Какие микроскопические мицелиальные грибы являются вредителями в производстве мучных кондитерских

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Цель урока: усвоение учащимися знаний об использовании микроскопических грибов в пищевой, фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, при утилизации бытовых отходов, в качестве объекта биотехнологических исследований, направленных на оптимизацию существующих и создание новых производств.

Активизация познавательной деятельности

Восстановление в памяти изученного ранее материала.

– Какую тему мы изучаем? (Основы биотехнологии.)
– Что такое биотехнология? (Использование живых организмов и биологических процессов в производствах.)
– С какими объектами биотехнологии мы познакомились на предыдущих уроках? (С бактериями.)
– Как называется наука, изучающая грибы? (Микология.)

Изучение нового материала

Учитель формулирует основные задачи урока.

1. Дрожжи как наиболее изученный объект биотехнологических исследований

(выступление учащегося, сыгравшего в спектакле Дрожжевую клетку)

Дрожжи – сборная группа грибов, не имеющих типичного мицелия и существующих в виде отдельных почкующихся или делящихся клеток.
Известно около 500 видов дрожжей. Все дрожжи – гетеротрофы с окислительным (дыхание) или бродильным (брожение) типом обмена веществ. Дрожжи синтезируют белки, липиды, внеклеточные полисахариды, витамины группы В. Вызывают болезни: молочницу (криптококкоз, кандидоз) и другие микозы.
Использование человеком: пивоварение, виноделие, спиртовая промышленность, хлебопечение, микробиологическая промышленность (кормовой белок, ферменты), а также как объект исследований в биоэнергетике, радиобиологии, генетике.
Большинство из используемых человеком видов относятся к роду сахаромицеты (Saccharomyces) из класса аскомицетов (Ascomycota), которые активно сбраживают простые углеводы до этилового спирта. Спиртовое брожение впервые было подробно изучено Луи Пастером.

Схема окисления углеводов до этанола:

сахар ---> пируват ---> СO₂ + ацетальдегид ---> этанол.

Виноделие. На поверхности и внутри ягод живут разнообразные микроорганизмы, среди которых много дрожжей. Поэтому отжатый сок – сусло – начинает бродить без дополнительного добавления дрожжей. На этом основано кустарное виноделие.
Процессу брожения могут помешать прежде всего уксусно- и молочнокислые бактерии, нежелательные дрожжи, дрожжеподобные грибы. Чтобы исключить риск порчи виноматериала при промышленном производстве вина в виноградное сусло вводят заранее выращенные и активированные винные дрожжи. Применяемые расы дрожжей, чаще всего относящиеся к сахаромицетам, и ход процесса брожения определяют тип вина. Так, например, при изготовлении хереса используют специальные хересные дрожжи и бочки с вином не заполняют доверху (что недопустимо при изготовлении других вин).
Процессы, используемые в виноделии, подробно изучил Луи Пастер. Дрожжи сбраживают сахара, содержащиеся в виноградном соке (см. схему выше). Брожение продолжается до тех пор, пока дрожжи не израсходуют весь сахар. Дрожжи образуют спирт лишь в отсутствие кислорода или при его недостатке. Если кислорода много, дрожжи окисляют сахар полностью до углекислого газа и воды. Пока брожение протекает бурно, выделяющийся углекислый газ предохраняет поверхность сусла от взаимодействия с кислородом воздуха. Когда брожение прекращается, бочку с молодым вином надо запечатать. Если этого не сделать, уксуснокислые бактерии, используя кислород, превратят спирт в уксусную кислоту. Именно таким образом получают винный (или яблочный) уксус. На основании результатов своих исследований Пастер рекомендовал виноделам Франции соблюдать микробиологическую чистоту при приготовлении вина: тщательно мыть бочки и окуривать вино сернистым ангидридом.

Пивоварение. Пивоварение, как и винокурение, – традиционное производство во многих странах мира. Как правило, оно индустриализировано сильнее, чем виноделие, и дрожжевой компонент имеет здесь еще большее значение. Применяемые штаммы – специальные виды сахаромицетов. Сбраживающие ячменное сусло дрожжевые клетки за короткий срок доводят содержание в нем спирта до 3–5%. Чтобы замедлить слишком интенсивное размножение дрожжей и накопить продукты, придающие пиву его вкус (альдегиды, кетоны, многоатомные спирты), ферментацию проводят при низких температурах – 2–8 °С. В этих условиях дальнейшее окисление альдегидов и спиртов почти не происходит.
Многие пивоварни и сейчас оснащены открытыми бродильными чанами, и лишь крупные заводы имеют гepмeтичные емкости. Крупные дрожжевые клетки в готовом пиве отмирают и оседают, небольшая их доля остается во взвеси, и продолжающееся брожение пива в емкостях для хранения обуславливает насыщение его углекислым газом.

2. Пенициллы

3. Аспергиллы

4. Хищные и паразитические грибы в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур

Хищные грибы – наиболее специализированные представители царства грибов. К ним относятся, например, представители родов Stylopage и Arthrobotris из порядка гифомицетов. Одним из первых изучением хищных грибов занимался И.И. Мечников. В процессе эволюции у хищных грибов развился целый ряд приспособлений для захвата мелких животных, которых они используют в пищу. По механизму действия эти приспособления могут быть трех типов: в виде липких сетей гифов, маленьких головок или петель гифов. Хищные грибы способны поймать и использовать в пищу нематод, коловраток, простейших или мелких насекомых.
Хищные грибы обитают в почве, где их мицелий развивается на растительных остатках и других органических субстратах, но часть питания они получают из тканей своих жертв. Тело жертвы является для них, как и для хищных животных, только пищей, а не средой обитания, как для паразитов. Захват жертвы хищником (в данном случае грибом) представляет собой единичный акт, а не процесс совместного существования, как при паразитизме.
Артроботрис – первый описанный в литературе хищный гриб. Жертвы гриба – обычные сапрозойные нематоды или свободноживущие личинки нематод, патогенные для растений, животных и человека. Реже грибы ловят амеб или других мелких корненожек, а некоторые – мелких насекомых, причем могут удерживать животных, значительно превосходящих их по размерам.
Активное улавливание хищными грибами нематод, способность их существовать в почве, возможность выращивания в культуре в больших количествах давно привлекали внимание исследователей к этим грибам как к возможным средствам в биологической борьбе с нематодами. Однако обнадеживающие результаты, полученные при проведении испытаний в теплицах, при более широкой апробации не подтвердились. Причина мoжeт крыться в недостаточном знании экологии хищных грибов, что не позволило предвидеть их поведение в почве и регулировать его.
Род септобазидиум насчитывает более 180 видов. Эти грибы растут на живых растениях, пораженных щитовкой. Их плодовые тела – широкораспростертые, пленчатые, – встречаются на ветвях и листьях растений, а под ними всегда можно найти щитовок, на которых гриб паразитирует, хотя некторые насекомые остаются непораженными.
Первые описания септобазидиума относятся к концу XVIII в. Но лишь в 1907 г. Генел и Литшауер обнаружили, что эти грибы всегда связаны со щитовками. Дальнейшие исследования показали, что гриб и насекомое связаны между собой сложными мутуалистическими отношениями. Особенности биологии этого рода были подробно изучены американским микологом Коучем на септобазидиуме Бурта (Septobasidium burtii).
Под защищающей пленкой гриба, в его сложном лабиринте, живут щитовки. Некоторые из них остаются здоровыми на протяжении всей жизни, другие заражаются грибом. Здоровые и зараженные насекомые хорошо различаются: больные меньше, у них отсутствует восковой щит и они никогда не размножаются. В мае наблюдается наиболее обильное спороношение гриба. В это же время от перезимовавших самок рождаются личинки щитовок первого поколения. Одни личинки остаются жить под грибом, где они родились, другие передвигаются в соседнюю колонию, а третьи выбирают себе место на коре, где нет гриба.
Именно эти личинки и обеспечивают размножение гриба, т.к., перемещаясь по растению, они уносят на себе споры гриба, которые в дальнейшем прорастают в полость тела насекомого. Через некоторое время гифы гриба образуют над телом насекомого покрывало. Для дальнейшего роста гриба необходимо, чтобы под ним нашли убежище новые личинки, зараженные спорами. Гриб привлекает их запахом, на который ползут насекомые (положительный хемотаксис). Пораженные грибом насекомые живут дольше, чем не пораженные. Таким образом, распространение и рост септобазидиума зависят исключительно от щитовок, но совместная жизнь выгодна и насекомому. Здоровые щитовки никогда не заражаются гифами гриба и находят под ним защиту от неблагоприятных климатических условий, а также от своих врагов – птиц и перепончатокрылых насекомых-паразитов.
Попытки использовать септобазидиум и другие хищные грибы для борьбы с вредителями иногда увенчивались успехом. Значительные трудности в расширенном использовании этого способа обусловлены особенностями роста патогена. Лишь в некоторых случаях удается получить достаточное количество хищных грибов для заражения популяции вредителей, т.к. для размножения грибов, как правило, требуется вначале массово размножить насекомых-вредителей.

5. Рециклизация – утилизация мусора

В мире ежегодно образуется огромное количество бытового мусора и отходов сельского и лесного хозяйства. Древесина и солома, а также бумажные отходы, которые составляют почти половину мусора, состоят из трех главных компонентов:

Избавляться от отходов следует, с одной стороны, как можно меньше загрязняя окружающую среду, а с другой – извлекая из них как можно больше энергии и углерода органических соединений. В настоящее же время отходы чаще всего сжигают или захоранивают необработанными, не получая в последнем случае даже тепловой энергии.

Однако возможны альтернативные подходы на основе использования грибов в сочетании с другими микроорганизмами. Один из путей рециклизации – разведение на древесных отходах съедобных грибов и кормовых дрожжей, но в общей сложности так перерабатывается не более 2% органических отходов.

Для разложения целлюлозы и лигнина предпочтительнее использовать именно грибы, т.к. активности содержащихся в них ферментов – целлюлаз и лигниназ – выше, чем у ферментов бактерий, особенно в кислой среде, которая свойственна древесным отходам (бактерии предпочитают слабощелочную среду).

В связи с тем, что мицелиальные грибы могут развиваться на сырье, питательных средах, стенах и потолках помещений, они легко попадают в готовую продукцию. В процессе роста грибы разрушают органические вещества клеток дрожжей и используют их для построения собственного тела. Развиваясь на поверхности прессованных дрожжей, образуют пушистый налет белого, зеленоватого или черного цвета. При этом дрожжи приобретают затхлый запах и становятся непригодными для использования в хлебопечении. Кроме того, они могут содержать ядовитые вещества, так как многие плесневые грибы образуют микотоксины. В настоящее время известно свыше 100 микотоксинов, среди которых опасными для человека являются афлатоксин, рубратоксин, охратоксин, патулин, фузариогенин и другие.

6. Пути попадания посторонних микроорганизмов в дрожжевое производство

6.1. Микрофлора мелассы

Основное сырье дрожжевого производства – меласса – является отходом сахарного производства. Поэтому меласса может быть обсеменена как бактериями-вредителями сахарного производства, так и почвенными микроорганизмами. Из-за большой концентрации сахара (около 45–50 %) микроорганизмы в мелассе находятся в состоянии, близком к анабиозу. Однако при разбавлении она может являться средой, благоприятной для развития многих бактерий и дрожжей. Качественный и количественный состав микрофлоры мелассы в основном зависит от технологических особенностей сахарного производства, способов ее транспортировки и условий хранения.

Наиболее распространенными микроорганизмами, встречающимися в мелассе, являются споровые бактерии группы mesentericus-subtilis. Нередко обнаруживаются B. megaterium, B. mycoides, В. circulans, а также не образующие споры бактерии: лактобациллы, лейконосток, реже – бактерии кишечной группы. Дрожжи встречаются в мелассе в незначительном количестве. Нередко в мелассе обнаруживаются в небольшом количестве плесневые грибы.

Между количеством микроорганизмов одного вида и качеством мелассы имеется определенная взаимосвязь: в мелассе, обсеменен-ной незначительно, обычно нет численного преобладания отдельных видов микроорганизмов, а в сильно обсемененной – преобладают один или два вида. Последнее свидетельствует о том, что в мелассе получили развитие те микроорганизмы, для которых создались наиболее благоприятные условия. В связи с этим при оценке мелассы целесообразно учитывать как количество, так и видовой состав присутствующих в ней микроорганизмов. Можно считать удовлетворительной такую мелассу, количество микроорганизмов в которой не превышает 2000 клеток в 1 г без преобладания отдельных видов. В посредственной мелассе содержание микрофлоры небольшое, но преобладают отдельные виды. В плохой мелассе количество микроорганизмов превышает 10000 клеток в 1 г также с преобладанием отдельных видов.

6.2. Микрофлора солей

Микрофлора солей, используемых в производстве хлебопекар-ных дрожжей в качестве источников азота, фосфора, калия, магния, представлена в основном широко распространенными в природе споровыми аэробами. В связи с тем, что соли являются неблагоприятной средой обитания, в них обнаруживаются в небольшом количестве наиболее выносливые споровые бактерии: B. mesentericus, B.subtilis, B. mycoides, B.circulans и др.

Вложение	Размер
Изучение возможности использования плесневых грибов как источника пищевого белка	605.16 КБ

Предварительный просмотр:

Больше-Ломовисский филиал МБОУ Пичаевской СОШ

Пичаевского района Тамбовской области

Изучение возможности использования плесневых грибов как источника пищевого белка

Захарова Кристина Игоревна,

ученица 8 класса

Перова Елена Тимофеевна,

учитель биологии и географии

Село Большой Ломовис, 2013

Введение…………………………………………………………………с.3
Биология плесневых грибов……………………………………………с.3
Микромицеты в производстве продуктов

Фузариум вененатум как источник пищевого белка………………….с.5
Технология получения белка из плесневых грибов…………………..с.6
Безопасность продуктов из плесневых грибов………………………..с.7
Психологические барьеры перехода на новую пищу…………………с.7
Выводы…………………………………………………………………..с.8
Заключение………………………………………………………………с.8
Используемые ресурсы………….………………………………………с .9
Приложения……………………………………………………………..с.10

Проблема исследования. Люди хотят больше получать продуктов питания, затрачивая меньше средств и времени.

Объект исследования - плесневые грибы.

Предметом исследования является определение возможности получения пищевого белка из плесневых грибов.

Цель: изучение плесневых грибов как источников пищи.

1.изучить литературу по данной проблеме;

2. выявить пищевую ценность плесневых грибов;

3. изучить технологии получения пищевого белка из плесневых грибов.

Гипотеза. Из плесневых грибов возможно получение пищевых белков для решения продовольственной проблемы человечества.

Плесень размножается невероятно быстро. В обыкновенной хлебной плесени можно различить маленькие чёрные точки – спорангии, в которых образуются споры. В одном спорангии содержится до 50000 спор, каждая из которых способна воспроизвести сотни миллионов новых спор всего за несколько дней! А если условия благоприятные, плесень быстро появится на книге, обуви или на упавшем дереве в лесу.

Микромицеты в производстве продуктов растительного происхождения

Мицелий микроскопических грибов уже давно используется в питании человека. В пище жителей Юго-Восточной Азии, стран Востока в рационе доминируют крахмал, другие углеводы и не хватает белка. Для обогащения крахмалосодержащих продуктов белками и придания им вкуса мяса в этих странах с древних времен на растительных продуктах выращивают специально подобранные и естественным путем селекционированные виды плесневых грибов. На основе соевых бобов на Востоке вырабатывают множество традиционных пищевых продуктов, их особый вкус определяется деятельностью микроорганизмов. Это, главным образом, грибы, в частности представители рода Aspergillus.

Характерным элементом восточной кухни является продукт под общим названием темпе (или темпех) (Приложение 1) . В Индонезии темпе представляет собой плотную лепешку, изготовленную из соевых бобов, арахиса или кокосовых орехов. Арахисовые или соевые лепешки употребляют в пищу обросшими плесневыми грибами рода Rhizopus. Арахисовое темпе содержит до 50 % белковых веществ и по вкусу напоминает мясные изделия. Производство темпе занимает 2-3 дня. Сначала соевые бобы на 12 часов погружают в воду и лущат. Затем их кипятят в течение получаса, чтобы разрушить ингибиторы трипсина (протеолитического фермента) желудочного сока и гормона роста (эти два ингибитора делают сырые соевые бобы несъедобными для человека). После этого бобы несколько раз промывают и высушивают. Затем производят посев спорами плесневого гриба Rhizopus oligosporus. Традиционно посев производят остатками от предыдущей порции темпе. Брожение продолжается 36-38 часов при температуре 31 ºС. В процессе брожения в продукте возрастает содержание белка и свободных аминокислот, рН возрастает с 5,0 до 7,6. Продукт естественным образом обогащается витаминами: В 2 , В 12 , РР. В итоге получается светло-коричневая лепешка, состоящая из бобового пюре и мицелия микроскопического гриба. Данный продукт, в отличие от исходного сырья (соевых бобов), является высокопитательным и легкоусваиваемым. Темпе употребляют в пищу непосредственно после изготовления или после обжарки в кокосовом масле.

Японская кухня славится продуктом под названием нате или мисо (Приложение 2). Его получают из обросших плесневым грибом Aspergillus orizae соевых бобов. Продукт имеет характерный острый вкус. В Китае аналогичным способом изготовляют сырообразный деликатес суфу (красный творог) (Приложение 3 ), используя для этого соевые бобы и некоторые виды плесневых грибов рода Mucor. Еще один китайский продукт – ангкак (Приложение 4 ), при приготовлении которого рис засевается плесневым грибом Monascus purpureus с целью улучшения вкуса продукта, а также для того, чтобы придать ему красный цвет.

С помощью плесени получают много сортов сыра во всём мире (Приложение 5 ).

4. Фузариум вененатум как источник пищевого белка

5. Технология получения белка из плесневых грибов

6. Безопасность продуктов из плесневых грибов

7. Психологические барьеры перехода на новую пищу

При переходе на новую пищу нужно преодолеть и психологический барьер. Очень важно, как представить новый продукт, включая упаковку и рекламу. Запах, цвет, вкус и консистенция должны быть тщательно спланированы. Первоначально было решено рекламировать кворн в качестве заменителя мяса. Его легко можно было соединить в волокна, прекрасно имитирующие структуру мяса, и ароматизировать, придав вкус курицы или даже говядины. Мы, как потребители, конечно, можем говорить, что никогда не будем есть такую пищу. Но это лишь сотрясение воздуха. Нас никто об этом не спросит. Вспомним, как всё начиналось с соей. Мы ели колбасы и сосиски, удивляясь, почему они становятся всё хуже и хуже. А потом выяснилось, что уже несколько лет их делают из сои. Точно так же мы сначала ели трансгенные продукты и только потом узнали, из чего они сделаны. Чтобы усилить привлекательность для потребителя нового продукта, в него добавляют усилители вкуса, получаемые тоже с помощью грибов. Вещества, усиливающие оттенки вкуса, содержатся в природных пищевых продуктах. Главным усилителем вкуса считается натриевая соль глутаминовой кислоты (глутамат натрия): ее можно получать при помощи Micrococcus glutamicus.

Расщепляя с помощью фермента нуклеазы микроскопического гриба Penicillium citrinum нуклеиновые кислоты, в промышленном масштабе получают вещества, которые находят применение как усилители вкуса.

Население Земли растёт. Производство продуктов питания традиционными способами не успевает за потреблением. Выращивание пищевого белка с помощью плесневых грибов может решить эту проблему. Необходимо обеспечить экологическую безопасность этой продукции и преодолеть психологический барьер. Наша гипотеза подтвердилась.

Пища - источник конструкционного материала и энергии для любого организма. Для большинства людей поедание пищи, кроме того, является одним из главных источников наслаждения и простым способом снять стресс. Считается, что белки важнейшая конструкционная часть пищи. Ценными считаются животные белки, так как они содержат незаменимые аминокислоты: триптофан, метионин, и лизин. Считается что в идеальном белке эти аминокислоты - должны быть в белке в соотношении 1:3:3. Именно в таком соотношении эти аминокислоты содержатся в животном белке. Идеальный набор пищевых веществ, в принципе, должен иметь очень небольшой объем, он должен быть безвкусным, или даже иметь не очень приятный вкус, чтобы человек не стремился переедать. Такая пища может быть продуктом микробиологической переработки растительной органики. Большинство потребителей идеальную малообъемную и безвкусную пищу не примут. При проектировании производства реальной пищи надо исходить из того, что вкусовые привычки людей нужно уважать. Пища должна быть вкусной. То есть белки, углеводы и витамины, полученные любыми способами, должны, в принципе, использоваться как основа пищи. Объем же пищи и ее вкусовые свойства должны определятся специальными наполнителями и ароматизаторами. Вполне возможно производство любых пищевых продуктов в заводских условиях из любого природного растительного сырья. Это может быть более эффективным, чем использование любой продукции сельского хозяйства.
Технология получения из растительного сырья углеводов и жиров хорошо известна, но из растительной биомассы можно получить большое количество белка. Наиболее просто получать белки с помощью грибов. Клетки грибов дают огромный выход грибной белковой биомассы, если их поместить в простую питательную среду. Белок большинства грибов имеет грибной запах и привкус. Но белок, например, обычной плесени имеет мясной вкус и запах. Грибы так же можно изменить методами генной инженерии, тогда белок будет иметь строго заданные свойства. Оформив белки, жиры и углеводы, полученные промышленным способом, в привычные формы продуктов с помощью наполнителей и ароматизаторов получим пищу будущего.

Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника: в 2-х т. Т1: Пер. с англ. – М: Мир, 1990. – 348с.

Читайте также: