Използване на плесени и дрожди
От необятното царство на гъбите, наброяващо повече от 100 хиляди вида, плесени и дрожди са най-необичайните видове. Потенциалът и обхватът на тяхното използване от хората е изключително широк. Но освен тези, които са полезни, способни да служат за доброто, има много и сред тях, вредата от които засяга различни сфери на съществуване.
Използване на плесени и дрожди
История на изследванията
Изобретяването на микроскопа позволи на хората да изучават малки живи организми. Холандецът Антъни ван Левенхук се смята за откривател на микросвета, въпреки че първият микроскоп е проектиран от Г. Галилей. А. Левенгук е първият, който описва разновидностите и формите на микроорганизмите. Постепенно това изследване доведе до цяла наука, която изучава тяхната структура, местообитания, условия за растеж и размножаване, която се нарича микробиология. За основоположник на микробиологията се смята френският учен Л. Пастьор, който е открил способността на микроорганизмите не само да обработват остатъците от мъртви органични съединения, но и да пречистват водата и почвата. Той също така доказа, че гъбите и дрождните организми са способни да изпълняват функции, полезни за хората и да причиняват вреда.
С развитието на микробиологията много важни открития бяха направени от руски учени: Л. С. Ценковски, И. И. Мечников, Н. Ф. Гамалея, Д. И. Ивановски и др. С тяхна помощ за първи път се полага основата на доктрината за антибиотиците и се появява наука, която изучава вирусите - вирусологията.
Понастоящем много време и усилия са посветени на изучаването на плесени, дрожди, както и тяхното използване и влияние, отваряйки нови възможности за тяхното използване в много сектори на националната икономика.
основни характеристики
Гъбите са вкусни и здравословни дарове на природата, срещат се в гори и ливади, имат големи плодни тела. Но науката познава не по-малко полезни и по-разнообразни от намерените представители на това царство - плесенни форми на гъби.
Те се появиха преди около 200 милиона години.
Някои разновидности са мицелни, състоящи се от нишковидни образувания (единични или многоклетъчни) - хифи.
Други - до дрожди (кръгли клетки), те се размножават чрез пъпки.
И последните видове - макромицети - те са традиционни гъби в нашето разбиране.
Мухъл плесени
Плесените са микроскопични гъбички, които не могат да се видят с просто око.
Общото им име е микромицети - група гъби, принадлежащи към по-ниските и частично по-високите. По вида на храната те са сапротрофи. Основната им характеристика е способността да преработват остатъците от живи организми, превръщайки ги в органични и неорганични съединения. Но сред тях могат да бъдат открити и паразити, като проснатия пеницил, който се утаява на повърхността на ябълките и ги кара да омекват кафяво гниене.
Разпространението в природата е почти повсеместно. Трудно е да се надценява тяхното значение в цикъла на материята и енергията в биосферата. Те не са придирчиви към условията на живот: основното за тях е топлината, високата влажност и хранителна среда. Техните колонии са способни да заразяват органични и неорганични вещества, образувайки характерни отлагания.
Ирина Селютина (биолог):
Характерна особеност на плесените е образуването на плесен върху хранителни вещества. Може да наподобява паяжина, да е пухкава или прашна и да има разнообразие от цветове. Името на гъбата често се свързва с цвета на плаката: сива плесен, зелена плесен, черна плесен и др. Формата и цветът на формата са систематични характеристики. Едно от необходимите условия за образуване на мухъл се счита за достатъчна влажност на хранителния субстрат и висока относителна влажност на околния въздух. Повечето плесени са сапрофити, но сред тях има и незадължителни паразити на растения, животни и хора. Те се характеризират с много широк спектър от ензими, благодарение на които могат да живеят с различни хранителни вещества.
Структурата на повечето плесени, въпреки разнообразието на техните видове, има общи черти. Техният мицел има много разклонения, без да образува големи плодни тела. Тяхното вегетативно тяло се състои от голям брой тънки нишки - хифи, разпространяващи се на повърхността или вътре в остатъците от жив организъм. Освен това може да заема големи площи и да расте бързо. Те са еукариоти, тоест клетките им съдържат ядро и генетичен апарат в него, за разлика от прокариотите, към които принадлежат бактериите. Клетките им не съдържат хлорофил, което придава на растенията зеления им цвят и способността да превръщат въглеродния диоксид в хранителни вещества.
Те се възпроизвеждат по следните начини:
- вегетативно: от части от мицела, които, разпространявайки се, започват да съществуват в хранителната среда, като независим организъм;
- по полов път: когато две полови клетки се обединяват, за да образуват зигота;
- безполов: с образуването на няколко вида спори.
Мая
Дрождите се нуждаят от кислород, за да живеят
Дрождите принадлежат към едноклетъчни гъби, има повече от 1500 вида представители на аскомицети и базидиомицети. Те се считат за един от най-древните организми, култивирани от хората. Те нямат мицел. Клетъчната форма е различна и размерите варират от 6 - 12 микрона до 40 микрона. Това са представители на органотрофните еукариоти, които използват органични вещества за хранене, за да получат въглерод и енергия за цял живот.
Те се различават по това, че са по-взискателни към хранителните условия от плесените. За живота на тези едноклетъчни организми е необходим кислород, но при липсата му те получават енергия от алкохолите, образувани по време на ферментационния процес. При анаеробни условия те могат да се хранят само с глюкоза, а в аеробни условия използват въглеводороди, органични и ароматни съединения, алкохоли и мазнини.
Дрождите се размножават чрез разделяне или пъпкуване или по полов път и този процес при оптимални условия протича с висока скорост. Разделянето и пъпките се осъществяват чрез образуването и, докато расте, отделянето от майчината клетка на нова, нараснала до определен размер.
Видове плесени и дрожди
Класификацията на плесени, известна на науката, включва повече от 300 разновидности. Таксономията на най-известните от тях има следното описание:
- Пеницили: най-известните висши представители на рода на съществуващите плесени. Срещат се на различни места, естественото им местообитание е почвата. Включва видове по начин на хранене - сапротрофи и слаби паразити. Разделението се основава на структурните особености на конидиофорите и зависи от наслояването на четките с конидии. Антибиотикът пеницилин е един от най-известните им продукти. През 1929 г.Шотландският микробиолог А. Флеминг за първи път разкрива антибактериално действие при представител на рода и изолира вещество от него, което е наречено „пеницилин“. Плодовите тела на около 40 от техните видове изглеждат като клестотеции, видими без специални оптични средства и с различни цветове. Мицелът му е разклонен и прозрачен. Размножава се чрез спори.
- Aspergillus: висши аеробни плесени, които образуват пухкави колонии с плоска форма. Мицелът има прегради и се разпространява от спори. Изключително устойчив на влияния на околната среда. Те предпочитат субстрати, обогатени с кислород и въглерод - полизахариди и монозахариди, те също заразяват съдържащи нишесте видове, намиращи се в хляба и други хранителни продукти. Гъбите Aspergillus се различават от пеницилите по това, че плодните им влакна по върховете имат удебелявания с пръчковидни израстъци, които обикновено приличат на „рошава глава“. Именно от тези израстъци се отделят споровите вериги.
- Мукор: род по-ниски плесени, широко разпространени в почвата, чийто мицел е една голяма разклонена многоядрена клетка без прегради. Върхът на всеки от неговите безцветни спорангиофори, достигащ няколко сантиметра дължина, завършва с черна глава, в която спорите узряват. Тези гъбички образуват плесен върху храната и се отличават със способността си да причиняват микози (гъбични заболявания). Мукорите са сапротрофи по вид храна.
- Фузариум: анаморфна плесенна гъба, представител на ascomycotaceae. Неговите видове причиняват значителни щети на националната икономика, засягайки растенията и животните. Причиняват различни заболявания, известни като фузариум... Някои са способни да се развият в симбиоза с растения, живеейки по корените си и произвеждайки отделяне на вещества, които имат благоприятен ефект върху растението.
Гъбите с дрожди са разделени на групи според начина на размножаване и някои други характеристики. Има неспорогенни или аспорогенни и спорогенни или спорогенни. Първите често се наричат дрожди и се различават следните родове:
- Кандида: образува фалшив мицел и се умножава чрез пъпкуване.
- Torulopsis: има кръгли и овални клетки, не образуват псевдомицелий и лошо ферментират въглехидрати, често са вредители.
- Родоторула: размножават се върху храната, образувайки пигменти - червен, жълт, розов и черен.
Семействата се отличават от спорообразуващия отдел за дрожди:
- Сахаромицети: се отличават със способността си да ферментират захари
- Шизозахаромицети: използва се във ферментационната индустрия (при производството на алкохолни напитки, алкохол, оцет, мая и др.)
- Захарен код: принадлежат към вредителите от тази индустрия.
Човешка употреба
Плесените се използват в много области на човешката дейност. Тяхната роля е особено важна в хранителната индустрия и медицината.
Те обаче не винаги носят ползи, носещи вреди и загуби, принуждавайки да харчат много средства, усилия за борба с тях и тяхното разрушително въздействие.
В хранителната индустрия
Маята е намерила своя път в кулинарията
Мухъл и мая се използват в хранителната промишленост.
При печене се използва мая - тя придава на хляба порьозност, допълнителни хранителни свойства и увеличава периода на запазване на свежестта. А добавеният към тях ензим амилаза, секретиран от плесента, подобрява неговия аромат и вкус. В същото време друг ензим - инвертаза - увеличава срока на годност на сладкарските изделия.
За производството на алкохол се използва специална гъба от дрожди, изолирана от водорасли, а за вино - чисти култури от определен вид дрожди, които й придават специален вкус и аромат.
При производството на сирена и ферментирали млечни продукти се използват дрождни култури и някои видове плесени. Наред с бактериите, гъбите участват във ферментацията на млякото за производството на кефир.При производството на сирена се използват гъби от рода Torula за ферментацията им. И техният представител от клана Penicillum, т.нар. "Благородна плесен", е незаменима за получаване на сортове "Камамбер", "Рокфор" и "Бри", придавайки им характерна структура (с наличие на синкава плесен в дебелината на сирената маса) и уникален вкус.
Качеството на месните и рибните продукти се подобрява от ензима протеиназа от гъбичен произход. От сурово и жилаво месо или риба с лошо качество, той прави деликатен и мек продукт, подобрявайки и вкуса му. Дрождената гъба от рода Torulopsis, добавена към маслото, не позволява да бъде засегната от други видове плесени, които значително влошават вкуса й и скъсяват срока на годност. А аспергилусът, чиито конидии приличат на черна плесен, произвежда лимонена киселина.
В селското стопанство и други индустрии
В селското стопанство плесените и получените от тях вещества също се използват широко. Триходерминът, получен от тях, успешно инхибира растежа на патогенни микроорганизми, които заразяват растенията. В борбата срещу тях се използват някои видове плесени, които са опасни за насекомите вредители. Някои гъби от рода Fusarium насърчават растежа на растенията и увеличават тяхната продуктивност.
Сред тях обаче има и много паразити, отговорни за развалянето и съкращаването на срока на годност на продуктите, отделяйки токсини в хода на своята жизнена дейност. Те дори могат да доведат до самозапалване на запалими продукти - сено, слама, фуражни култури. За борба с тях се използват пестициди.
Медицинска употреба
Плесените се използват широко от хората за медицински цели. Помощта на техния представител, пеницилум, е безценна при създаването на антибиотика пеницилин, чийто външен вид помогна да се спаси здравето на милиони хора. Днес една от най-популярните и ефективни групи от тях са цефалоспорините. Развитието на микробиологията направи възможно провеждането на тестове, при които чрез третиране на плесени с химически мутагени се получават новите им форми - аноцицети, произвеждащи пеницилин, стрептомицин и произвеждащи други антибиотици в големи количества.
Също толкова важни лекарства, получени от плесени, са статините, използвани за понижаване на холестерола и лечение на атеросклероза.
Използването на дрожди в медицината е не по-малко важно. В изсушена форма те се използват за получаване на лекарства и хранителни добавки, в течна форма се използват за лечение на алергии и възстановяване на микрофлората на стомашно-чревния тракт.
Патогенни гъбички и мерки за контрол
Условията на температурата и влажността на нашите къщи в някои случаи са добри за размножаването и живота на гъбични плесени.
Човек често има алергична реакция към плесенни гъбички. Ефектът от черната плесен в дома е освобождаването на токсини. Те навлизат в дихателните пътища, подкопавайки здравето и провокирайки различни усложнения. За унищожаване на черна плесен дезинфекцията се извършва с помощта на агенти, които унищожават вредните щамове и мерки за борба с влагата.
Отравянето с плесенясала храна също е опасно. Най-опасната от тях е жълтата гъба Aspergillus, която има тенденция да расте върху различни хранителни субстрати - бобови и маслодайни семена, какао, кафе, сушена риба, конфитюр.
Дори при високотехнологичното производство на полимерни материали, важна задача е да се предпазят от биологични увреждания от патогенни плесени. Определянето на параметрите на устойчивостта на полимерите към такива агенти помага да се предотврати тяхното разграждане и да се увеличи експлоатационният живот.
Заключение
Информацията за развитието на науката микробиология и разкритите от нея факти се актуализира постоянно. Човешката задача е да насочи свойствата на плесените в правилната посока.
