные бактерии. Используйте термометры и системы автоматического контроля, чтобы поддерживать стабильные условия, что обеспечит максимальную продуктивность и здоровье микробной популяции.

СОВЕТ №3

Обратите внимание на влияние температуры на метаболизм термофильных бактерий. Повышение температуры может ускорить их рост, но также может привести к стрессу и гибели клеток. Экспериментируйте с небольшими изменениями температуры, чтобы найти оптимальные условия для вашей конкретной культуры.

СОВЕТ №4

Изучите взаимодействие термофильных бактерий с другими микроорганизмами при различных температурах. Это поможет вам понять, как они могут влиять друг на друга и как можно оптимизировать условия для совместного роста, что может быть полезно в промышленных приложениях.