opracowane_zagadnienia_do_egzaminu_z_mikrobiologii.doc

Mikrobiologia przemysłowa: egzamin

1.       Znaczenie mikroorganizmów w przemyśle:

·         Wytwarzanie biomasy, produkcja drożdży piekarnianych, paszowych, kultur startowych dla przetwórstwa mleka oraz wytwarzanie szczepionek, surowic.

·         Wytwarzanie metabolitów pierwotnych i wtórnych, konserwanty, bakteriocyny, antybiotyki.

·         Zużywanie substratu, utylizacja substratu, wytwarzanie biomasy i innych produktów metabolizmu sta­nowi „efekt uboczny” (hydrobiometalurgia, kompostowanie), np. Deinococcus radiodurans utylizuję substancje radioaktywne.

2.       Grupy mikroorganizmów o znaczeniu technologicznym:

·         Fotoautotrofy – korzystają z energii słonecznej, np. glony, sinice, bakterie (produkcja biomasy, oczyszczanie ścieków).

·         Chemolitotrofy – korzystają z energii chemicznej (związków nieorganicznych), np. bakterie metanowe, wodorowe, żelazowe, nitryfikujące, siarkowe (bioługowanie metali, oczyszczanie ścieków.

·         Chemoorganotrofy – korzystają z energii chemicznej (związków organicznych).

·         Heterotrofy – korzystają z gotowych związków organicznych, np. więk­szość bakterii i grzybów:
-prototrofy (są w stanie syntezować wszystkie składniki komórkowe z jednego źródła węgla),
-auksotrofy (wymagają dodatku witamin, aminokwasów, aby syntezować składniki komórkowe).

3.       Wykorzystanie wirusów w przemyśle:

·         Antygeny (produkcja szczepionek).

·         Nośnik materiału genetycznego (transformacja wektorowa).

·         Terapia rakowa z zastosowaniem adenowirusów:
-selektywne niszczenie (wnikanie tylko do komórek rakowych),
-wbudowywanie promotora (wnikanie do wszystkich komórek, aktywacja w komórkach rakowych).

4.       Bakterie fermentacji mlekowa – obejmują grupę nieprzetrwalnikujących g(+) ziarniaków i laseczek:

·         Cechy fizjologiczne:
-są mało ruchliwe,
-względnie beztlenowe (wyj. Bifidobacterium),
-mezofilne (20-28 oC), np. Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, L. plantarum (1,5% LA),
-termofilne (37-45 oC), np. L. delbrueckii, Streptococcus thermofilus (3% LA),
-tolerują niskie pH (3-4),
-nie tworzą formą przetrwalnych (wyj. Sporolactobacillus inulinus),
-nie posiadają katalazy oraz cytochromów (krótki łańcuch oddechowy, 1-4 ATP),

·         Naturalne środowiska występowania (bardzo rzadko w glebie lub wodzie):
-produkty mleczne, np. L. lactis, L. bulgaricus, L. brevis, L. fermentum, L. casei,
-zdrowe i gnijące rośliny, np. L. plantarum, L. delbrueckii, Leuconostoc mesenteroides,
-układ pokarmowy, np. L. acidophilus, Bifidobacterium, Streptococcus pyogenes, Enterococcus faecalis.

·         Warunki wzrostu (podłoże wzbogacane),
-witaminy (laktoflawina, tiamina, kwas pantotenowy, kwas nikotynowy, kwas foliowy, biotyna),
-aminokwasy, puryny, pirymidyny,
-skład pożywki: ekstrakt drożdżowy, koncentrat pomidorowy, krew, węglan wapnia (bufor).

5.       Przebieg fermentacji mlekowej - bakterie wykorzystują głównie mono- i disacharydy, w wyniku fermentacji produkują 0,6-3% kwasu mlekowego (L lub D).
C12H22O11 (laktoza) + H2O −[β-galaktozydaza]→ 2 C6H12C6 (D-glukoza, D-galaktoza)
C6H12O6 → 2 C2H4OHCOOH (kwas 2-hydroksypropanowy) + 22,5 kcal (94 kJ).

6.       Rodzaje fermentacji mlekowej:

·         Homofermentacja – (90% kwasu mlekowego, oraz minimalna ilość kwasu octowego i CO2, zależna od stopnia dostępności tlenu):
-Streptococcus lactis, S. cremoris, Lactobacillus lactis, L. plantarum, L. delbrueckii, L. casei.

·         Heterofermentacja – (mało kwasu mlekowego, dużo produktów ubocznych):
-Streptococcus diacetilactis (kwas octowy, etanol, diacetyl),
-Lactobacillus brevis (kwas octowy, etanol, mannitol, CO2),
-Leuconostoc meseteroides (kwas octowy, etanol, śluz, CO2) powoduje ciągliwość mleka,
-Escherichia coli (kwas octowy, etanol, CO2, H2, H2S) powoduje wzdęcia serów, wady masła, następuje utrata walorów smakowych i zapachowych, dochodzi do rozerwania skrzepu,
-Micrococcus, Microbacterium.

7.       Przemysłowe wykorzystanie bakterii fermentacji mlekowej:

·         Fermentacja pieczywa – stosowane są zakwasy piekarskie, w postaci preparatów liofizowanych:
-L. plantarum (nadaje elastyczność i spulchnia ciasto).
-L. sanfranciscensis (rozkłada maltozę, która stanowi 60% cukrów w mące).
-S. cerevisiae (produkcja ryboflawiny, która rozkłada maltozę oraz powoduje spulchnienie ciasta).
-L. fermentum, L. brevis, L. leichmanii

·         Fermentacja mięsa – przyśpiesza dojrzewanie wędlin, nadaje smak i zapach:
-L. plantarum, L. curvatus, L. sake, P. acidilactici, P. pentosaceus,
-Staphylococus xylosus, S. cornonus, Streptococcus grizeus, Micrococcus varians (aromatyzacja).

·         Fermentacja surowców roślinnych:
-L. plantarum, L. brevis, L. buchnerii (pH 4,2).

·         Jogurt:
-Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, L. delbrueckii, L. casei,
-zawartość kwasu mlekowego: 0,85-0,90% oraz aldehydu octowego 10-15 mg/kg.

·         Kefir:
-Streptococcus lactis, S. diacetilactis (70%), Lactobacillus caucasicus (25%), Saccharomyces (5%),
-zawartość kwasu mlekowego 0,76-0,90 % oraz etanolu 0,63-1,10%.

·         Masło:
-Streptococcus lactis, S. diacetylactis, S. cremoris, S. citrovorus,
-zawartość diacetylu (2,3-butanodion) 1-2 mg/kg oraz aldehydu octowego 0,2-0,4 mg/kg.

·         Kiszona kapusta:
-Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, L. plantarum, Pediococcus damnosus,
-zawartość kwasu mlekowego 1,4-1,8% (pH 3-4) oraz stężenie NaCl wynosi 2-2,5%,
-wzrost pH > 4 powoduje utratę kwasowości oraz smaku, zanieczyszczenie drożdżami (Candida) i pleśniami (Geotrichum).

·         Kiszone ogórki:
-Lactobacillus brevis, L. plantarum, Pedioccocus,
-zawartość kwasu mlekowego wynosi 0,5-1,2% (pH 3,3-3,5),
-wzrost pH > 4 powoduje zaniecz...