V naravi je vse tako harmonično urejeno, da ima vsak na tem svetu svoje mesto in se ukvarja s funkcijami, ki so mu dodeljene, pa naj gre za krono narave - neverjetno zapleten človek ali najbolj mikroskopski organizem. Vsak igra svojo vlogo, da bo naš svet boljši. To velja tudi za različne bakterije, ki po velikem načrtu ustvarjalca sveta ljudem prinašajo ne le koristi, ampak tudi določeno škodo. Razmislite, kaj so termofilne mlečnokislinske bakterije in kakšno je njihovo mesto v našem življenju. So dobri ali slabi?
Lastnosti in bistvo
Na našem planetu živi cela vojska različnih mikroorganizmov, očem nevidnih, a zelo aktivnih in ne vedno uporabnih. Ena takih koristnih mikroformacij je termofilna bakterija. Bakterija živi v toplih vrelcih in se razmnožuje pri precej visokih temperaturah - nad 45 stopinj. Celotne kolonije teh mikroorganizmov so bile identificirane v različnih geotermalnih območjih našega planeta,kot so vode vročih naravnih vrelcev. Termofilne bakterije preživijo zaradi prisotnosti v njih posebnih encimov, ki lahko delujejo pri visokih temperaturah. Za njih je najugodnejši temperaturni režim koridor 50-65 stopinj. V takih pogojih se lahko bakterije počutijo udobno in se prosto množijo.
Mnogi ljudje bi radi vedeli, pri kateri temperaturi termofilne bakterije umrejo, da bi nadzorovali njihovo število. V zvezi s tem bi rad omenil, da znanstveniki o tem še niso uspeli pridobiti točnih podatkov. Na sedanji stopnji razvoja znanosti je znano le, da je najvišji indikator temperature za termofile 68-75 stopinj. Vendar to ne pomeni, da bakterije ob takšnem ogrevanju umrejo – odstopanje od optimalnega režima naredi njihovo življenje manj udobno in intenzivno, upočasni rast celic in zmanjša hitrost presnovnih procesov.
Ali je mogoče ubiti bakterije? Kaj vpliva nanje?
Da bi termofilne bakterije umrle, je potreben veliko večji presežek zgornjega praga. Danes so znanstveniki lahko ugotovili, da je najvišja znana temperatura, pri kateri lahko živijo ti mikroorganizmi, 122 stopinj Celzija. V laboratorijskih pogojih ni mogoče ustvariti višjega ogrevanja. Zato še ni mogoče ugotoviti, pri kateri temperaturi bodo termofilne bakterije umrle. Znano je le, da ostra nihanja temperature zelo škodljivo vplivajo na življenje bakterij: razvoj kulture se lahko ustavi, vendarAli bo umrla, je vprašanje.
Sorte in njihovi opisi
Ko ocenjujemo temperaturne preference mikroorganizmov, jih lahko razdelimo v tri glavne skupine: psihrofilne, mezofilne in pravzaprav termofilne. Vsi so odvisni od toplote, vendar se razlikujejo glede na temperaturne režime.
Tako so psihrofilne bakterije najmanj termo odvisne in imajo raje temperaturno območje od nič do +10 stopinj. To je zanje optimalen razvojni koridor, vendar se lahko razmnožujejo tako pri -5 stopinjah kot pri +15.
Naprej - mezofilne termofilne bakterije, katerih cona udobja se nahaja med 30 in 40 stopinjami Celzija. Bakterije lahko rastejo in se razmnožujejo, ko temperatura pade na 10 stopinj ali naraste na 50 stopinj. Optimalna raven za rast teh organizmov je 37 stopinj.
In končno, termofilne bakterije - njihovo aktivno rast opazimo, ko temperatura doseže 50 stopinj. Njihova glavna značilnost je pospešen metabolizem. Po zadnjih študijah je bilo ugotovljeno, da pod vplivom temperature pride do pomembnih sprememb beljakovin in lipidov, ki igrajo pomembno vlogo v vseh življenjskih procesih.
Podskupine termofilov
Nazorna ilustracija tega so primeri termofilnih bakterij, ki so prav tako razdeljene v več neodvisnih podskupin:
- Izjemni termofili z optimalno temperaturo 80 stopinj z najmanj 60 in največ 105 stopinjami.
- Stenotermofili ali fakultativni, z razponom 55-65 stopinj, vendar kažejo sposobnost razmnoževanja tudi, ko temperatura pade na 20 stopinj. Največjo sposobnost rasti opazimo pri 20-40 stopinjah.
- Eurythermophiles raje 37-48 stopinj. Posebnost obveznih termofilov je, da ne izgubijo svoje sposobnosti rasti niti pri 70 stopinjah, vendar ne rastejo pod 40 stopinj.
- Termotolerantni z optimalnim indikatorjem, ki ni višji od 48 stopinj, najnižja temperatura, pri kateri lahko rastejo, je 10 stopinj, najvišja pa 55-60. Od mezofilov se pri enakih optimalnih temperaturah razlikujejo po tem, da se z naraščanjem temperaturnega praga bakterije še naprej razvijajo.
anaerobni termofili
Zmožnost hitre rasti termofilnih organizmov jim daje odlično priložnost za uporabo na različnih področjih življenja - v industriji ali v kmetijstvu in celo na ravni gospodinjstva. Hkrati imajo mezofilne in termofilne mlečnokislinske bakterije podobne metode izolacije. Razlika je opažena le v rastočih temperaturah. Za določitev natančne optimalne temperature je treba kulturo en ali dva meseca pasivizirati ali, z drugimi besedami, ponovno posejati v določenem temperaturnem območju.
V naravi so številne vrste termofilnih bakterij zelo razširjene in živijo v različnih pogojih. Obožujejo toplino in se počutijo zelo udobno v človeškem želodcu, najdemo pa jih tudi v živalih, rastlinah, zemlji, vodi in različnih drugih okoljih,zagotavljanje ugodnih pogojev za razvoj. Nekatere bakterije potrebujejo zrak za rast, druge pa kisika sploh ne potrebujejo. Po tem znaku odvisnosti od kisika se termofilni organizmi delijo na aerobne in anaerobne.
Anaerobni vključujejo več ločenih skupin:
- Masleno - med fermentacijo proizvajajo masleno kislino, se hranijo s sladkorjem, pektini, dekstrini in proizvajajo kisline - ocetno in masleno, pa tudi vodik in ogljikov dioksid. Od uporabnih lastnosti je mogoče razlikovati proizvodnjo acetona, etilnega, butilnega in izopropilnega alkohola. Najdemo ga v termofilnih in mezofilnih oblikah.
- Celuloza živi v rečnem mulju, kompostu, rastlinskih ostankih. Te termofilne kompostne bakterije so idealne in se pogosto uporabljajo v kmetijskem sektorju. Te bakterije, ki so v tleh ali humusu, pridobijo aktivnost pri 60-65 stopinjah. Obstaja tudi mezofilna oblika - Omelyanskyjeva palica. Te bakterije s pomočjo posebnega encima razgrajujejo celulozo, pri čemer sproščajo ogljikov dioksid, vodik, etilni alkohol, številne kisline – mravljinčno, ocetno, fumarno, mlečno in druge organske kisline.
- Tvorniki metana živijo na istem mestu kot celuloza in se tam gojijo. V tej skupini sta najbolj raziskani vrsti metanobacterium in metanobacillus. Niso sposobne sporulacije, njihova uporabnost pa je v sposobnosti proizvodnje antibiotikov, vitaminov, encimov, z uporabo odplak in gospodinjskih odpadkov za hrano.
- Razžveplanje najpogosteje najdemo polegceluloze in živijo od redukcije sulfatov. Imajo ovalne spore, ki se nahajajo bližje enemu od koncev bacilnega bacila - terminalnega ali subterminalnega.
- Mlečna kislina - posebna velika skupina bakterij, ki živijo v mleku. Te termofilne mlečnokislinske bakterije so lahko koristne za ljudi in zelo škodljive. Nekatere njihove vrste lahko sintetizirajo posebne aromatične snovi. Prav oni po izpostavljenosti mleku dajejo skuti ali smetani prijeten okus in aromo. Takšne termofilne mlečnokislinske bakterije so fakultativno anaerobne, zato se lahko optimalno razmnožujejo v odsotnosti kisika ali v okolju, kjer ga primanjkuje.
mlečna kislina
Mlečnokislinske bakterije delimo na koke in paličice. Prvi so sestavljeni iz več celic, povezanih v verigo - streptokokov in imajo homo- in heterogeno fermentacijo. Homofermentativni streptokoki fermentirajo sladkor, ki ga najdemo v mleku, da naredijo živi jogurt. Heteroencimski vzporedno izločajo tudi aromatične snovi, kot sta diacetin in citoin. Njihove celice so okrogle ali ovalne oblike, dobro se obarvajo po Gramu in ne tvorijo spor in kapsul. So aerotolerantni in lahko obstajajo v prisotnosti zraka. Vendar pa nimajo sposobnosti izvajanja aerobnega dihanja in raje nadaljujejo s svojim običajnim procesom mlečnokislinske fermentacije. Za prehranjevanje potrebujejo veliko vitaminov, beljakovin, organskih kislin. v mlekubakterije povzročijo njegovo koagulacijo, nastanek gostega, enakomernega strdka z majhno količino seruma. Zahvaljujoč mlečnokislinskim streptokokom, ki proizvajajo aromo, se v siru pojavijo zapeljivi mehurčki z značilnim vonjem in nizko sposobnostjo tvorbe kislin. Koki so zelo odporni na alkohol in zahtevajo visoko kislost.
palčke mlečne kisline
Paličice mlečne kisline - imenujemo jih sicer laktobacili - so lahko enojne ali v paru. Najpogosteje se uporabljajo acidofilni laktobacili, zlasti bolgarska palica, ki je del starter kultur in omogoča proizvodnjo okusnega in zdravega jogurta. Tudi v mlečni industriji so priljubljene streptobakterije in beta bakterije. Ti organizmi so popolnoma negibni in ne tvorijo spor ali kapsul, dobro se obarvajo po Gramu.
Termofili mlečne kisline so fakultativni anaerobi. Lahko postanejo monoencimski, z visoko stopnjo tvorbe kislin, ali heroencimski z zmožnostjo vzporedne obdelave fruktoze, kar povzroči nastanek heksahidričnega alkohola manitola, acetatov, laktatov in ogljikovega dioksida. Beljakovine so precej šibko predelane, zato za rast potrebujejo prisotnost aminokislin v okolju. Nekatere palčke lahko proizvajajo katalazo, encim, ki razgrajuje vodikov peroksid ali acetaldehid, ki daje siru okus in aromo.
Mlečno kislinsko toplotno odporne palčke lahko preživijo v mleku, ko so pasterizirane pri temperaturi 85-90 stopinj. So zelo odporni na dezinfekcijska sredstva in tako povzročajo precejšnjo škodo živilskim podjetjem. So antagonisti Escherichia coli. Najdemo ga v kislem testu ali nizko pasteriziranem mleku.
Termofili, ki ne morejo dihati brez kisika
Aerobni termofili, ki ne morejo dihati brez kisika, so prav tako razdeljeni v dve ločeni skupini:
- Ekstremno termofilne - gramnegativne paličice, ki se ne morejo premikati, so povezane z obveznimi bakterijami, katerih rast poteka pri optimalni temperaturi 70 stopinj. Ko se temperatura dvigne, se palice spremenijo v tanke niti. Živite množično v izvirih tople vode in bližnji zemlji.
- Oblike, ki tvorijo spore, so podobne mezofilnim. Živi in se širi v dobro zrahljani zemlji ali zračnih vodah.
Ob upoštevanju vseh teh vrst mikroorganizmov je treba opozoriti, da je pojav termofilnih bakterij njihova aromorfoza v habitat. Tako kot drugi živi organizmi se lahko tudi bakterije v svojem razvoju odlično prilagajajo spremembam okoljskih razmer. Hkrati bistveno povečajo raven svoje organiziranosti in pridobijo nove sposobnosti.
koristi in škode
Kaj so škode in koristi termofilnih bakterij? Palice mlečne kisline, ki se uporabljajo v živilski industriji, prinašajo človeku nedvomne koristi. Ker so del različnih starter kultur, pridelujejo okusne inkoristni mlečnokislinski izdelki, ki zelo pozitivno vplivajo na vse sisteme človeškega telesa, pomagajo uravnavati presnovne procese, normalizirajo prebavni trakt in na vse možne načine pomagajo zaščititi telo pred različnimi gnitnimi bakterijami, hkrati pa ga čistijo od nakopičenih toksinov in toksinov.. Termofilne bakterije poleg izboljšanja sestave mikroflore pomirjajo živčni sistem, zavirajo delovanje antibiotikov in povečujejo imuniteto.
Poleg živilske industrije se ta vrsta bakterij precej pogosto uporablja na farmakološkem in kozmetičnem področju. Na njihovi osnovi se izdelujejo različni probiotiki ter kozmetika, ki koži daje nego in elastičnost ter jo uporabljamo tudi za beljenje in obnavljanje. Maske z živim jogurtom lahko delajo čudeže.
Termofilne in mezofilne bakterije, ki živijo v tleh in kompostu, pomagajo reciklirati organske snovi in tla gnojijo za dobro rast rastlin. Izpuščeni metan se lahko uspešno uporablja za ogrevanje hiš in industrijskih objektov. S tako velikim obsegom koristi je majhna škoda, ki jo termofilne palice povzročajo živilski industriji, izravnana z izpostavljenostjo baktericidnim zdravilom in stalnim nadzorom opreme za proizvodnjo hrane.
Sklep
V tem članku smo podali osnovne koncepte tako velikega in malo preučenega razreda, kot so bakterije. Iz zgornjega materiala izhaja, da so termofilne bakteriježe danes jih človek široko uporablja za svoje dobro. A ta proces še zdaleč ni končan in čaka nas še veliko prijetnih in uporabnih odkritij.
