Příroda je vše tak harmonicky uspořádáno, že v tomto světě má každý své místo a zabývá se funkcemi, které jsou mu přiděleny, ať už je to koruna přírody - neuvěřitelně složitý člověk nebo ten nejmikroskopičtější organismus. Každý hraje svou roli, aby byl náš svět lepším místem. To se týká i různých bakterií, které podle velkého plánu stvořitele světa přinášejí lidem nejen užitek, ale i jistou škodu. Zvažte, co jsou termofilní bakterie mléčného kvašení a jaké je jejich místo v našem životě. Jsou dobré nebo špatné?
Vlastnosti a esence
Na naší planetě žije celá armáda různých mikroorganismů, oku neviditelných, ale velmi aktivních a ne vždy užitečných. Jednou z takových prospěšných mikroformací je termofilní bakterie. Bakterie žije v horkých pramenech a množí se při poměrně vysokých teplotách – nad 45 stupňů. Celé kolonie těchto mikroorganismů byly identifikovány v různých geotermálních zónách naší planety,jako jsou vody horkých přírodních pramenů. Termofilní bakterie přežívají díky přítomnosti speciálních enzymů, které mohou fungovat při vysokých teplotách. Pro ně je nejpříznivější teplotní režim koridor 50-65 stupňů. Za takových podmínek se mohou bakterie cítit pohodlně a volně se množit.
Mnoho lidí by chtělo vědět, při jaké teplotě umírají termofilní bakterie, aby bylo možné kontrolovat jejich počet. V tomto ohledu bych rád poznamenal, že vědcům se zatím nepodařilo získat o tom přesné údaje. V současné fázi vývoje vědy je známo pouze to, že maximální teplotní indikátor pro termofily je 68-75 stupňů. To však neznamená, že při takovém zahřívání bakterie umírají - odchylka od optimálního režimu činí jejich život méně pohodlným a intenzivním, zpomaluje růst buněk a snižuje rychlost metabolických procesů.
Je možné zabít bakterie? Co je ovlivňuje?
Aby termofilní bakterie zemřely, je potřeba mnohem větší překročení horní hranice. Dnes se vědcům podařilo prokázat, že nejvyšší známá teplota, při které mohou tyto mikroorganismy žít, je 122 stupňů Celsia. V laboratorních podmínkách není možné vytvořit vyšší ohřev. Proto zatím není možné určit, při jaké teplotě teplomilné bakterie zemřou. Je známo pouze to, že prudké kolísání teploty má velmi škodlivý vliv na život bakterií: vývoj kultury se může zastavit, alezemře je otázka.
Odrůdy a jejich popis
Posuzujeme-li teplotní preference mikroorganismů, lze je rozdělit do tří hlavních skupin: psychrofilní, mezofilní a ve skutečnosti termofilní. Všechny jsou závislé na teple, ale liší se teplotními režimy.
Psychrofilní bakterie jsou tedy nejméně závislé na teplotě a preferují teplotní rozsah od nuly do +10 stupňů. Toto je pro ně optimální vývojový koridor, ale mohou se rozmnožovat jak při -5 stupních, tak při +15.
Další - mezofilní termofilní bakterie, jejichž komfortní zóna se nachází mezi 30 a 40 stupni Celsia. Bakterie mohou dobře růst a množit se, když teplota klesne na 10 stupňů nebo stoupne na 50 stupňů. Optimální úroveň pro růst těchto organismů je 37 stupňů.
A konečně termofilní bakterie – jejich aktivní růst je pozorován, když teplota přesáhne 50 stupňů. Jejich hlavním rozlišovacím znakem je zrychlená rychlost metabolismu. Podle nedávných studií bylo zjištěno, že vlivem teploty dochází k významným změnám bílkovin a lipidů, které hrají hlavní roli ve všech životních procesech.
Podskupiny teplomilných
Názorným příkladem jsou příklady termofilních bakterií, které se také dělí do několika nezávislých podskupin:
- Extrémní termofilové s optimální teplotou 80 stupňů s minimem 60 a maximem 105 stupňů.
- Stenothermophiles, neboli fakultativní, s rozsahem 55-65 stupňů, ale vykazují schopnost reprodukce, i když teplota klesne na 20 stupňů. Nejvyšší schopnost růstu je pozorována při 20-40 stupních.
- Eurytermofilové preferují 37-48 stupňů. Zvláštností obligátních termofilů je, že neztrácejí schopnost růstu ani při 70 stupních, ale nerostou pod 40 stupňů.
- Termotolerantní s optimálním ukazatelem ne vyšším než 48 stupňů, minimální teplota, při které mohou růst, je 10 stupňů a maximum je 55-60. Liší se od mezofilů při stejných optimálních teplotách v tom, že jak se práh teploty zvyšuje, bakterie dále rostou.
Anaerobní termofilové
Schopnost rychlého růstu teplomilných organismů jim dává vynikající příležitost k využití v různých oblastech života – v průmyslu či zemědělství, dokonce i na úrovni domácností. Mezofilní a termofilní bakterie mléčného kvašení přitom mají podobné metody izolace. Rozdíl je pozorován pouze v růstových teplotách. Aby se stanovila přesná optimální úroveň teploty, musí být kultura pasivována po dobu jednoho nebo dvou měsíců, jinými slovy, znovu naseta v určitém teplotním rozsahu.
V přírodě je mnoho druhů termofilních bakterií rozšířeno a žije v různých podmínkách. Milují teplo a cítí se velmi příjemně v lidském žaludku, a také je lze nalézt ve zvířatech, rostlinách, půdě, vodě a různých dalších prostředích,poskytuje příznivé podmínky pro rozvoj. Některé bakterie potřebují ke svému růstu vzduch, jiné nepotřebují kyslík vůbec. Podle tohoto znaku závislosti na kyslíku se teplomilné organismy dělí na aerobní a anaerobní.
Anaerobní zahrnuje několik samostatných skupin:
- Máselná - při fermentaci produkují kyselinu máselnou, živí se cukrem, pektiny, dextriny a produkují kyseliny - octovou a máselnou, dále vodík a oxid uhličitý. Z užitných vlastností lze rozlišit výrobu acetonu, ethylalkoholu, butylalkoholu a isopropylalkoholu. Nachází se v termofilních a mezofilních formách.
- Celulóza žije v říčním kalu, kompostu, rostlinných zbytcích. Tyto termofilní kompostové bakterie jsou ideální a široce používané v zemědělství. Být v půdě nebo humusu, tyto bakterie získávají aktivitu při 60-65 stupních. Existuje také mezofilní forma - Omelyanského hůl. Tyto bakterie za pomoci speciálního enzymu rozkládají celulózu, uvolňují oxid uhličitý, vodík, etylalkohol, řadu kyselin - mravenčí, octovou, fumarovou, mléčnou a další organické kyseliny.
- Metanotvorné žijí na stejném místě jako celulóza a tam se pěstují. V této skupině jsou nejvíce studovanými druhy metanobacterium a metanobacillus. Nejsou schopny sporulace a jejich užitečnost spočívá ve schopnosti produkovat antibiotika, vitamíny, enzymy, využívat odpadní vodu a domovní odpad jako potraviny.
- Odsiřovače se nejčastěji vyskytují vedlecelulózy a žijí z redukce síranů. Mají oválné výtrusy, které jsou umístěny blíže k jednomu z konců bacila - terminálu nebo subterminálu.
- Kyselina mléčná – zvláštní velká skupina bakterií, které žijí v mléce. Tyto termofilní bakterie mléčného kvašení mohou být pro člověka prospěšné i velmi škodlivé. Některé jejich druhy dokážou syntetizovat speciální aromatické látky. Právě oni po vystavení mléku dodávají tvarohu nebo smetaně příjemnou chuť a vůni. Takové termofilní bakterie mléčného kvašení jsou fakultativně anaerobní, proto se mohou optimálně množit v nepřítomnosti kyslíku nebo v prostředí, kde je jeho velký deficit.
Kyselina mléčná
Bakterie mléčného kvašení se dělí na koky a tyčinky. První z nich se skládají z několika buněk spojených v řetězci - streptokoky a mají homo- a heterogenní fermentaci. Homofermentativní streptokoky fermentují cukr, který se nachází v mléce, za vzniku živého jogurtu. Heteroenzymaticky paralelně také vylučují takové aromatické látky, jako je diacetin a cytoin. Jejich buňky jsou kulatého nebo oválného tvaru, dobře se barví podle Grama a netvoří spory a tobolky. Jsou aerotolerantní a mohou existovat v přítomnosti vzduchu. Chybí jim však schopnost provádět aerobní dýchání a raději pokračují ve svém obvyklém procesu mléčné fermentace. Aby mohli jíst, potřebují spoustu vitamínů, bílkovin, organických kyselin. v mlécebakterie způsobují jeho koagulaci, tvorbu husté, rovnoměrné sraženiny s malým množstvím séra. Právě díky streptokokům mléčného kvašení produkujícím aroma se v sýru objevují svůdné bublinky s charakteristickým zápachem a nízkou schopností tvořit kyseliny. Koky jsou vysoce odolné vůči alkoholu a vyžadují vysokou kyselost.
Tyčinky s kyselinou mléčnou
Tyčinky kyseliny mléčné – jinak se jim říká laktobacily – mohou být buď jednotlivé, nebo párové. Nejčastěji se používají acidofilní laktobacily, zejména bulharská tyčinka, která je součástí startovacích kultur a umožňuje vyrábět chutný a zdravý jogurt. I v mlékárenském průmyslu jsou streptobakterie a beta bakterie oblíbené. Tyto organismy jsou zcela nehybné a netvoří spory ani tobolky, dobře se barví Gramem.
Termofilové kyseliny mléčné jsou fakultativní anaeroby. Mohou se stát monoenzymatické, s vysokou rychlostí tvorby kyselin, nebo hereroenzymatické se schopností paralelně zpracovávat fruktózu, což má za následek vznik hexahydrického alkoholu mannitolu, acetátů, laktátů a oxidu uhličitého. Proteiny jsou dosti slabě zpracovávány, proto pro svůj růst vyžadují přítomnost aminokyselin v prostředí. Některé tyčinky mají schopnost produkovat katalázu, enzym, který štěpí peroxid vodíku nebo acetaldehyd, který sýru dodává chuť a vůni.
Žáruvzdorné tyčinky proti kyselině mléčné mohou přežít v mléce při pasterizaci při teplotě 85-90 stupňů. Jsou velmi odolné vůči dezinfekčním prostředkům a způsobují tak značné škody potravinářským podnikům. Jsou to antagonisté Escherichia coli. Nachází se v zakysaném nebo nízkopasterizovaném mléce.
Termofilové, kteří nemohou dýchat bez kyslíku
Aerobní termofilové, kteří nemohou dýchat bez kyslíku, se také dělí do dvou samostatných skupin:
- Extrémní termofilní - gramnegativní tyčinky, které se nemohou pohybovat, související s obligátními bakteriemi, k jejichž růstu dochází při optimální teplotě 70 stupňů. Jak teplota stoupá, tyčinky se mění na tenké nitě. Žijte hromadně v horkých vodních pramenech a blízké půdě.
- Sporotvorné formy jsou podobné mezofilním. Žijte a rozšiřujte se v dobře prokypřené půdě nebo provzdušněné vodě.
Po zvážení všech těchto typů mikroorganismů je třeba poznamenat, že výskyt termofilních bakterií je jejich aromorfózou do biotopu. Stejně jako jiné živé organismy se i bakterie dokážou v průběhu svého vývoje dokonale přizpůsobit změnám podmínek prostředí. Zároveň výrazně zvyšují úroveň své organizace a získávají nové schopnosti.
Výhody a škody
Jaké jsou škody a přínosy termofilních bakterií? Tyčinky mléčného kvašení používané v potravinářském průmyslu přinášejí člověku nepochybné výhody. Jako součást různých startovacích kultur produkují chutné aužitečné produkty kyseliny mléčné, které mají velmi pozitivní vliv na všechny systémy lidského těla, pomáhají regulovat metabolické procesy, normalizují trávicí trakt a všemi možnými způsoby pomáhají chránit tělo před různými hnilobnými bakteriemi a současně jej čistí od nahromaděných toxinů a toxinů. Kromě zlepšení složení mikroflóry termofilní bakterie zklidňují nervový systém, potlačují působení antibiotik a zvyšují imunitu.
Kromě potravinářského průmyslu se tento typ bakterií poměrně široce používá ve farmakologické a kosmetické oblasti. Na jejich základě se vyrábí různá probiotika a také kosmetika, která dodává pokožce péči, pružnost a používá se také k jejímu bělení a obnově. Masky z živého jogurtu dokážou zázraky.
Termofilní a mezofilní bakterie, které žijí v půdě a kompostu, pomáhají recyklovat organickou hmotu a hnojit půdu pro dobrý růst rostlin. Emitovaný metan lze s úspěchem využít pro vytápění rodinných domů a průmyslových objektů. S tak obrovským rozsahem přínosů je malá škoda, kterou termofilní tyčinky způsobují potravinářskému průmyslu, vyrovnána vystavením baktericidním lékům a neustálým sledováním zařízení na výrobu potravin.
Závěr
V tomto článku jsme uvedli základní pojmy tak velké a málo prozkoumané třídy, jako jsou bakterie. Z výše uvedeného materiálu vyplývá, že teplomilné bakteriejiž dnes jsou člověkem hojně využívány pro své vlastní dobro. Tento proces ale ještě zdaleka nekončí a čeká nás mnoho dalších příjemných a užitečných objevů.
