Какие пищевые продукты получают используя бактерий

Как и большинство окружающих нас предметов, продукты питания являются прекрасной средой обитания микроорганизмов, которую охотно выбирают для своего существования и размножения разнообразные бактерии. Так как самостоятельно попасть на места производства или хранения еды они не в состоянии, то используют для этого различных посредников. И чистота собственных рук не всегда способна уберечь от опасности. Бактерии, обосновавшиеся в пищевых продуктах, не только ускоряют процессы их порчи, но, попав в организм человека, как минимум вызовут расстройство пищеварения. Знать все о микроскопических вредителях – значит иметь возможность предотвратить печальные последствия.

Как осуществляется перенос?

Личная гигиена и чистота рабочих мест на предприятиях, занимающихся производством продуктов питания, не зря является неотъемлемым требованием санитарно-эпидемиологического контроля со стороны соответствующих надзорных органов. Бактерии содержатся:

в загрязненной воде или воздухе;
присутствуют на плохо очищенных поверхностях оборудования, разделочных и других поверхностях;
попадают на незараженные продукты питания с грязных рук сотрудников производства или с открытых ранок и других повреждений на коже;
размножаются среди пищевых отходов, которые не утилизируются вовремя и хранятся в непосредственной близости от продуктов.

Грызуны, насекомые или птицы считаются опасными переносчиками бактерий, как и домашние питомцы.

Все перечисленные пути заражения продуктов питания являются актуальными не только для крупных пищевых производств. На любой кухне они возможны как по отдельности, так и в совокупности, даже если помещение стараниями хозяйки всегда содержится в чистоте. Так, например, если какой-то фрукт, хранящийся в холодильнике, начинает портиться, то на соседствующих с ним продуктах вскоре начинается тот же процесс размножения бактерий. Такое явление носит название перекрестного заражения.

Так как способов заражения, как и самих бактерий, достаточно много, стандарты ГОСТ, позволяющие их определять, созданы под определенные разновидности микроорганизмов.

Микроорганизмы, работающие на человека

Известно, что бактерии, которые попадают в пищевые продукты, не всегда являются врагами наших организмов. Чтобы получить полезные и любимые многими кисломолочные продукты или сыры, в процессе сквашивания активно используют микроорганизмы, разрушающие углеводы, к которым относится и лактоза. В процессе образуется молочная кислота.

Активно перерабатывать углеводы способны дрожжи. Процесс брожения, который запускает их присутствие в продуктах питания, используют на таких пищевых производствах, как:

хлебопечение;
виноделие;
пивоварение.

Но расщепление бактериями углеводов в молоке делает возможным употреблять этот продукт (пусть и в несколько модифицированном виде) даже людям с непереносимостью лактозы. Безусловная разносторонняя польза кисломолочных изделий (например, помощь в процессе пищеварения, очищение и оказание общего оздоровительного эффекта) достигается за счет применения различных видов бактерий.

Процессы, запускаемые микроорганизмами

Когда в пищевых продуктах появляются бактерии, это является началом некоторых биохимических процессов. Необходимым элементом для некоторых из них служат углеводы.

Пропионовокислое брожение начинается в процессе жизнедеятельности одноименных микроорганизмов (род Propionibacterium). Углеводы (лактоза) под их воздействием превращаются в молочную кислоту. Такой тип брожения применяют для получения сыров. Эти бактерии являются, помимо прочего, активными участниками синтеза витамина B12. Поэтому их используют для получения данного витамина в промышленных масштабах. Пропионовая кислота защищает зерно и хлеб от порчи при хранении, а закваска, приготовленная с использованием таких бактерий, придает мучным изделиям нежный кисловатый вкус и постоянно применяется на пищевых производствах.
Разложение жирных кислот и жира. Микроорганизмы редко становятся виновниками масла и других пищевых продуктов с чистыми жирами в своем составе. Это объясняется тем, что бактерии не имеют нужного количества ферментов для активного процесса расщепления жиров, да и питания в таких продуктах одноклеточным не хватает. Обвинять в порче стоит влажность, свет или кислород. Но, например, в свином жире встречаются липофильные бактерии, которые образуют микрококки. Еще разложению пищевых жиров способствуют микроорганизмы рода Bacillus, Achromobacter, Proteus, Serratia и некоторые другие.
Гниение. Гнилостные бактерии, попавшие в продукты питания, запускают процесс разложения белковых веществ. В результате такой деятельности выделяются плохо пахнущие аммиак и первичные амины.
Спиртовое брожение. Углеводы, подвергаясь воздействию микроорганизмов, в итоге способны производить этиловый спирт. Но к данному процессу бактерии не причастны, а вызывают его дрожжи, специально культивируемые для конкретных пищевых производств.

Виды микроорганизмов, вызывающих расстройства и отравления

Группа бактерий кишечной палочки насчитывает больше ста видов. Они в небольшом количестве всегда присутствуют в кишечнике не только человека, но и птиц или животных. Погибают они при температуре выше 60°C, а отметка в 37°C для них считается идеальной. Они попадают на готовые продукты питания и становятся виновниками отравлений. Особых пищевых предпочтений у них нет. Они охотно селятся и на картофельном пюре и на мясных или рыбных готовых блюдах и полуфабрикатах.
Протейная палочка вызывает гниение, устойчива к нагреванию до 65°C (на протяжении получаса), может долгое время выдерживать пребывание в среде с высокой концентрацией соли и способна защитить себя от потери влаги. На пищевых производствах они часто обсеменяют продукты питания, при разделке которых нарушались санитарные нормы и требования:

обработка еды различных категорий и степени готовности на одних и тех же разделочных досках или столах;
нарезка одними и теми же ножами, например, овощей и мяса.

3. Палочки сальмонеллы выбирают для себя такие продукты питания, как яйца, рыба и молочные продукты. Эти бактерии являются виновниками тяжелейших пищевых отравлений, могут беспрепятственно сохраняться (до трех месяцев) даже при температуре в -20°C. Не переносят кислую или соленую среду, не выживают при кипячении. Переносят их домашние животные, насекомые и грызуны. Они распространены и среди птиц, особенно тех, кто большую часть времени проводит в воде.

Опасными могут быть мясные изделия: студни, колбасы, котлеты, а также салаты и субпродукты. Распознать их наличие в домашних условиях нельзя, а в лабораториях пользуются ГОСТами, описывающими технологию определения сальмонелл в продуктах.

4. Палочка перфрингенс встречается в воде, почве и на продуктах питания. Она особенно быстро размножается в продуктах, подвергшихся тепловой обработке и не хранящихся при правильном температурном режиме. Отравления, связанные с ее попаданием в организм, возникают, к примеру, после употребления заранее приготовленных по случаю торжества мясных и других блюд.

5. Стафилококк золотистый – постоянный представитель микрофлоры человеческого организма. Как только бактерии попадают на продукты питания, они начинают быстро размножаться и выделять токсины. Этот микроорганизм живуч. Он сохранится в замороженных продуктах, выдержит получасовой нагрев до 80°C, даже кислая среда его не уничтожит, а только замедлит рост числа бактерий. Токсины, выделяемые стафилококком, разрушаются только после двухчасового нагревания до 100°C.

Овощи, рыба, мясо и кондитерские изделия (углеводы в высокой концентрации не помеха для размножения этих бактерий) могут быть им поражены. Для стафилококка не существует «нелюбимых» продуктов. Определить, что бактерии попали на еду, на глаз или на вкус нельзя. Методы его поиска регламентируют сразу несколько ГОСТов для различных категорий продуктов.

Государственные стандарты для выявления микроорганизмов и оценки качества еды

Для всех товаров, изделий, продуктов питания разработаны и созданы ГОСТы. В рамках темы, касающейся бактерий и их содержания на пищевых продуктах, можно выделить два типа стандартов:

ГОСТы, регламентирующие необходимое число полезных микроорганизмов в молочной и кисломолочной продукции;
нормативные акты, описывающие процедуру выявления тех или иных бактерий.

ГОСТ Р 52687 – 2006 описывает классификацию, внешний вид и условия выработки кисломолочных изделий, обогащенных бактериями бифидум: йогуртов, кефиров и кефирных продуктов (в том числе и детских). В нем же есть отсылки к методам их исследования на предмет соответствия качеству.

ГОСТ Р 52972 – 2008 создан для производителей полутвердых сыров. Документ с номером Р 52686 – 2006 описывает общие технические условия и требования безопасности сыров и сырной продукции.

Знание ГОСТов «от буквы до буквы» для простого потребителя не является крайне необходимым. Но представлять, какой именно стандарт должен быть указан производителем на упаковке любимого йогурта или сыра, наверное, нужно. Это гарантия того, что на предприятии соблюдали все требования, в том числе и к качеству исходного сырья, которое обязательно должно контролироваться в пищевой промышленности.

Сотрудники микрохимических лабораторий работают по большому числу нормативных документов. Перечисление их всех может занять большой промежуток времени. Среди наиболее распространенных стандартов можно назвать:

ГОСТ 52814 – 2007 о методах исследования пищевых продуктов на предмет выявления бактерий из рода Сальмонелла.
ГОСТ 52815 – 2007 описывает методы определения числа стафилококков, которое содержится в исследуемом образце.
ГОСТ 31747 – 2012 регламентирует методы вычисления количества бактерий кишечной группы в пищевых продуктах.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что продукты питания подвергаются всестороннему и жесткому контролю на всех этапах производства. Добросовестный производитель, работающий с четким соблюдением всех норм, не допустит антисанитарии в цехах и пуска в обработку сырья, не прошедшего должный микробиологический контроль.

Со стороны потребителя требуется четко соблюдать условия хранения, обработки и приготовления пищи. Следование простым правилам личной гигиены и соблюдение чистоты на кухне позволят не допустить проникновение и рост числа бактерий (и, как следствие, отравлений) по собственной вине.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник

Несколько миллиардов лет назад на Земле поселились крошечные живые существа – бактерии. Они долгое время царствовали на планете, но появление растений и животных нарушило привычную для микроорганизмов жизнедеятельность. Следует отдать должное «малышам», которые сумели приспособиться к новым условиям. Микроорганизмы, поселившись в продуктах питания, внутри человеческого организма, в воде и воздухе, наладили с человеком очень прочный контакт. Какие же последствия могут ожидать людей от взаимодействия с ними?

О вкусной и полезной пище

Диетологи составляют таблицы правильного питания, где указывают соотношение белков, жиров, калорий и углеводов в готовых блюдах. Но есть еще одна составляющая, которая там не упомянута. Это наличие полезных бактерий.

В толстом кишечнике человека живут микроорганизмы, которые активно участвуют в процессе пищеварения. Нормальная микрофлора способствует укреплению иммунитета и повышению жизнедеятельности. А вот сбои в ее работе приводят к тому, что человек становится беззащитным перед вирусами и токсинами.

Поддержать маленьких защитников организма можно, употребляя в пищу продукты, где содержатся пробиотики. Они максимально приспособлены к нуждам человеческого тела, где ведут активную санитарную деятельность. Какие же полезные продукты включить в рацион?

Разнообразный выбор

Йогурт. В нем содержатся бифидо- и лактобактерии, которые ослабляют диарею, повышенное газообразование, изжогу, боли в животе, помогают организму переваривать углеводы. Обратите внимание на этикетку: продукция должна содержать активные культуры молочнокислых бактерий.
Квашеная капуста. На листьях капусты обитают микроорганизмы, которые, питаясь углеводами, вырабатывают молочную кислоту. В ходе сквашивания она превращается в натуральные пробиотики, которые по своим свойствам превосходят искусственные.
Твердые сыры. При соблюдении технологии приготовления сыры становятся кладезем кисломолочных бактерий. Чем больше выдержка сыра, тем больше полезных микроорганизмов там содержится.
Ацидофильное молоко. При изготовлении в него добавляют ацидофильные молочнокислые бактерии. Этот продукт снижает уровень холестерина в крови, успокаивает пищеварительную систему, выводит токсины из организма. Успешно используется в диетологии благодаря сбалансированному содержанию жиров, углеводов, белков.
Пищевые добавки. Пробиотики, которые содержатся в них, улучшают пищеварение и поддерживают жизнедеятельность микрофлоры кишечника. Ассортимент пищевых добавок сейчас довольно широк. Можно выбрать приемлемую для себя форму:

таблетки;
порошки;
капсулы;
суспензии.

Очень важный компонент в рационе

Необходимо отдельно заострить внимание на пользе молочнокислой продукции. Благодаря присутствию в ней молочной кислоты она обезвреживает гнилостные бациллы, которые жаждут нанести порчу телу человека. Переоценить роль молочнокислых продуктов в поддержании здоровья невозможно. Они очень легко усваиваются, защищают стенки кишечника от вторжения инфекций, способствуют расщеплению углеводов и синтезу витаминов.

Молочнокислая продукция является настоящим спасением для людей, страдающих от непереносимости цельного молока. Благодаря бифидобактериям лактоза и молочный сахар отлично перевариваются.

В составе кисломолочных продуктов содержатся жизненно важные элементы питания:

жиры;
аминокислоты;
витамины;
белки;
углеводы;
кальций.

В процессе приготовления молочных продуктов синтезируются биологически активные вещества, которые предупреждают появление злокачественных опухолей.

Полезное воздействие молочных и кисломолочных продуктов можно почувствовать лишь при регулярном их употреблении. Правильный рацион должен включать в себя молочную продукцию несколько раз в неделю. Организм отлично их усваивает в сочетании с блюдами из зерновых, содержащими углеводы.

Как в пищу попадают болезнетворные микробы

Купленный с уличного лотка хот-дог или испорченная колбаса могут стать виновниками пищевого отравления, которое сопровождается следующими симптомами:

рвота, тошнота;
озноб;
расстройство стула;
головокружение;
слабость;
боли в животе.

Возбудителями таких серьезных недомоганий становятся бактерии. Они могут находиться в сыром мясе, на поверхности фруктов и овощей. Полуфабрикаты часто подвержены порче при нарушении правил хранения.

Пища может быть заражена в местах общественного питания, если работники после посещения туалета не моют руки. Блюда, выставленные на витрине, тоже рискуют «подхватить» порчу. Ведь посетители могут чихнуть или кашлянуть, выбирая себе яство.

Переносчиками болезней часто становятся грызуны, птицы, домашние животные. Соприкасаясь с человеческой пищей, они могут заразить ее.

Болезнетворные бактерии, вызывающие отравления, очень быстро размножаются на поверхности столов, разделочных досках, ножах. В процессе приготовления еды на кухонном инвентаре остаются крошки, которые являются отличной питательной средой для микробов, что вызывает порчу продуктов.

Убереги себя сам

Идеальными условиями для размножения бактерий являются:

влага – обязательное условие для жизнедеятельности;
тепло – отлично развиваются при комнатной температуре;
время – численность удваивается каждые 20 минут.

Продукты, оставленные при комнатной температуре на длительное время, являются идеальной средой для питания и размножения микробов. Разогретые блюда без вреда для здоровья можно употреблять в течение 2 часов, а вот повторно их разогревать не рекомендуется.

Порчу молочных продуктов выдает горький вкус и повышенное газообразование. При нарушении правил хранения гнилостные микробы активно работают над разложением белка. Не употребляйте испорченную продукцию и тем более не рискуйте давать ее детям.

Чтобы обезопасить себя от серьезного заболевания, храните в холодильнике сырые и готовые продукты питания отдельно. Не забывайте, что еда должна сберегаться в специальных пищевых контейнерах с крышками. За неимением таких емкостей можно просто накрыть готовые блюда пищевой пленкой.

Обязательно перед приготовлением пищи мойте руки. А рабочие поверхности и инвентарь обрабатывайте специальными дезинфицирующими растворами или кипятком.

Размораживать продукты нужно до полного оттаивания. В противном случае они не пройдут полную тепловую обработку. А значит, болезнетворные бактерии смогут беспрепятственно приумножаться.

Остатки пищи можно хранить не более двух суток. И только в холодильном шкафу. При приготовлении салатов категорически запрещено добавлять в них вчерашние излишки.

Подходим к выбору с умом

При выборе кисломолочной продукции в магазине внимательно изучите этикетку. Там содержится информация о количестве жиров, углеводов, белков, витаминов.

Обратите внимание на срок хранения: если изделие не подвергается порче более двух суток, то живых бактерий там, скорее всего, не содержится.

Выбирайте натуральные продукты из цельного молока, а не растительных жиров и крахмала, которые вредят организму. Конечно, и там содержатся жиры и углеводы, но вот полезных микроорганизмов там точно нет.

Взаимодействие с бактериями в повседневной жизни может принести человеку огромное благо или непоправимую порчу. Поэтому никогда нельзя терять бдительность. Не поддавайтесь соблазну съесть пирожное с кремом, продающееся прямо на улице под палящими солнечными лучами. Лучше зайдите в магазин и приобретите живой йогурт (только вымойте руки перед едой!). И тогда ваше тело обязательно отблагодарит вас отменным здоровьем и активной жизнедеятельностью.

Источник

Технологическое применение биологических агентов, а именно использование бактерий с целью получения конкретных продуктов или проведения контролируемых направленных изменений, является основой биотехнологии.

Тысячи лет назад человек, ничего не зная о биотехнологиях, использовал их в своем хозяйстве – он варил пиво, занимался виноделием, пек хлеб и делал молочнокислые продукты и сыры.

В современном мире практическое значение методов биотехнологии с использованием бактерий трудно переоценить – они применяются в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, в медицине и фармакологии, при добыче полезных ископаемых и их переработке, в процессе очистки воды в природе и в септиках, во многих сферах жизни человека.

Пищевая индустрия

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили молочнокислые бактерии и дрожжи.

Механизм воздействия бактерий и дрожжей состоит в переработке молочного сахара в молочную кислоту, в результате чего нейтральный продукт превращается в молочнокислый.

К молочнокислым бактериям относят:

лактобактерии – грамположительные микроаэрофилы отряда Lactobacillales, неспорообразующие кокки или палочковидные бактерии;
бифидобактерии – спорообразующие термофильные аэробы рода Sporolactobacillus и Bacillus.

Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. Способность прокариотов оказывать влияние на продукты определяется их высокой ферментативной активностью и определяется выделяемыми ферментами.

В бродильной микрофлоре, помимо молочнокислых бактерий, присутствуют дрожжи, состоящие с бактериями в сложных симбиотических отношениях.

Подобная бродильная закваска с дрожжами используется в хлебопекарной промышленности, особенно при выпечке ржаных хлебов.

Одна из самых древних биотехнологий, используемых человеком, – производство сыров. Использование пропионовокислых бактерий при изготовлении твердых сычужных сыров позволяет получить продукт высокого качества с заданными свойствами.

Эти бактерии не обладают активностью к казеину, но имеют высокую липолитическую активность, в результате которой образуется ряд органических кислот:

уксусная;
изомасляная;
масляная;
изовалериановая;
валериановая;
и диацетил.

Состав продуктов метаболизма бактерий, который и определяет органолептические (вкусовые) свойства конечного продукта (сыра), зависит от штамма микроорганизмов.

Использование в технологической схеме пропионовокислых бактерий придает готовым сырам типичный для них цвет, вкус и аромат, обогащая продукт биологически активными веществами.

Кроме того, пропионовокислые бактерии обладают бактерицидными свойствами, являясь естественными консервантами казеина (молочный белок).

Если для крупных сыров пропионовокислые бактерии являются технологической необходимостью, то для мелких это нежелательная биофлора, наличие которой приводит к нарушению вкусовых характеристик.

Рост пропионовокислой микрофлоры в мелких сырах происходит только в случае нарушения технологических стандартов:

понижении уровня соли;
нарушении температурных условий при созревании.

Промышленность

Выщелачивание

Бактерии способны в процессе своей жизни избирательно извлекать вещества из сложных соединений, растворяя их в воде. Этот процесс носит название бактериального выщелачивания и имеет большое практическое значение:

позволяет извлекать полезные химические вещества из руд, производственных отходов;
удалять ненужные примеси – мышьяк из руд цветных и черных металлов.

Чаще всего в промышленности для бактериального выщелачивания применяют тионовые бактерии:

Thiobacillius ferrooxidans – железобактерии, окисляющие закисное железо и сульфидные минералы.
Thiobacillius thiooxidans – серобактерии, окисляющие серу.

Железо- и серобактерии являются хемоавтотрофами – процессы окисления сульфидов, оксида железа (ll) и серы для них являются единственным источником энергии.

В промышленности большое практическое значение имеет бактериальное выщелачивание полезных ископаемых (уран, медь) непосредственно на месторождениях.

Процесс не требует сложного оборудования и с учетом возврата в технологический процесс отработанного раствора, содержащего бактерии, имеет ряд значительных преимуществ:

позволяет значительно понизить себестоимость добычи;
значительно расширяет сырьевую базу за счет обедненных, забалансовых или потерянных руд, отходов обогащения, шлаков и др.

Железобактерии в реке

Использование биотехнологий при добыче полезных ископаемых является чрезвычайно перспективным, с целью расширения области применения ученые проводят исследовательские работы по следующим направлениям:

выщелачивание тионовыми бактериями различных металлов – Zn (цинк), Co (кобальт), Mn (марганец) и др.;
поиск бактерий других видов для извлечения полезных ископаемых.

Так, для извлечения золота, например, предлагается применять бактерии Aeromonas, которые выделены на золотоносных приисках в рудничных водах.

В будущем бактериальное выщелачивание позволит создать автоматизированное производство по извлечению металлов непосредственно из недр, минуя сложный и дорогостоящий процесс обогащения породы.

Медицинские препараты

Препараты, созданные при участии бактерий, широко применяются в современной медицине и спасли тысячи жизней. Революцией стало появление пенициллина – первого полученного антибиотика.

Антибиотики – вещества, способные подавить рост бактериальных клеток, при этом механизм воздействия может быть различным:

пенициллин разрушает саму оболочку бактерии;
стрептомицин подавляет рибосомы клеток патогенных микроорганизмов.

Поэтому в современной медицине антибиотики являются эффективным средством в борьбе с инфекционными заболеваниями человека, но практически неэффективны против вирусных инфекций.

Современная медицина успешно использует препараты, для производства которых применяются бактерии:

инсулин и интерферон получают с использованием генно-инженерных технологий на основе кишечной палочки Escherichia coli;
ферменты сенной палочки Bacillus subtilis разрушают продукты гнилостного разложения.

Современные биотехнологии позволяют осуществлять производство ферментов, гормонов, антибактериальных препаратов и витаминов.

Значение энзимов

Ферменты (энзимы) – биокатализаторы процессов, увеличивающие скорость протекания реакции в порядки раз в сравнении с химическими катализаторами. Под действием ферментов выход продукции составляет почти 100%, при этом сами ферменты в процессе реакции не расходуются.

Естественным источником ферментов в природе являются бактерии и дрожжи, известно более 3000 ферментов.

Все энзимы по способу получения делят на 2 группы:

внеклеточные;
внутриклеточные.

Ферменты часто применяются человеком на производствах:

пищевом;
фармацевтическом;
кожевенном;
текстильном;
химическом;
в сельском хозяйстве.

Ферментативный спектр

Для каждого вида бактерий характерны свои наборы ферментов, что позволяет использовать ферментный спектр как важный метод идентификации бактерий.

Существует множество методик идентификации бактерий, которые решают одну задачу – определить таксономическое положение микроорганизма.

Бактериологическая практика идентифицирует бактерии по морфологическим, генотипическим, культурным, тинкториальным, патогенным и другим признакам, используя определители.

Одним из самых популярных является определитель Берджи – бактерии в определителе разделены на группы по различным признакам, внутри группы тоже происходит разделение по признакам.

Определитель микроорганизмов Берджи позволяет достаточно быстро провести идентификацию бактерии и установить ее таксономическое положение.

Другим методом идентификации бактерий является изучение ферментативной активности, чаще всего это исследования на сахаролитическую и протеолитическую активность.

Как экспресс-метод используют тест-системы для идентификации определенной группы микроорганизмов – анаэробов, энтеробактерий и других. Существуют специализированные тест-системы, разработанные для санитарно-микробиологических исследований.

Земледелие

Применение человеком методов биотехнологии в сельском хозяйстве успешно решает целый ряд вопросов:

создание болезнестойких и высокоурожайных сортов растений;
производство удобрений на основе бактерий (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.), в том числе компосты и сброженные (метановое брожение) отходы животноводства;
разработка безотходных технологий для сельского хозяйства.

Растениям в природе необходим азот, но усваивать азот из воздуха они не способны, а вот некоторые бактерии, клубеньковые и цианобактерии, в природе производят около 90% от общего числа связанного азота, обогащая им почву.

В сельском хозяйстве используют растения, содержащие на свои корнях клубеньковые бактерии:

люцерна;
люпин;
горох;
бобовые культуры.

Эти культуры используют в севообороте для обогащения почвы азотом.

Для борьбы с болезнетворными микроорганизмами в растениеводстве вместо фунгицидов используют пробиотики.

Биотехнология при участии генно-инженерных разработок предлагает для борьбы с патогенными микроорганизмами использовать бактерии с нужными свойствами, способные подавить рост патогенных микробов и не имеющие побочных негативных действий.

К ним относятся элитные штаммы бактерий Bacillus subtilis и Licheniformis, полученные в результате направленной селекции. Попадая в организм растения или животного, элитные штаммы микроорганизмов начинают быстро размножаться и подавляют патогенную микрофлору.

Элитные штаммы, как и антибиотики, нейтрализуют вредные микроорганизмы, но не имеют их негативных сторон:

не возникает зависимость или привыкание;
не происходит накопление в организме ядов или токсинов;
не вырабатывается иммунитет.

Применение в сельском хозяйстве пробиотиков успешно в отношении более 70 патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, включая ранее не подлежащие лечению совсем. Помимо этого, элитные штаммы благотворно воздействуют на вегетацию растений в целом:

созревание плодов требует меньшего времени;
значительно уменьшается содержание в плодах нитратов и других токсинов;
сокращается необходимость в минеральных подкормках растений.

Животноводство

Молочнокислые бактерии используют в производстве силоса – силосовании.

В сельском хозяйстве силосование является одним из основных методов консервации растительной массы и осуществляется путем регулируемого сбраживания под воздействием молочнокислых, кокковидных и палочковидных форм бактерий.

Процесс молочнокислого сбраживания растительной массы требует соблюдения оптимальных для жизнедеятельности бактерий условий:

химический состав растительной массы;
определенный уровень влажности сырья;
оптимальная температура ферментации – 25°С;
молочнокислые бактерии анаэробны – силосование проходит без доступа воздуха.

Полученный в результате молочнокислого сбраживания силос является высококачественным сочным кормом для животных, сохраняющим полезные вещества растительного сырья и имеющим высокую кормовую ценность.
Бактерии разлагают навоз животных, в результате получая метан – углеводородное соединение, которое используется в органическом синтезе.

Экологические проблемы

Одной из основных экологических проблем, стоящих перед человеком сегодня, является проблема очистки воды в природе.

Совместное использование гетеротрофных и автотрофных бактерий позволило добиться значительного успеха – бактерии в природе успешно справляются с очисткой воды, нормализуют ее кислотность, разлагают придонные отложения, в результате чего нормализуется жизнедеятельность всех обитателей водоемов.

Также бактерии в природе способны разлагать компоненты синтетических моющих средств и ряд лекарственных препаратов.

Ксенобактерии успешно используются для очистки в природе почвы и воды при разливе нефти и нефтепродуктов.

Очистные сооружения

Человек использует большое количество воды для своих личных нужд, решая вопрос очистки сточных вод использованием септиков.

Эффективность работы очистных сооружений обеспечивают специальные бактерии, используемые в септиках.

Микроорганизмы, используемые в септиках, разлагают органические соединения любого происхождения, при очистке сточных вод они успешно уничтожают специфический запах.

По составу бактериальная флора септика представляет собой сочетание аэробной и анаэробной культур.

Анаэробные (бескислородные) микроорганизмы осуществляют первичную очистку воды, а аэробные бактерии доочищают и осветляют воду.

При использовании микроорганизмов для септика существуют определенные правила для очистки сточных вод:

необходимо поддерживать определенный уровень микроорганизмов в септике;
обязательным является наличие воды – без нее микроорганизмы погибнут;
нельзя использовать для очистки агрессивные химические средства – они убьют микроорганизмы.

Инструменты биотехнологических процессов

Основными инструментами биотехнологии для получения наиболее эффективных микроорганизмов являются селекция и генная инженерия.

Селекция – направленный отбор высокоэффективных особей в популяции вследствие естественной мутации микроорганизмов.

В природе процесс достаточно длительный, но под действием мутагенных факторов (жесткое излучение, азотистая кислота и др.) может быть значительно ускорен.

Плюсами селекции являются экологичность, натуральность продукта.

Минусами метода следует считать:

длительность процесса;
невозможность контролировать направление мутации – определяется по конечному результату.

Генно-инженерные методы в биотехнологии

Методы генно-инженерного вмешательства изменяют клетки микроорганизмов и дрожжей, превращая их в эффективных производителей любого белка. Что открывает широкие возможности использования генно-модифицированных клеток микробов и дрожжей для получения конечного организма с заданными характеристиками.

Использование генно-мутированных клеток микробов и дрожжей человеком в повседневной жизни вызывает обоснованные опасения – много как сторонников генно-измененных веществ, так и их противников.

Однако фактом остается отсутствие информации о воздействии генно-модифицированных клеток бактерий и дрожжей на организм человека и природу в целом.

Генно-модифицированные бактерии и энергия

Генетики работают над вопросом альтернативного источника энергии. Основной задачей является создание химического сырья, а далее топлива как продукта бактериального метаболизма.

Одним из направлений получения человеком энергии от бактерий является работа с генно-модифицированными цианобактериями.

Биологи Тюбингенского университета обнаружили микроорганизмы, обладающие свойствами батарейки и способные как аккумулировать энергию, так и передавать ее другим бактериям.

Энергию, вырабатываемую этими бактериями, человек может использовать для наноприборов.

В Китае построен прибор, в котором бактерии получают водород из ацетатов, при этом внешнего источника энергии у аппарата нет, а сырьем служат дешевые отходы производства. В свою очередь водород является источником энергии для эко-автомобилей.

Микробиологи в университете Южной Каролины обнаружили бактерию, способную вырабатывать энергию, питаясь токсичными отходами, такими проблемными как полихлорированные бифенилы и агрессивные растворители.

Калифорнийские исследователи предложили методику переработки бурых водорослей модифицированной кишечной палочкой, получая на выходе этиловый спирт – прекрасный источник энергии.

Водород, как источник энергии, получили американские ученые при разложении анаэробными бактериями глюкозы.

Плюсы и минусы ГМО (генетически модифицированный организм)

Использование человеком в повседневной жизни генно-модифицированных бактерий и дрожжей ?