2. microorganisme - note de curs

Microbiologie general, IPA - CEPA II Note de curs

1

2. CARACTERIZAREA PRINCIPALELOR GRUPE DEMICROORGANISME CU IMPORTAN N INDUSTRIA ALIMENTAR

2.1. DROJDII (LEVURI)

Drojdiile reprezint un grup taxonomic complex i heterogen de microorganime monocelulare de tip eucariot care se nmulesc prin nmugurire (mitoz), ca form general de reproducere i n mod particular, prin ascospori formai pe cale asexuat i sexuat (n urma proceselor de conjugare ntre celule).

Importan i rolAvnd drept caracteristic principal capacitatea de a produce fermentarea glucidelor

simple n anaerobioz, cu formare de alcool etilic i dioxid de carbon, drojdiile fermentative sunt utilizate industrial n biotehnologii alimentare la fabricarea spirtului de fermentaie, a vinului, a berii i pinii. Drojdiile au o compoziie chimic valoroas i dup cultivare n condiii de aerare i prelucrare sunt utilizate ca surs de proteine n alimentaia uman (cu denumirea da SCP single cell protein proteine din monocelulare) sau n alimentaia animalelor, deoarece, pe lng 45-55% protein brut s.u., aduc n raie aminoacizi i vitamine ale grupului B.

n microbiologia industrial din biomasa de drojdie se obin: plasmolizate, autolizate, folosite ca aditivi alimentari sau pentru mbogirea n substane azotate a mediilor de cultur destinate fermentaiilor. Cu ajutorul drojdiilor se pot obine avantajos. n condiii industriale, vitaminele hidrosolubile (B1, B2, PP, ergosterol), enzime (-fructofuranozidaza i -galactozidaza), iar prin metode de inginerie genetic, din mutani ai speciei Saccharomyces cerevisiae, s-a obinut interferonul substan cu efect antiviral i citostatic.

Rspndire n naturDrojdiile au o larg rspndire n mediul ambiant, fiind ntlnite n toate habitatele

naturale: sol, ape, aer, plante, animale. n sol, celulele de drojdie se ntlnesc n straturile superficiale, pn la adncimi de

aproximativ 30 cm, n concentraii de 102-2x105 g-1. Cantitatea crete n solurile viilor i grdinilor, ca urmare a mbogirii solului n substane nutritive furnizate de fructele care cad la sol i sufer lent putrezirea. Din sol, prin aciunea unor factori fizici, mecanici i biologici, microorganismele ajung temporar n aer i se rspndesc la distane mari; din sol i aer drojdiile pot ajunge n ape, unele specii fiind ntlnite chiar la adncimi de 4000 m. n mod permanent, drojdiile se afl n microbiota epifit a plantelor(flori, fructe, frunze, rdcini).

Rspndirea drojdiilor este favorizat de insecte, care, o dat cu nectarul/sucul, preiau i celule de drojdii care pot hiberna n tractul digestiv al insectelor. n organismul animal, drojdiile sunt prezente n biocenoza intestinal i se elimin pe ci naturale prin produsele de dejecie; n cantitpi mai reduse se ntlnesc n cavitatea bucal i pe piele.

Un grup restrns de drojdii sunt patogene (Candida albicans, Cryptococcus neoformans) i dau mbolnviri la om i la animale.

Caractere morfologiceCelula de drojdie are n mod obinuit form sferic, oval sau cilindric, cu

dimensiuni medii de la 4-14 m. Unele tulpini sunt monomorfe, deci prezint n cultura pur celule de un singur tip morfologic, iar altele sunt dimorfe sau polimorfe.

Forma i dimensiunea celulelor este un caracter de gen i specie, dar acestea pot fi influenate de starea fiziologic i de condiiile de cultivare. Dintre formele caracteristice unor genuri, cu importan n industria alimentar, se menioneaz:

- forma oval (elipsoidal) specific drojdiilor fermentative ce aparin genului Saccharomyces;- forma sferic predomin la drojdii din genul Torulopsis;- forma apiculat (de lmie), ntlnit la genurile Kloeckera i Hanseniaspora;- forma cilindric (alungit), specific drojdiilor din genul Candida i genul Pichia;- forma de sticl, specific drojdiilor din genul Saccharomyces.

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteDA

TESTSticky Notesi definitia de deasupra


2

Structura celulei de drojdieCelula eucariot de drojdie se deosebete puin de celula animal; de celula vegetal se

difereniaz prin absena cloroplastelor i a nveliului celulozic. Unele structuri subcelulare se pot vizualiza cu ajutorul microscopului fotonic (nucleu, mitocondrii, vacuole, perete celular, citozol), n timp ce ultrastructurile (membrana citoplasmatic, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi .a.) au putut fi observate doar cu microscopul electronic - x 20 000 (fig. 2.1.). Cunoaterea organizrii arhitecturale complexe a celulei de drojdie este util pentru nelegerea potenialului funcional al diferitelor componente.

Fig. 2.1. Organizarea intern a celulei de drojdie:cm cicatrice mugural; G corp Golgi; Lz lizozomi; Mt mitocondrie; N nucleu; n nucleol; Pc perete celular; Pl plasmalem; RE reticul endoplasmic; V vacuol.

nveliurile celulare sunt reprezentate de peretele celular i plasmalem, care limiteaz celula i intervin n toate procesele biologice fundamentale ce se desfoar la nivel celular.

Peretele celular are o grosime de aproximativ 250 nm i poate s reprezinte o pondere de 5-15 % din biomasa uscat de drojdie. Din punct de vedere structural, peretele celular are aspect laminar i este alctuit din 2-3 straturi.

Stratul extern are o suprafa rugoas i n anumite zone prezint aa-numite cicatrice mugurale, locul de desprindere a celulelor rezultate prin nmugurire. n componena stratului extern predomin mananul cuplat prin legturi covalente i radicali fosfat din molecule de proterine, formnd complexe macromoleculare.

Stratul intern are o suprafa ornamentat cu riduri proeminente, formate din fibre constituite din molecule liniare de glucan, care formeaz complexe cu proteine i asigur rigiditatea sau elasticitatea peretelui celular.

La nivelul peretelui celular sunt localizate i enzime (invertaza, fosfataza, endoglucanaze, permeaze) implicate n biosinteza compuilor peretelui celular i n procesele de transfer al substanelor. Peretele celular are rol esenial n asigurarea formei celulei i de pretecie fa de factorii mediului ambiant. n cooperare cu plasmalema particip la creterea i reproducerea celular, n biosintez i catabolism. Prin ndeprtarea peretelui celular, prin metode enzimatice, se obin protoplati folosii n ingineria genetic pentru obinerea prin fuziune a hibrizilor cu importan practic. Prin amplasarea protoplatilor pe mediu nutritiv, n timp de 8-12 ore, are loc regenerarea peretelui celular.

Plasmalema (membrana citoplasmatic) reprezint un strat lamelar cu o grosime de circa 8-9 nm, care delimiteaz protoplastul la exterior. Plasmalema este o structur de natur lipoproteic n care lipidele (fosfolipide, steroli, acizi grai nesaturai) reprezint 23-30%, iar proteinele (glicoproteine) 30-33% din masa nativ a membranei. Plasmalema este sediul complexelor multienzimatice cu rol n biodinteza poliglucidelor din peretele celular (glucansintetaze i chitinsintetaze), n glicoliz, fosforilare oxidativ (oxidoreductaze, citocromi, reductaze), n principalele ci metabolice ale celulei vii.

TESTSticky NoteDA


3

Plasmalema este o structur dinamic n care se realizeaz importante funcii ale celulei vii. n primul rnd este o barier osmotic, cu permeabilitate selectiv ce regleaz transferul de substane nutritive necesare n celul pentru a fi metabolizate, precum i eliminarea de catabolii, iar prin sistemele enzimatice, active la acest nivel, intervine n reglarea procesului de cretere i nmulire.

Citoplasma (citosolul) reprezint o materie fundamental a celulei vii n care sunt nglobate organitele subcelulare specifice. Citosolul este un sistem coloidal cu un coninut de 75-85 % ap, n care substanele componente se afl sub form de sol sau gel, formnd micele coloidale. Dintre substanele organice predomin proteinele cu rol structural sau catalitic, lipidele cu rol plastic i glucidele cu rol energetic. n compoziia chimic a citosolului intr i acizii nucleici, respectiv ARN (mesager, de transfer i ribozomal) cu rol n biosinteza proteinelor celulare, ARNk (denumit killer) implicat n sinteza de proteine cu aciune toxic pentru alte celule sensibile i ADN-extracromozomial, component al plasmidelor citoplasmatice. n citosol, n anumite faze ale creterii celulare, se pot acumula substane n exces sub forma unor incluziuni de rezerv i anume:

- granule de glicogen, care se prezint sub forma unor corpusculi sferici i care se pot evidenia prin suspendarea celulelor de drojdie n soluie Lugol, cnd glicogenul n prezenaiodului se coloreaz n brun-rocat. Glicogenul reprezint principala substan de rezerv a celulei i este metabolizat atunci cnd celula este n stare de nfometare;

- sferozomii (oleiozomii), care sunt incluziuni lipidice.Dintre organitele celulare cu care citosolul interacioneaz n mod permanent, formnd

o unitate morfofuncional, fac parte urmtoarele: nucleul, mitocondriile, aparatul Golgi, sistemul vacuolar.

Nucleul reprezint spaiul" genetic n care are loc stocarea, replicarea i transmiterea informaiei celulare. n timpul diviziunii celulare, ADN-ul nuclear se divide n 2 sau mai muli cromozomi, n funcie de specie. n timp ce Saccharomyces cerevisiae are 17 cromozomi, la specii ale genului Hansenula au fost identificai 4. Unele drojdii sunt obligatoriu haploide, de exemplu drojdiile din genul Candida, genul Torulopsis, genul Rhodotorula, n timp ce alte genuri (Saccharomyces .a.) pot prezenta faza haploid (1n) - n faza de ascospori i faza diploid (2n) - n faza vegetativ de reproducere.

Mitocondriile sunt organite mari, care pot ocupa pn la 25 % din volumul citosolului, n care sunt localizate enzime de catabolism, implicate n ciclul Krebs i n -oxidarea acizilor grai, n fosforilarea oxidativ, n sinteza de ATP pentru necesitile energetice ale celulei (fig.2.2). O celul poate conine 10-50 mitocondrii.

Fig. 2.2. Seciune longitudinal n mitocondrie.


4

Sistemul vacuolar poate fi vizibil la microscop n faza staionar de cretere a celulei sub forma unui vacuom central prevzut cu o membran, tonoplasma, sau s fie alctuit din mai multe vacuole mici, n faza de cretere exponenial. Vacuolele conin o cantitate mare de ap i ndeplinesc funcii importante n reglarea presiunii i n meninerea stabilitii chimice a citosolului.

Reticulul endoplasmatic face legtura ntre nucleu i vacuom i reprezint o reea de vezicule - cisterne interconectate, caracterizate printr-o mare plasticitate morfologic. Reticulul endoplasmatic este sediul unor complexe enzimatice (citocromoxidaza, NADH, enzime ale lanului transportor de electroni) i are rol n biogeneza sferozomilor, vacuolelor, corpilor Golgi; particip la expansiunea nveliului nuclear i a plasmalemei n diferite etape de dezvoltare ale celulei.

Aparatul Golgi este un sistem de endomembrane, alctuit din uniti funcionale -dictiozomi, care face legtura ntre reticulul endoplasmatic i plasmalem. Veziculele Golgi sunt privite adesea ca aparatul de sortare i dirijare a proteinelor i componentelor membranare spre locul lor de destinaie; au rol n expansiunea peretelui celular.

Ribozomii sunt particule nucleoproteice implicate n sinteza proteinelor celulare, rspndii n citosol - citoribozomi, liberi sau n asociaii de 5-6 ribo-zomi (polizomi). Au n structur ARN-ribozomal i proteine; ARNr este implicat n procese de transcripie a informaiei genetice pentru biosinteza proteinelor/ enzimelor necesare celulei.

Lizozomii sunt structuri veziculare bogate n enzime: fosfataze, proteaze, lipaze .a., active la pH = 5, cu rol n digestia unor compui ai celulei vii care nu mai funcioneaz eficient, n exteriorul lizozomului, n citosol, enzimele nu sunt active deoarece pH-ul este de 7,3. Cnd sub aciunea unor factori, de exemplu n starea de nfometare, n absena apei care asigur transportul n exteriorul celulei a cataboliilcr formai, pH-ui n citosol scade, devin active enzimele din lizozom i celula moare datorit procesului de autoliz.

Peroxizomii sunt structuri sferice cu membran simpl i o matrice pe care sunt localizate oxidaze, cu rol n adaptarea celulei de drojdie la condiii aerobe. Intervin n ciclul glioxilatului, n degradarea acizilor grai, a aminoacizilor (de exemplu a metioninei) i a apei oxigenate.

Caractere fiziologice generaleO proprietate important a unor drojdii cu importan n industria alimentar este aceea

de a fermenta n condiii de anaerobioz, glucide (hexoze, diglucide, triglucide) cu formare de alcool etilic, dioxid de carbon i produse secundare care dau aroma caracteristic produselor fermentate. n condiii de aerobioz, drojdiile asimileaz glucidele transformndu-le prin respiraie n CO2 i H2O, iar energia eliberat favorizeaz creterea i nmulirea celulelor.

n raport cu temperatura, majoritatea drojdiilor industriale sunt mezofile (temperatura optim 28...32C); exist i drojdii adaptate care sunt active la temperaturi de refrigerare (drojdii de vin), sau drojdii termofile active la 35...38C (din genul Candida).

Drojdiile se dezvolt bine ntr-un domeniu larg de pH, cu valori limit ntre 2,5 i 8,5 i un pH optim la 5,5. Celulele de drojdie, ca i alte celule, reacioneaz activ la presiunea osmotic dat de concentraia substanelor dizolvate n mediul n care se afl suspendate. Dac mediul este hipotonic, cu o concentraie a substanelor dizolvate mai mic dect concentraia intracelular, apa va ptrunde n celula care i mrete volumul i, dac se prelungete aceast stare de turgescen, celula sufer deteriorri fizice ireversibile. n mediul hipertonic, cnd concentraia mediului este superioar concentraiei intracelulare, apa din celul difuzeaz n exterior pentru a asigura izotonia, iar celula trece n starea de plasmoliz.

n condiii naturale, se pot ntlni, ocazional (temporar), celulele de drojdii n diferite stri: fiziologic activ, n care celulele cresc i se nmulesc; de anabioz, determinat de reducerea cantitii de ap liber din interiorul celulei, n care celula se menine n via, n schimb activitatea enzimatic este redus la minimum; de autoliz cnd, n condiii nefavorabile, are loc o solubilizare a compuilor sub aciunea enzimelor proprii (n special proteaze), care conduce la moartea fiziologic a celulei.

TESTSticky NoteDA


5

Reproducerea drojdiilorForma general de reproducere a drojdiilor este nmugurirea vegetativ (calea

asexuat), care are la baz un proces simplificat de mitoz, cnd din celula-mam se formeaz noua celul, identic din punct de vedere genetic. Unele drojdii au capacitatea de a se nmuli nu numai prin nmugurire, ci i prin spori; sporularea este condiionat genetic, are loc n anumite condiii de mediu i are la baz procesul de meioz. Reproducerea prin sporulare la drojdii poate avea loc pe cale asexuat din/n celula vegetativ sau pe cale sexual prin procese de copulare (conjugare) ntre celule difereniate.

Reproducerea prin nmugurire. Pe cale vegetativ (asexuat), drojdiile se pot nmuli prin nmugurire propriu-zis, caracteristic majoritii lor, i prin sciziune, n urma formrii unui perete despritor, caracteristic genurilor Schizosaccharomyces i Endomyces

nmugurirea are loc n condiii optime cnd drojdiile se afl n mediu cu o concentraie de glucide simple de 2-5 %, substane cu azot asimilabile, sruri minerale i factori de cretere; pH-ul optim pentru nmulire este n domeniul acid 4,5-5,5, iar temperatura optim la valori ntre 25 i 32 C. O condiie necesar pentru nmugurire este aerarea corespunztoare a mediului, deoarece n prezena oxigenului din aer are loc asimilarea eficient a nutrienilor cu recuperarea energiei poteniale a acestora, energie folosit de celula n cretere pentru procese de biosintez, consumatoare de energie.

n aceste condiii, n prima etap, celula de drojdie crete n dimensiuni n urma mririi coordonate a compuilor intracelulari; creterea n volum fiind mai rapid dect a suprafeei nveliurilor celulare, la un anumit stadiu se declaneaz nmugurirea. Astfel, ntr-o zon (plac) a peretelui celular are loc o nmuiere enzimatic a peretelui i apare o protuberant - mugurele, care, treptat, crete n dimensiuni; ntre celula parental i mugure se perfecteaz un canal -diverticulum - prin care se transfer, n celula nou format, material nuclear i citoplasmatic, prin cariokinez i citokinez. Cnd celula-fiic va conine toate componentele necesare unei viei independente, la nivelul canalului se formeaz un perete inelar cu o concentraie ridicat n chitin, ce se dezvolt centripet, pn cnd are loc obturarea i separarea.

n condiii optime de via, o celul de drojdie poate forma 9-42 noi celule, apoi celula moare din punct de vedere fiziologic. Pentru drojdiile la care separarea mugurelui are loc prin sciziune, prin nmugurire se pot forma structuri liniare ce alctuiesc miceliu adevrat (fig. 2.3).

Fig. 2.3. Fazele creterii la Saccharomyces cerevisiae.

TESTSticky NoteNU


6

n procesul de nmulire a drojdiei prin mitoz, numrul original de cromozomi se pstreaz constant: aceasta nseamn c dac celula parental este diploid i celulele rezultate prin nmugurire vor rmne tot diploide (2n), respectiv, dintr-o celul haploid se vor forma dou celule tot haploide (1n).

nmulirea drojdiilor prin nmugurire este un proces cu multiple aplicaii industriale, n scopul obinerii, cu un randament ridicat, a biomasei de celule la fabricarea drojdiei comprimate, a drojdiilor furajere, a culturilor de drojdii selecionate folosite la fabricarea spirtului, berii, vinului, sau pentru extragerea din biomas a unor compui endogeni valoroi (vitamine, enzime .a.).

Reproducerea prin sporulare. Este un proces particular ntlnit la drojdiile sporogene care au dobndit capacitatea genetic de a forma n anumite condiii, n medie, 2-14 ascospori.

Sporularea are la baz procesul de meioz, prin care numrul de cromozomi ai celulei parentale diploide se reduce la jumtate, iar celulele formate, primind un singur set de cromozomi, sunt haploide.

n cazul drojdiilor ascogene, de exemplu al celor aparinnd genului Saccharomyces, sporularea poate fi indus prin transferul celulelor din must n fermentaie pe un bloc de ghips sau pe un mediu inductiv: mediul McClary sau mediul Gorodkova. n aceste condiii, n celul prin sporulare asexuat se formeaz ascosporii, ale cror numr i caractere morfologice sunt dependente de specie.

Sporularea este iniiat dup circa 10 ore de expunere pe mediu de sporulare i este mai intens dup 24-48 de ore. n timp, celula generatoare de spori, denumit i asc, se poate rupe sau poate s se solubilizeze prin autoliz i ascosporii liberi, n condiii favorabile, germineaz i formeaz prin reproducere vegetativ colonii (clone) haploide.

Ascosporii haploizi pot fi de tip a" sau ", n funcie de natura feromonilor specifici; n condiii favorizante, celulele ajunse la maturitate fiziologic, denumite i grnei, pot s fuzioneze printr-un proces de conjugare pentru a forma din nou celule diploide. Dac are loc conjugarea ntre celule de acelai tip a/a, celulele diploide sunt viabile, dar ascosporii formai i pierd aceast calitate. n fig. 2.4. se prezint ciclul de via al celulei eucariote exemplificat pentru specia Saccharomyces cerevisiae.

Sub form de ascospori, drojdiile rezist timp ndelungat n sol, n condiii de uscciune, n schimb termorezistena lor este apropiat cu cea a celulelor vegetative i inactivarea are loc la 75...85 C. Capacitatea de sporogenez a drojdiilor este un criteriu taxonomic important n identificarea speciilor, iar lucrrile de obinere a hibrizilor rezultai prin conjugare dirijat (drojdii mutante) ocup un loc important n bioinginerie.

ASCMugure

Fig. 2.4. Ciclul de via al drojdiilor din genul Saccharomyces


7

Descrierea principalelor caractere de gen i incidena drojdiilor n industria alimentar

Bretanomyces cuprinde drojdii anascogene de form oval-cilindric (sau de ogiv) cu nmugurire terminal, care pot, n aerobioz, s produc acid acetic prin fermentarea glucozei. Dau alterri ale berii, vinului (cu formare de esteri i substane cu gust amar), ale buturilor nealcoolice i ale murturilor.

Candida este un gen bogat n specii (81), heterogen din punct de vedere morfologic i fiziologic i care a suferit n timp multe modificri taxonomice. Candida mycoderma (valida), denumit i floarea vinului, se dezvolt n prezena aerului la suprafaa lichidelor slab alcoolice, formnd un voal caracteristic; prin oxidarea alcoolului la dioxid de carbon i ap are loc deprecierea vinului, berii. Alte specii, cum ar fi C. utilis, C. robusta, C. tropicalis, C.lypolitica .a. se pot cultiva pe medii obinute prin prelucrarea unor deeuri ale industriei alimentare, a lemnului i celulozei, obinndu-se o biomas cu un coninut de 45-55 % protein, folosit n furajarea animalelor. Candida krusei intervine la fermentarea boabelor de cacao i de cafea. Drojdiile C. kefyri sunt utile la fabricarea chefirului, iar C. pseudotropicalis este frecvent ntlnit n microbiota crnii tocate de vit. Candida albicans, drojdie facultativ patogen, nu se nmulete n alimente, n organismul viu, poate fi agent al dermatitelor, candidozelor viscerale, pulmonare.

Debaryomyces cuprinde drojdii de form oval-cilindric, cu nmulire multipolar; pot produce pseudomiceliu. D. hansenii este halotolerant i crete n medii cu 24% sare, la valori de aw - 0,65. Poate produce mucus la suprafaa batoanelor de salam, se dezvolt la suprafaa brnzeturilor i d alterri ale sucurilor concentrate de portocale.

Hanseniaspora include drojdii cu proprieti fermentative reduse (5 alcool), cu form apiculata i nmulire bipolar. Sunt rspndite n microbiota fructelor citrice, a smochinelor; intervin n fermentarea natural a boabelor de cacao. Hanseniaspora apiculata se poate dezvolta n must i n vin, fiind responsabil pentru formarea de acizi volatili i esteri care dau un gust strin vinului. Prin contaminarea vinului folosit la obinerea ampaniei la sticle, H. apiculata poate forma un sediment aderent la sticl, care se ndeprteaz greu la degorjare.

Issatchenkia cuprinde drojdii cu nmulire multipolar, productoare de pseudomiceliu. I.orientalis este o drojdie oxidativ i poate forma voal la suprafaa lichidelor fermentate. Este teleomorf al speciei Candida krusei.

Kloeckera cuprinde drojdii de form apiculata (de lmie sau amfor) ntlnite n microbiota fructelor dulci. Se dezvolt n mustul de struguri n prima etap a fermentaiei i activitatea lor este inhibat la creterea concentraiei n alcool peste 4-6 alcool. Speciile Kloeckera apiculata i Kloeckera magna pot s prezinte forme sexuate nscrise n genul Hanseniaspora.

Kluyveromyces, drojdii cu nmulire multilateral, pot produce pseudohife i se nmulesc prin ascospori (1-16/asc) sferici sau reniformi. K. marxianus (care include speciile denumite anterior K. fragilis, K. lactis) produce (3-galactozidaz, fermenteaz lactoza i poate produce alterri ale brnzeturilor.

Pichia cuprinde 35 de specii; se nmulesc prin nmugurire multilateral, pot forma miceliu adevrat (cu arthrospori) sau pseudohife. Au o slab activitate fermentativ; Pichia membranefaciens, stare teleomorf a drojdiei Candida valida, produce 3 alcool, iar Pichia fermentans pn la 7,4 alcool. Sunt drojdii peliculare care prin dezvoltare i formare de voal produc deprecierea vinului, berii. Se pot izola de pe suprafaa petelui i a creveilor, din saramura mslinelor conservate i pot produce alterri ale produselor vegetale murate.

Rhodotorula include celule cu form oval - cilindric, care prezint i incluziuni intracelulare refringente, de natur lipidic. Sunt drojdii oxidative i pot sintetiza pigmeni carotenoizi care imprim coloniei culoarea rou-crmiziu. Rh. glutinis i Rh. mucilaginosa sunt predominante pe alimente: pui, pete, crevei, pe suprafaa untului i sunt specii psihrotrofe.

TESTSticky NoteDA


8

Saccharomyces cuprinde 45 de specii cu activitate predominant fermentativ. Se nmulesc prin nmugurire i sporulare, producnd 1-4 ascospori n asce persistente formate direct din celula diploid. Dintre speciile reprezentative ale genului menionm:

- Sacch. cerevisiae (Hansen), folosit la fabricarea spirtului de fermentaie i la obinerea drojdiei de panificaie. Celulele au o form oval cu dimensiuni medii de (3-7) x (4-14)um. Fermenteaz n anaerobioz glucoza, fructoza, galactoza, zaharoza, maltoza i doar 1/3 rafinoza. Prin fermentare (optim la 30...32 C), n lichide formeaz o spum persistent. Din biomasa de celule obinut n mediul nutritiv i n condiii de aerare, prin procedee biotehnologice se pot obine enzime (invertaz), vitamine din grupul B, interferon i altele;

- Sacch. carlsbergensis (uvarum), de form oval; n condiii favorabile, raportul ntre diametre variaz de la 2/1 la 1/1. Se difereniaz de Sacch. cerevisiae prin faptul c fermenteaz complet rafinoza i prin fermentare formeaz o spum puin stabil. Temperatura optim de nmulire este de 30 C; poate produce fermentaia alcoolic la temperaturi sczute, de 3... 12 C. Se utilizeaz industrial la fabricarea berii, iar din drojdia rezidual rezultat dup fermentare se pot obine plasmolizate, autolizate, substane de arom;

- Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus (Sacch. vini), de form elipsoidal cu dimensiuni (3-6) x (6-12) m, care fermenteaz: glucoza, fructoza, galactoza, zaharoza, manitoza i 1/3 din rafinoza. Formeaz prin fermentare 8,2-16,8 % (viv) alcool etilic. Este sulfitorezistent i poate produce fermentaia alcoolic n medii cu pn la 300 mg.dm-3, SO2 total. n mustul de struguri n fermentaie poate reprezenta 80% din microbiota levurian. Se poate utiliza n culturi starter pentru vinificaie;

- Sacch. bayanus (var. oviformis i var.bayanus), care are form ovoidal cu dimensiuni de (4-7) x (5-10) m. Fermenteaz glucoza, fructoza, zaharoza, maltoza i 1/3-2/3 din rafinoza; produce prin fermentaie 8,5-18,4% (vlv) alcool etilic. Este sulfitorezistent. Se utilizeaz sub form de culturi pure la fabricarea ampaniei, a vinurilor spumante i a vinurilor speciale (tip Xeres i Jura).

Saccharomycodes, cu specia Saccharomycodes ludwigii, prezint forme apiculate sau oval alungite cu dimensiuni pn la 20 m. Fermenteaz fructoza, glucoza, zaharoza, celobioza i 1/3 din rafinoza cu formare de 8-9 % (vlv) alcool etilic. Este osmotolerant i acidotolerant. Poate fi agent de alterare a musturilor i sucurilor de fructe.

Saccharomycopsis (Endomycopsis), cu specia important Saccharomycopsis fibuligera, prezint celule ovale cu dimensiuni de (4-8) x (6-18) m i forme filamentoase, ramificate. Fermenteaz glucoza, zaharoza, maltoza, asimileaz amidon, alcool etilic, acid lactic .a.; unele tulpini produc glucoamilaz i se pot folosi pentru obinerea de drojdii furajere.

Schizosaccharomyces cuprinde drojdii de form cilindric, oval, la care, desprinderea celulei nou-formate prin reproducere se face prin sciziune. Schizosaccharomyces pomb, cu dimensiuni (5-7) x (3-5) m, este xerofit, rezistent la conservani, se dezvolt rapid la 37C i poate produce alterarea siropurilor de zahr.

Torulopsis prezint celule sferice, ovale sau cilindrice. Specii ale genului ntlnite n mustul de struguri (T. bacillaris, T. stellata) au putere alcooligen redus. Sunt osmotolerante, psihrofile, sulfitorezistente. Pot produce alterri ale laptelui concentrat, ale siropurilor, ale sucurilor.

Zygosaccharomyces cuprinde drojdii haploide cu celule ovale, cu proprieti fermentative, osmotolerante. Z. rouxii poate crete n medii cu aw= 0,62. Pot produce fermentarea mierii, a siropurilor concentrate de zahr cu formare de alcool etilic, acid acetic, CO2.


9

Clasificarea general a drojdiilor. n tabelul 2.1. se prezint o clasificare selectiv a drojdiilor, pe baza datelor prezentate de Krieger van Rijj, 1984.

Tabelul 2.1. Clasificarea selectiv a drojdiilor

Diviziune/ clas/ordin Familie/ subfamilie Genuri Specii

Saccharomycetaceaea) Schizosaccharomy-cetoidae

Schizosaccharo-myces

Schiz. pombe Schiz. acidovorax Schiz. octosporus

Debaryomyces D. hansenii

Hansenula H. anomala H. saturnus

Issatchenkia I. orientalisAscomycota/ Hemiasco-mycetes

Kluyvemmyces K. lactisK. fragilis

b) Saccharomycetoidae Pichia P.membranefacens P. fermentans P. farinosa

Saccharomyces Sacch. cerevisiae Sacch. uvarum Sacch. ellipsoideus Sacch. bayanus

Saccharomycopsis Saccharomycopsis fibulgera

Torulaspora T. delbrueki

Yarrowia Zygosaccharomyces

Y. lipolitica Z. rouxii

c) Nadsonioideae Hanseniaspora H. apiculata

Saccharomycodes Sacch. ludwigii

d) Lipomycetoideae LypomicesBasidiomycota/ Ustilaginales Filobasidiaceae

Brettanomyces B. intermediusCryptococcaceae

CandidaC. mycoderma C. utilis C. robustaC. tropicalis

Deuteromycota Kloeckera K. apiculataK. magnaRhodotorula Rh. glutinis

Rh. rubraTrichosporon T. cutaneum

Sporobolomycetaceae Sporobolomyces

TESTSticky NoteNU


10

2.2. MUCEGAIURI (micromicete, fungi filamentoi)

Mucegaiurile sunt microorganisme de tip eucariot, monocelulare sau pluricelulare, difereniate din punct de vedere morfologic i care se reproduc prin spori formai pe cale asexuat sau pe cale mixt (asexuat i sexuat).

RspndireMucegaiurile sunt ntlnite n toate habitaturile naturale, datorit capacitii lor

deosebite de adaptare la cele mai diferite condiii ale mediului ambiant. Sunt nzestrate cu un echipament enzimatic complex, ceea ce le permite utilizarea n nutriie a compuilor organici macromoleculari. Sunt puin pretenioase: se pot dezvolta n absena din mediu a factorilor de cretere i nu necesit cantiti mari de ap.

Un prim habitat l constituie stratul superficial al solului, care le asigur condiii de cretere sau supravieuire. Prin activitatea lor de degradare a materiei organice nevii, mucegaiurile particip la transformarea unor compui organici macromoleculari n compui mai simpli i sunt considerai ageni ai putrezirii reziduurilor vegetale. Din sol, prin intermediul factorilor naturali, sporii de mucegai sunt antrenai pe calea aerului la distane foarte mari, ceea ce asigur diseminarea nelimitat de granie geografice, n aer, mucegaiurile sub form de spori sau hife vegetative pot supravieui un timp ndelungat, iar n absena curenilor de aer se depun cu o vitez ce poate atinge valori de 3 cm/s. n funcie de condiii, pot s reziste sub form de spori timp de zeci de ani.

n ap, prezena mucegaiurilor este ocazional, apa fiind un mediu prin care se poate face rspndirea sporilor. Creterea mucegaiurilor n ape este dependent de coninutul acestora n compui organici i poate avea loc numai n condiii de aerare.

Mucegaiurile sunt frecvent ntlnite n microbiota plantelor, pe suprafaa fructelor i legumelor, n afara mucegaiurilor saprofite-ageni ai putrezirii, se ntlnesc mucegaiurile patogene care pot parazita plante, animale peti i insecte. Mucegaiurile fitopatogene produc boli ale plantelor industriale, ca mlura, rugina, tciunele . a. La om i la animale, mucegaiurile patogene produc mbolnviri denumite micoze, cnd infectarea se face pe cale respiratorie.

Rolul mucegaiurilor n industrien afar de rolul important al mucegaiurilor n natur, n industria alimentar culturi

selecionate se pot folosi la fabricarea brnzeturilor tip Roquefort, Camembert sau la maturarea salamurilor crude.

Cu ajutorul mucegaiurilor, pe cale biotehnologic, se pot obine compui deosebit de valoroi: antibiotice (peniciline), acizi organici (citric, lactic, gluconic, kojic, malic, fumaric), vitamine (B2, ergosterol-provitamina D), enzime (amilaze, proteaze, lipaze, invertaz .a.). Mucegaiurile se mai pot folosi pentru mbogirea n proteine a finurilor vegetale i ca ageni de depoluare ai apelor reziduale. Ca aspect negativ, mucegaiurile pot produce degradarea produselor alimentare prin mucegire, cu modificarea calitilor senzoriale i pierderea valorii alimentare. Unele mucegaiuri pot s elaboreze micotoxine.

Caractere morfologiceMucegaiurile se rspndesc n natur prin spori rezisteni la uscciune, form n care se

menin n stare viabil ani de zile. Dac un astfel de spor ajunge pe suprafaa unui mediu favorabil pentru cretere, cu o cantitate suficient de ap liber, n primul stadiu are loc absorbia apei i activizarea sistemelor enzimatice (3-4h), apoi germinarea celulei sporale i formarea tuburilor vegetative numite hife sau taluri. Hifele se extind pe suprafaa mediului, se diversific i ndeplinesc anumite funcii specializate. Hifele de extindere se pot dezvolta de-a lungul mediului, n spaiul aerian sau n profunzimea mediului realiznd absorbia nutrienilor i au rol de susinere. La un anumit grad de dezvoltare a hifelor vegetative se formeaz hifele reproductoare, generatoare de spori, difereniate n funcie de gen i specie. Totalitatea hifelor vegetative i reproductoare alctuiete miceliul.

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteDA


11

StructurMucegaiurile au la baz celula de tip eucariot ce include toate organitele descrise la

celula de drojdie. Spre deosebire de drojdii, peretele celular este mai gros i conine - i -glucani. ntre peretele celular i membrana citoplasmatic exist un spaiu periplasmic.

Celula poate conine 1-2 nuclei cu cte 2-4 cromozomi fiecare.n funcie de caracterele genetice, mucegaiurile pot fi monocelulare, cnd se dezvolt

sub forma unei celule uriae cu ramificaii. Acest caz este ntlnit la mucegaiurile inferioare ce au miceliu neseptat sau coenocitic. Alte mucegaiuri denumite superioare sunt pluricelulare, au peretele celular comun pentru mai multe celule care sunt separate ntre ele printr-un perete despritor, denumit sept, prevzut cu un por central prin care se poate face transferul citoplasmatic.

Caractere fiziologiceMucegaiurile sunt microorganisme uor adaptabile, deoarece au capacitatea de a

forma enzime induse n funcie de natura substratului pe care se afl, astfel nct produc degradarea att a produselor alimentare ct i a fibrelor textile, a cauciucului, betonului .a.

n raport cu umiditatea, mucegaiurile sub form de hife sau spori sunt foarte rezistente i, n absena apei, se menin n stare latent de via un timp ndelungat, n raport cu oxigenul, mucegaiurile sunt microorganisme aerobe i necesit pentru cretere prezena oxigenului din aer sau a oxigenului dizolvat n mediu. Un numr limitat de specii sunt microaerofile i pot produce mucegirea intern a untului i a oulor.

Mucegaiurile se pot dezvolta n limite largi de pH (1,5-9), cu o valoare optim n domeniul acid, cu pH = 5,5-6.

Mucegaiurile sunt microorganisme mezofile cu temperaturi optime de cretere la 25C. Un numr restrns sunt termofile, cele patogene avnd temperatura optim la 37C. Altele sunt adaptate la temperaturi sczute (0...3C). Rezistena termic a mucegaiurilor sub form de hife sau spori este mic, majoritatea fiind inactivate la temperatura de 80C. Cei mai rezisteni spori, aparinnd genului Byssochlamys, sunt distrui la 88C, n 10 minute.

Reproducerea mucegaiurilorMucegaiurile se nmulesc pe dou ci principale: pe cale vegetativ i prin sporulare.a) Reproducerea vegetativ se realizeaz prin intermediul fragmentelor de hife

rezultate sub aciunea unor factori mecanici, atunci cnd acestea conin cel puin o celul. Fragmentele hifale, chiar dac conin mai multe celule, vor forma o singur colonie. Din acest motiv, la determinarea numrului de mucegaiuri din diferite produse, exprimarea se face n uniti formatoare de colonii - UFC. Creterea are loc prin extensie la apexul celulei.

Timpul de dublare a miceliului ca i intervalul ntre cicluri succesive de formare a septului depind de specie i de condiii de cultur i poate dura aproximativ 2 ore (Aspergillus nidulans). Se apreciaz c pentru mitoza complet a nucleilor la mucegaiuri sunt suficiente 10 minute (Alternaria, Aspergillus), iar intervalul ntre mitoza i apariia septurilor este de 20-40 minute.

b) Reproducerea prin sporulare este forma cea mai rspndit la mucegaiuri i poate avea loc numai pe cale asexuat sau pe cale mixt, respectiv asexuat cnd mucegaiul prezint stare anamorf i sexuat cnd se afl n starea teleomorf.

Reproducerea pe cale asexuat conduce la formarea sporilor imperfeci. Dintre tipurile de spori formai pe aceast cale prezint interes sporangiosporii i conidiosporii.

Sporangiosporii sunt spori endogeni, haploizi (monocelulari), caracteristici mucegaiurilor inferioare. La maturitate, pe talul coenocitic se formeaz hifa reproductoare denumit i sporangiofor, care se continu cu o formaiune cu diametrul mai mare dect al hifei purttoare, denumit columel.

Prin acumularea de nuclei i n urma procesului de mitoza, sporii rezultai se acumuleaz n exteriorul columelei i se maturizeaz n spaiul dintre columel i membrana sporangelui. Sporangele cu columel este denumit stilosporange. n urma presiunii exercitate prin creterea n dimensiuni a sporilor sau sub aciunea unor factori mecanici, membrana

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteNU


12

sporangelui se rupe i sporangiosporii se rspndesc n mediul ambiant. Se nmulesc prin sporangiospori mucegaiurile din genurile Mucor, Rhizopus, Absidia, Thamnidium .a.

Conidiosporii sunt spori exogeni sau endogeni, mono- sau pluricelulari, caracteristici mucegaiurilor superioare. Se pot forma pe cale talic, n urma transformrilor ce au loc n tal, sau pe cale blastic, cnd sporii rezult printr-un proces de nmugurire a celulelor conidiogene.

Dintre conidiosporii formai pe cale talic, fac parte:- arthrosporii, care se formeaz prin fragmentarea talului n dreptul septumului; dup

separare au tendina dea se aranja n zig-zag. Se reproduc prin arthrospori, mucegaiurile din genul Geotrichum;

- chlamidosporii (chlamys-manta), care se formeaz n culturi mai vechi , de-a lungul talului vegetativ, n cazul mucegaiurilor inferioare din genul Mucor, sau n interiorul conidiosporilor pluricelulari, n cazul mucegaiurilor din genul Fusarium.

Dintre conidiosporii formai pe cale blastic fac parte:- aleuriosporii, care se formeaz la captul conidioforului sau pe partea lateral a acestuia,

izolat sau n lan, din celule conidiogene nedifereniate, deformate la captul apical din care se separ sporii. Se ntlnesc la mucegaiuri din genul Sporotrichum, genul Trichothecium .a.;

- annelosporii, care se formeaz n interiorul unor celule cilindrice sau n form de sticl din care se elibereaz prin ruperea peretelui celular, care nconjoar ca un colier fiecare spor. Produc annelospori mucegaiuri din genul Scopulariopsis;

- bastosporii, care se formeaz prin nmugurire la apexul conidioforului sau din celule conidiogene preformate, izolat sau n lanuri lungi. nmulirea prin blastospori este ntlnit la mucegaiuri aparinnd genurilor: Cladiosporium, Aureobasidium, Monillia .a.;- botrioblastosporii, care se formeaz simultan, apical, din celule mrite ale conidioforului sau din scurte protuberane ale acestora, prin nmugurire. Se gsesc izolai sau asociai n lanuri. Se ntlnesc la genul Botrytis.

- fialosporii, care sunt spori exogeni eliberai printr-un orificiu central, din celule specializate denumite fialide (phialidae). Fialosporii se formeaz pe cale bazipetal, izolat sau n lanuri, i sunt reprezentativi pentru genurile: Aspergillius, Penicillium, Trichoderma, Stachybotris, Fusarium;

- porosporii, care sunt spori pluricelulari formai prin nmugurire n interiorul celulei conidiogene, din care se elibereaz prin canale fine, apical sau lateral, pe cale acropetal, astfel nct la captul superior al lanului se afl cel mai tnr dintre sporii rezultai. Prin porospori se reproduc specii ale genurilor: Alternaria, Helminthosporium.

Reproducerea pe cale sexuat; formarea sporilor perfeci. Calea sexuat de sporulare este ntlnit la mucegaiurile inferioare i superioare. Sporii

perfeci rezultai n urma unor procese de conjugare, ce au loc mai ales n condiii naturale, pot fi de mai multe tipuri: oospori, zigospori, ascospori i bazidiospori.


13

Clasificarea general a mucegaiurilor

Numrul posibil de specii este apreiat la aproximativ 250.000. Mucegaiurile de interes alimentar sunt grupate n 20 de genuri i aproximativ 1.000 de specii. Clasificarea are la baz anumite criterii morfologice, de structur, caractere coloniale, pigmentogenez, integrate cu cu date fiziologice i genetice.

Mucegaiurile fac pate din diviziunea EUMYCOTA, sunt micromicete cu plasmodium absent, frecvent i tipic filamentoase (denumite i fungi filamentoi pentru a fi difereniai de drojdii care sunt incluse n eceeai diviziune) i sunt clsificae n subdiviziuni, clase, ordine i genuri, conform tabelului urmtor:

Tabelul 2.2. Clasificarea selectiv a mucegaiurilor (dup Hawksworth .a., 1986)

Subdiviziunea Clasa Ordinul GenulMastigomycotina Oomycetes - Achlya,

Phytophtora,Phytium,Saprolegnia

Zigomycotina Zygomycetes

Mucorales

Entomophthorales

Absidia, Blakeslea,Mucor, Phycomyces, Rhizomucor, Rhizopus, Thamnidium

EntomophthoraAscomycotina(Ascomycetes)

Plectomycetes(Plectascales)

Pyrenomycetes

HemiascomycetesDiscomycetes

Eurotiales

SphaerialesClavicipitalesHypocrealesEndomycetalesPezizales

Byssochlamys,Emericella,Eupenicilium,Eeurotium,Monascus,Neosartorya,Petromyces,TalaromycesNeurosporaClavicepsGibberellaEremothecium,AshbyaMorchella, Tuber

Basidiomycotina(Basidiomycetes)

Hemibasidiomycetes(Teliomycetes)

UredinalesUstilaginales

PucciniaUstilago

Deuteromycotina(Deuteromycetes-fungi imperfeci

CoelomycetesHyphomycetes Moniales

ColletotrichumGeotrichum,AureobasidiumAspergillus,Altemaria,Curvularia,Cladosporium,Fusarium,Gliocladium,Monillia,Paecilomycetes,Penicillium,Stachybotris,Trichoderma,Trichotecium,Verticillium

TESTSticky NoteNU


14

Descrierea mucegaiurilor cu importan n industria alimentar

Sunt prezentate principalele caractere de gen i specie pentru mucegaiurile din microbiota produselor alimentare descrise n clasificare.

Absidia. Prezint sporangi mici cu columel de form conic. Sporangioforul are la capt o apofiz larg sub care se observ un sept. Unele specii sunt termofile si produc mbolnviri la animale i om. Poate produce mucegirea porumbului i elaboreaz toxine.

Alternaria. Formeaz colonii pufoase cu miceliu septat i conidii mari cu septuri longitudinale i transversale-porospori.

Produc putrezirea brun a fructelor (mere, smochine) i putrezirea neagr a fructelor citrice. Este considerat mucegaiul de cmp i este prezent pe suprafaa seminelor proaspt recoltate, find indice de prospeine al cerealelor.

Aspegillus (132 specii). Prezint conidiofori drepi, neramificai care poart capul conidial alctuit dintr-o vezicul pe care se dezvolt celulele conidiogene, respectiv fialide, generatoare de lanuri lungi de fialospori. Fialidele se pot dezvolta pe toat suprafaa veziculei sau numai pe partea superioar, fie ntr-un singur strat - fialide primare, fie n dou straturi suprapuse - fialide primare sub forma unor celule lungi i groase i fialide secundare, mai scute i subiri.

Conidiofori au form rotund, elipsoidal sau oval.Ei formeaz lanuri lungi care se pot interconecta prin intermediul unor puni citoplasmatice. Capul conidial are form sferic cnd fialidele cresc pe toat suprafaa fertil a vezicule sau form columnar atunci cnd vezicula este fertil numai pe partea superioar, i poate fi observa macroscopic la unele specii. Speciile genul Aspergillus sunt divizate n 18 grupe, ce includ specii cu caractere nrudite i care poat denumirea speciei tip. Grupele mari pot fi divizate n serii. Speciile mai importante ale genului sunt:

- A. niger, formeaz colonii radiale de culoare brun-negru. Prezint conidiofor cu cap conidial sferic i dou rnduri de fialide dispuse pe toat suprafaa veziculei. Tulpinile selecionate sunt folosite pentru obinerea de enzime (amilaze, proteaze, glucozoxidaze, invertaze) sau acizi organici (acidul citric, acidul lactic);

- A. oryzae, formeaz colonii bej-orange cu conidioforii drepi i capul conidial sferic cu un singur rnd de fialide. Este numit arsenalul enzimelor, deoarece se cunosc peste 200 de enzime elaborate de mucegaiuri i obinute n stare purificat. Este folosit pentru obinerea de enzime amilolitice-tip koji, pentru zaharificarea plmezilor amidonoase din orez i pentru obinerea unor buturi fermentate-sake;

- A. flavus, formeaz colonii de culoare alb-gbui, la maturitate galben verzui spre brun cu revers colorat n galben-brun. Capul conidial de tip radial, uneori columnar. Fialidele sunt uniseriate sau biseriate, cu diferene mari n form i dimensiuni. Fialosporii sunt piriformi sau globoi, galben-verzui, rugoi. Este rspndit n sol, pe produse vegetale si are capacitatea de a produce aflatoxine (micotoxine) cu efect cancerigen.

Botrytis. Formeaz colonii extinse, psloase de culoare cenuie. Conidioforii poart terminal un mnunchi de ramuri scurte purttoare de botrioblastospori de form elipsoidal. B. cinerea este denumit mucegaiul cenuiu i poate produce, n funcie de condiii, putrezirea vulgar sau nobil a strugurilor. Speciile fitopatogene ale genului dau boli la floarea-soarelui i alterri n depozite ale fructelor i legumelor.

Byssochlamys. Se caracterizeaz prin formarea de asce n 8 ascospori termorezisteni i produce alterarea alimentelor conservate cu acizi. B. fulva i B. nivea produc alterarea conservelor de fructe.

Cladosporium. Formeaz colonii cu aspect catifelat, de culoare brun-oliv cu revers colorat n bleumarin-negru. Se reproduc prin blastospori cu form de lmie. Cl. herbarum poate forma pete inestetice pe carcasele de carne i produce mucegirea untului i margarinei.Este prezent n microbiota cerealelor proaspt recoltate. Este agent al putrezirii negre a strugurilor i pepenilor galbeni.

TESTSticky NoteDA


15

Eurotium. Include starea perfect-teleomorf a mucegaiurilor din grupul Aspergillius glaucus. Produc cleistoteci galbene cu ascospori. E. herbariorum este xerofit i poate produce alterarea gemurilor i a jeleurilor.

Fusarium. Include specii saprofite rspndite pe sol i specii patogene parazite ale plantelor superioare. Se reproduc prin conidiospori monocelulari (microconidii) i pluricelulari (macroconidii) cu caractere distincte, n funcie de specie. F. graminearum, F. moniliforme, F. tricinctum, F. nivali .a. produc putrezirea brun a fructelor citrice, putrezirea umed a smochinelor, mucegirea cerealelor (orz, gru) cu producerea de micotoxine.

Geotrichum. Formeaz colonii extinse , catifelate, de culoare alb. Produce miceliu septat din care se separ arthrospori, ce au tendina de aranjaren zigzag. G. candidum este ntlmit n industria laptelui i la fabricarea pastei de tomate, drept contaminant al utilajelor. G. albidum produce putrezirea fructelor citrice, a caiselor, alterarea smntnii.

Monascus cu specia M. ruber este folosit pentru obinerea de colorani roii de uz alimentar.

Mucor (88 specii). Se caracterizeaz prin formarea de sporangiospori n stilosporange. La maturitate, prin ruperea membranei i eliberarea sporilor rmne la baza columelei un collar. Sprangiosforii pot fi repartizai de-a lungul hifelor vegetative, monopodial, simpodial, sau dichotomic.n funcie de specie columela poate avea dimensiuni i forme diferite. Dintre speciile mai importante ale genului menionm: M. mucedo - mucegaiul alb al pinii; M.racemosus - agent de putrezire a fructelor i legumelor; M. pussillus i M. miehei specii selecionate pentru obinerea de proteaze cu aciune similar cu cea a cheagului animal, folosit la fabricarea brnzeturilor.

Penicillium (453 specii). Se caracterizeaz prin formarea unui aparat reproductor ramificat alctuit din ram metule, fialide i fialospori, cu diferenieri morfologice n funcie de specie. Dintre speciile mai importante ale genului menionm: P. roqueforti obinerea brnzeturilor cu past albastr; P. camemberti - obinerea brnzeturilor cu past moale; P.nalgiovense maturarea salamurilor crude uscate. Pentru obinerea de antibiotice din grupa penicilinelor se folosesc P. notatum i P. chrysogenum. P. expansum, P. islandicum. P.citrinum .a. sunt ageni de putrezire i produc micotoxine.

Rhizopus (11 specii). Prezint stilosporange de dimensiuni mari cu columel semisferic, fr collar dup ruperea membranei sporangelui. Sporangioforii se dezvolt n mnunchi dintr-un punct n care se dezvolt rhizoizi-hife de susinere cu rol absorbant. Extinderea coloniei are loc rapid, ca urmare a formrii unor lstari micelieni denumii stoloni. Specia cea mai rspndit pe toate produsele alimentare este Rh. stolonifer agent de mucegire a fructelor i legumelor; unele tulpini selecionate pot fi folosite pentru obinerea pe cale fermentativ a acidului fumaric. mpreun cu Rh. oryzae i Rh. delemar, productoare de amilaze, se pot folosi la obinerea unor produse fermentative de tip tempeh i arrak pe baz de cereale.

Thamnidium. Se caracterizeaz prin formarea de sporangiofori terminai cu stilosporange mare sub care se dezvolt sporangiofori scuri purttori de sporangioli (fr columel i cu un numr mic de sporangiospori). Th. elegans produce mucegirea produselor conservate prin refrigerare.

Tricoderma. Formeaz colonii extinse, pufoase sau pulverulente, de culoare glbui spre verde. Conidiosporii se formeaz pe fialide n form de sticl i cresc pe ramuri laterale, n manunchi. Formeaz, frecvent chlamidospori elipsoidali, hialini. T. reesei (viridae) produce activ celulaze i un antibiotic - gliotoxina cu efect funginstatic fa de mucegaiurile care produc putrezirea lemnului.

Trichothecium. Formeaz colonii cu aspect pufos, de culoare roz-portocaliu. Se reproduce prin conidiospori bicelulari. T. roseum este cel mai frecvent ntlnit pe suprafaa boabelor de cereale. gru, porumb, reziduuri vegetale ca agent al putrezirii fructelor (pepene galben).


16

Fig. 2.5. Genuri reprezentative de mucegaiuri

TESTSticky NoteNU


17

2.3. BACTERIILE

Bacteriile sunt microorganisme monocelulare de tip procariot cu un cromozom unic, cu dimensiuni medii ntre 0,5 i 8 nm, care se nmulesc asexuat prin sciziune binar, izomorf.

RspndireBacteriile sunt microorganisme cu o larg rspndire n natur, ca rezultat al adaptrii

lor n cursul procesului de evoluie. Rezervorul natural al bacteriilor este solul n care concentraia de celule poate ajunge la valori de 107-109 g-1 att n straturile superficiale (bacterii aerobe) ct i n straturile de profunzime (bacterii anaerobe). Din sol, bacteriile s-au adaptat s triasc n ape, unde concentraia de celule poate fi de la 10 x cm -3 n apa de izvor, pn la valori de 1012 x cm -3, de exemplu, n ape fecalo-menajere. Bacteriile se pot ntlni la adncimi mari n apa mrilor i oceanelor, n ape termale.

Existena n aer a bacteriilor este temporar i prin intermediul curenilor de aer sunt rspndite la distane foarte mari. Din aer sunt antrenate din nou n sol, prin intermediul precipitaiilor atmosferice.

Bacteriile fac parte din microbiota natural a plantelor i animalelor. Din sol, prin creterea plantelor, bacteriile ajung la suprafaa acestora i se menin n stare activ, pn cnd condiii favorabile le permit creterea i reproducerea. n organismul animal exist o microbiota bacterian intestinal cu rol important n transformarea bolului alimentar i n imunitatea organismului; la animalele erbivore, bacteriile anaerobe din rumen contribuie la degradarea fibrelor celulozice n procesul de nutriie. Din organismul animal, bacteriile se elimin n mediul ambiant prin intermediul materiilor de dejecie.

Rolul bacteriilor n natur i n industrien condiii naturale, bacteriile au un rol imens n transformarea compuilor

macromoleculari n compui simpli, prin mineralizarea materiei organice nevii, contribuind astfel la realizarea natural a circuitului unor elemente de importan vital: carbon, azot, sulf, fosfor, fier .a. Datorit activitii microorganismelor din sol se formeaz rezerva de substane nutritive -humusul, necesar pentru dezvoltarea plantelor. Pe drept cuvnt se consider c, fr activitatea bacteriilor, pmntul s-ar transforma treptat ntr-un uria cimitir".

n industria alimentar, bacterii lactice selecionate sunt folosite n calitate de culturi starter la fabricarea produselor lactate acide i a brnzeturilor, n industria panificaiei, la conservarea legumelor, mslinelor, furajelor verzi .a.

Bacteriile propionice se folosesc la fabricarea brnzeturilor tip vaier, deoarece prin fermentare produc acid propionic i CO2, responsabil pentru desenul caracteristic al acestor produse.

Bacteriile acetice sunt folosite la obinerea industrial a oetului.Pe ci biotehnologice, folosind culturi bacteriene selecionate sau mutani ai

acestora, se obin produse cu o mare valoare economic, de exemplu: enzime, proteine, aminoacizi, acid lactic, acid acetic, solveni (aceton, alcool izopropilic, alcool butilic), hormoni (insulina produs de un mutant de Escherichia coli), ngrminte biologice (genul Azotobacter), insecticide biologice (Bacillus thuringiensis), antibiotice (Streptomyces sp.), vitamine (Propionibacterium shermanii - vitamina B12) .a.

n acelai timp, trebuie subliniate i unele aspecte negative ale activitii bacteriilor. Astfel, n industria alimentar, bacteriile pot produce alterarea produselor alimentare (acrirea berii, vinului, putrefacia crnii .a.). Un grup de bacterii care poate crete pe alimente produce toxine de natur proteic, nct prin ingerarea alimentelor contaminate se produc stri de toxiinfecii alimentare.

Alte bacterii patogene sunt adaptate s infecteze organismele vii i dau mbolnviri grave (tuberculoza, febr tifoid, dizenterie, sifilis, bruceloz, antrax .a., bacterioze la plante).

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteDA


18

Caracterele morfologice ale bacteriilorBacteriile prezint forme celulare foarte diversificate i anume forme de baz,

monocelulare, precum i forme derivate ale acestora, ce rezult n urma asocierii stabile a celulelor rezultate prin reproducere. Dintre formele de baz se disting urmtoarele:

- sferic - denumit coccus, n care sfera este perfect (micrococi) sau ovalar (enterococi), lanceolat (pneumococi) sau reniform (gonococi);

- bacilar - cilindric, denumit i bacterium;- spiralate-elicoidale, specifice bacteriilor patogene care pot fi: forma vibrio (la genul

Vibrio comma - agentul holerei), forma spirillum, sub forma unor filamente rigide cu spire largi, forma spirocheta, sub forma unor filamente flexibile cu mai multe spire (la agentul sifilisului);

- filamentoase, caracteristice bacteriilor miceliene cu habitatul n sol i n ape (actinomicete; chlamydobacterii .a.).

Structura celulei bacterieneBacteriile au celula de tip procariot, mai simplificat dect celula eucariot.

Principalele diferene constau n faptul c celula are un singur cromozom amplasat ntr-unnucleoid lipsit de membran nuclear i nu conine organite detaate de membran. Prile componente ale celulei bacteriene sunt: peretele celular i structurile extraparietale, membrana plasmatic, citosolul i structuri din citosol (nucleoid, ribozomi, vacuole de gaz, mezozomi).

a) Membrana plasmatic. Situat n interiorul peretelui celular, membrana plasmatic are o structur lipoproteic, o grosime de 5-10 nm i este alctuit din straturi de fosfolipide n care sunt situate proteine integrate i proteine globulare. Membrana plasmic are un rol vital, deoarece reine citosolul la bacterii lipsite de perete celular. Este o barier osmotic ce d o permeabilitate selectiv celulei; la nivelul su sunt localizate enzime care asigur transportul activ al nutrienilor n celul i receptori chimici.

b) Matricea citoplasmatic reprezint substana cuprins ntre membrana plasmatic i nucleoid. Conine, n stare solubil sau gel, substane organice i anorganice. Incluziunile organice pot fi reprezentate de glicogen (substan de rezerv n celul ce poate fi folosit ca surs de energie) i -hidroxibutirat. Incluziunile anorganice cuprind polifosfai (incluziuni de volutin), incluziuni de sulf sau de magnetit.

Dintre structurile interne ale citosolului fac parte: - mezozomii sau corpii membranoi, care rezult prin invaginri ale membranei plasmatice

i au un rol funcional important n creterea suprafeei i n diviziunea celular. Contribuie la sinteza peretelui celular, n procese secretorii ale metaboliilor i n procesul de respiraie;

- vacuolele de gaz, care au un perete rigid, alctuit din proteine cu molecule mici, permeabil la gaz i impermeabil la ap;

- ribozomii, care sunt alctuii din molecule de ARN i proteine, au dimensiuni mai mici dect la eucariote i pot fi localizai fie n zona membranar fie n matrice, alctuind reticulul ribozomal;

- nucleoidul sau materialul nuclear, care reprezint o zon din matricea citoplasmatic n care este localizat cromozomul bacterian format din ADN dublu spiralat, nucleoproteide i cantiti mici de ARN. Molecula de ADN are un numr mare de nucleotide, care pot alctui aproximativ 1000 de gene ce pot transmite tot attea caractere genetice. n bacterii de dimensiuni mari se poate ntlni ADN extracromozomial, n plasmide cu rol n tehnici de inginerie genetic.

c) Peretele celular. Are o mare diversitate structural ce influeneaz comportarea celulelor la diferite condiii de mediu i condiioneaz afinitatea tinctorial a bacteriilor, nc din 1884, Christian Gram a constatat c bacteriile reacioneaz diferit atunci cnd se aplic aceeai tehnic de colorare i pune baza metodei difereniale de colorare ce i poart numele, prin care bacteriile sunt mprite n dou mari grupe: bacterii Gram-pozitive i bacterii Gram-negative. Peretele celular asigur forma (rigiditatea) celulei i protecia fa de liza osmotic sau de prezena unor substane toxice, antibiotice .a.

TESTSticky NoteDA

TESTSticky NoteDA


19

d) Structuri extraparietale. La unele bacterii n exteriorul peretelui celular se afl o structur complex de natur poliglucidic denumit glicocalix, care extinde suprafaa celulei i favorizeaz aderena bacteriilor n condiii naturale, la suprafaa diverselor materiale. Diferitele tipuri de glicocalix pot aparine urmtoarelor categorii:

stratul S - format din iruri regulate de subuniti glicoproteice;capsula - format dintr-o matrice fibroas. Capsula poate fi rigid, flexibil sau

integrat prin asociere cu suprafaa periferic. n timp ce capsula este uniform repartizat pe suprafaa celulei, stratul mucos se prezint sub forma unei mase neorganizate de materiale. La bacteriile acetice, de exemplu, stratul mucos leag prin fibrile extracelulare mai multe celule i poart denumirea de mas zoogleic. Capsula i stratul mucos sunt componente inerte rezultate din metabolismul celulei care i asigur protecie la desicaie, iar n cazul bacteriilor patogene le mrete rezistena la aciunea fagocitelor.

La unele bacterii se mai pot ntlni urmtoarele formaiuni: - flageli (cili), care sunt organite de locomoie prezente sub forma unor

filamente, cu lungimea de 12-25 m, la bacteriile mobile. Deplasarea celulei se produce prin rotirea flagelului n jurul axului ca o elice, propulsnd celula;

- fimbri (pili), care sunt structuri pericelulare sub forma unor tuburi subiri din proteine aranjate helicoidal. Au rol n ataarea bacteriilor i n formarea de pelicule;

- spini - structuri rigide (1-15 /celul), ntlnite la bacteriile Gram-negative.

Caractere morfologice coloniale Mediul de baz pentru cultivarea bacteriilor ntlnite pe produse alimentare i folosit

n practic este bulionul de carne lichid (BCL) sau solidificat bulion de carne cu agar (BCA). Prin reproducere, dintr-o celul de bacterie, aflat pe mediu nutritiv solidificat, ia natere oclon sau o colonie alctuit din biomas de celule rezultate prin sciziune din celula unic.n cazul bacteriilor sunt ntlnite colonii aparinnd urmtoarelor tipuri: colonii de tip S (smooth" neted, lucios); colonii de tip R (rough" - rugos, aspru, zbrcit); colonii de tip M, cu consisten mucoid, gelatinoas, formate de ctre bacterii

productoare de capsule. Pe BCA, coloniile devin vizibile dup 24-48 ore i pot avea culori diverse (alb, alb-crem,

galben-auriu, oranj-rou, albastru, fluorescen), caractere macroscopice importante n identificare. Prin cultivare n medii nutritive lichide, bacteriile pot da tulburare i sediment, n cazul

bacteriilor anaerobe i facultativ anaerobe, sau pot s formeze la suprafaa lichidelor voal caracteristic, fragil, cutat sau gelatinos, n cazul bacteriilor aerobe (acetice).

Caractere fiziologice generale ale bacteriilorBacteriile se caracterizeaz prin complexitate metabolic, avnd o mare capacitate de

adaptare. Sunt rspndite pe cele mai diverse medii, ca urmare a producerii de enzime inductive, care le permit utilizarea n nutriie a compuilor organici macromoleculari (celuloz i alte poliglucide, protide, lipide).

n raport cu temperatura, bacteriile se dezvolt ntr-un domeniu larg, -10C i +90C; majoritatea bacteriilor-ageni de alterare a alimentelor, sunt bacterii mezofile i dau alterri la temperatura camerei (bacterii de putrefacie). Bacteriile n forma vegetativ sunt inactivate pe cale termic la temperaturi de pasteurizare, iar sub form de endospori, la temperaturi de sterilizare. n raport cu oxigenul, majoritatea bacteriilor sunt aerobe (bacterii acetice), altele care cresc n semiaerobioz (bacterii lactice), iar un grup restrns de bacterii sunt adaptate s creasc n strict anaerobioz (bacterii butirice).

Bacteriile se pot dezvolta n domeniu de pH = 1-11, cu zone optime la valori acide pentru bacterii acidotolerante (bacterii acetice, lactice) sau la valori neutre pentru bacterii de putrefacie.

TESTSticky NoteNU

TESTSticky NoteDA


20

Creterea i reproducerea bacteriilorn condiii favorabile de via, n prezena mediului nutritiv, bacteriile reacioneaz

rapid i are loc creterea, proces prin care se produce mrirea coordonat a tuturor componentelor celulei, rezultat prin adugarea de substan nou-format prin biosintez. n cazul n care prin cretere se produce o modificare n raportul optim stabilit genetic ntre suprafaa care asimileaz i volumul care acumuleaz, se declaneaz reproducerea prin sciziune, care va restabili raportul vital.

n prima etap, o dat cu biosinteza componentelor celulare, are loc replicarea cromozomului bacterian, dublarea numrului de mezozomi care vor lega moleculele de ADN i printr-un proces de cariochinez acestea vor fi deplasate spre polii celulei. n zona median ncepe biosinteza unui perete despritor, nct celula parental se regsete n cele dou celule rezultate prin sciziune, celule identice ca form, dimensiune i structur genetic (fig. 2.6).

Fig. 2.6. Reproducerea prin sciziune.

n urma reproducerii, celulele nou-formate se pot separa sau pot rmne asociate pe direcia axei de sciziune, cu obinerea urmtoarelor forme derivate, care dau uneori denumirea genului:

- la forma coccus prin sciziune ntr-un singur plan se formeaz diplococi i prin sciziune repetat se formeaz lanuri de coci cu denumirea de streptococi;

- dac sciziunea are loc succesiv n dou plane perpendiculare, ntre ele rezult prin asociere formaiuni cu cte patru coci denumite tetrade (genul Pediococcus).

- n cazul n care sciziunea are loc pe trei direcii perpendiculare, se formeaz cuburi ce conin opt coci cu denumirea de sarcina (genul Sarcina):

- la bacteriile din genul Staphylococcus n urma sciziunii n trei plane, neordonat, rezult o formaiune n form de strugure;

-n cazul bacteriilor cilindrice, sciziunea are loc ntr-un singur plan, perpendicular pe axul longitudinal al celulei, i pot rezulta ca forme asociate, diplobacterii i streptobacterii (genul Lactobacillus).

Capacitatea de sporogenez a bacteriilorUn grup restrns de bacterii au dobndit n timp capacitatea genetic de a forma ntr-un

anumit stadiu al ciclului lor de via, o formaiune intracelular denumit endospor, care asigur perpetuarea speciei datorit rezistenei mari la temperaturi ridicate i la lipsa de ap.Printre bacteriile contaminante ale produselor alimentare se pot ntlni dou mari grupe de bacterii:

- asporogene, care se reproduc numai prin sciziune i sunt n form vegetativ - sporogene, care se pot ntlni fie n forma lor vegetativ, form n care se reproduc

prin sciziune pn cnd n mediu apare un factor defavorizant, de obicei epuizarea unui nutrient necesar, cnd este indus cea de a doua form, respectiv forma sporulat.

Bacteriile sporogene, incluse n clasificarea general n familia Bacillaceae, formeaz intraceluiar un singur endospor; de aceea, sporularea este considerat ca o form de rezisten a celulei i nu o form de nmulire.

TESTSticky NoteNU

TESTSticky NoteNU


21

Etape de formare a endosporilor. n ciclul de viaa al unei bacterii sporogene, n condiiile apariiei unor factori defavorizani ai nmulirii, celula vegetativ sufer anumite transformri direcionate de cele peste 50 de gene care induc, sporularea. ntr-o prim etap are loc o concentrare a materialului citoplasmatic i nuclear, apoi n celul ncepe s se formeze un protoplast, iar membrana plasmica nconjoar celula sporal asigurnd condiii de protecie i cretere. n etapa urmtoare, n jurul celulei sporale, se formeaz cortexul, apoi nveliul sporal propriu-zis. Endosporul matur poate fi pus n libertate prin solubilizarea peretelui celulei sporogene. Endosporul eliberat, n condiii favorabile, germineaz transformndu-se din nou n celul vegetativ, capabil de reproducere (fig.2.7).

Fig. 2.7. Formarea endosporilor bacterieni:

n funcie de dimensiunile endosporului i de localizarea sa n celula de tip bacterium, sporii bacterieni pot fi de 2 tipuri:

- tip bacillus, n care diametrul endosporului este apropiat cu al celulei, cu o poziie central sau subterminal;

- tip clostridium, n care diametrul endosporului este mai mare dect al celulei vegetative; celula n urma sporulrii se deformeaz i capt forma de suveic, atunci cnd poziia endosporului este central, sau de bec-lumnare, atunci cnd endosporul este format terminal.

Structura i proprietile endosporilor bacterieni. Cu ajutorul microscopului electronic s-a stabilit c endosporul prezint un nveli sporal tristratificat, n compoziia cruia au fost evideniate proteine cu un procent ridicat n aminoacizi cu sulf, care pot forma uor legturi disulfidice, cu rol n mrirea rezistenei la denaturarea pe cale termic.

Sub nveliul sporal se constat o zon transparent - cortex, de natur peptido-glucanic, ce asigur o rezisten mecanic i are rol important n reglarea presiunii osmotice. Partea central a endosporului denumit core" (miez) este format din: sporoplasm, nucleoplasm i un numr mare de ribozomi. n exteriorul endosporului se pot pune n eviden microtubuli ce menin endosporul ntr-o anumit poziie.

Carcasa celulei vegetative n care s-a format endosporul poart denumirea de exosporium i acesta poate rmne ataat de endospor sau prin rupere sau liz s l elibereze n mediu (fig. 2.8).

Fig. 2.8. Structura endosporului

Prin studiul microscopic al bacteriilor sporogene, n frotiu, formele vegetative apar uniform colorate, n timp ce la formele sporulate endosporul este incolor, iar colorantul este prezent n exosporium.

TESTSticky NoteNU

TESTSticky NoteNU


22

n endospor au loc importante modificri de compoziie i activitate metabolic comparativ cu celula vegetativ, nainte de sporulare. Din punct de vedere fizic, endosporul ocup 1/7-1/17 din volumul celulei vegetative, iar masic aproximativ 1/3 din cea a celulei productoare. n endospor, cantitatea de ap se reduce de la 80 la aproximativ 15%.

Forma n care se gsete apa n endospor este cea de ap legat de diferite componente structurale, ap care nu favorizeaz reaciile biochimice. Datorit lipsei de ap liber, enzimele sporale sunt inactive, iar din punct de vedere metabolic endosporul se afl n stare de anabioz. n endospor este prezent n concentraie ridicat o substan specific - acidul dipicolinic (10 %/s.u.), care prin cele dou grupri carboxilice formeaz cu uurin chelai cu ionii de calciu i magneziu. Se consider c aceste modificri arhitecturale n structura sporoplasmei contribuie la proprietile deosebite ale bacteriilor sporogene.

O proprietate remarcabil a endosporilor este termorezistena. n timp ce celula vegetativ este inactivat termic la temperaturi de 80C/1-5 min, ca urmare a denaturrii proteinelor/enzimelor din citosol, sub form de endospori inactivarea poate avea loc la temperaturi de 120C/10-20 min, n mediu umed, sau la 180C/45-60 min, n mediu uscat. Termorezistena este explicabil prin coninutul redus n ap, prezena proteinelor cu sulf i a acidului dipicolinic, compui care protejeaz enzimele sporale, n anumite limite, de o inactivarea ireversibil.

O alt proprietate important este rezistena la uscciune, deoarece n stare de anabioz, dei n stare inactiv, enzimele i menin calitatea de biocatalizatori un timp ndelungat, prelungind starea latent de via a celulelor sporale (zeci/sute de ani). n condiii favorabile sau prin reactivare prin nclzire la 60C/10 min, are loc germinarea sporilor. Se produce o absorbie a apei, are loc activarea enzimelor, crete activitatea de respiraie i fermentaie i sunt eliminate substane specifice cum ar fi acidul dipicolinic i unele peptide. Se formeaz tuburi germinative n poziie polar i celula vegetativ rezultat are caracterele genotipice originare.

Sporularea reprezint un caracter de specie, este o form de difereniere celular i trebuie privit ca o strategie de adaptare a procariotelor, deoarece sporii sunt forme de rezisten ce pstreaz caracterele genetice ale celulei sporogene.

Clasificarea general a bacteriilor

Clasificarea de baz, folosit n prezent, aparine lui Bergey, iar bacteriile sunt grupate n 10 ordine i 47 familii (1952); aceast clasificare a fost modificat n 1984 dup criterii morfologice, prin care bacteriile sunt remprite n 33 de seciuni.

n continuare, n mod selectiv, se vor trece n revist principalele ordine, familii i genuri cu importan practic.

n clasificarea general a microorganismelor, bacteriile sunt incluse n regnulPROCARIOTAE cu dou diviziuni:

- diviziunea SCOTOBACTERIA, n care sunt cuprinse bacterii chimiosintetizante, ce folosesc pentru cretere i multiplicare energia rezultat din reacii chimice;

- diviziunea PHOTOBACTERIA, care cuprinde bacterii ce conin pigmeni similari clorofilei i care pot folosi energia luminoas n procese de biosintez celular.

n diviziunea SCOTOBACTERIA bacteriile sunt clasificate n trei clase:A. Clasa BACTERIA - ce include bacterii chimiosintetizante propriu-zise;B. Clasa ACTINOMYCES - care cuprinde bacterii filamentoase;C. Clasa MOLICUTES (Mycoplasma) - cu bacterii lipsite de perete celular,

patogene.

TESTSticky NoteNU


23

n tabel se prezint cele mai importante genuri de bacterii din clasele Bacteria i Actinomyces.

Tabelul 2.3. Clasificarea bacteriilor din clasa Bacteria i clasa Actynomices

A. Clasa BACTERIAORDINE FAMILII GENURI IMPORTANTEPseudomonadales Pseudomonadaceae

NitrobacteriaceaeThiobacteriaceaeSpirillaceae

Pseudomonas, AcetobacterXantomonas, ZymomonasNitrobacter, NitrosomonasThiobacillusCellvibrio, Cellulomonas

Eubacteriales Achromobacteriaceae

AzotobactehaceaeBacillaceaeEnterobactehaceae

Lactobacillaceae

Micrococcaceae Propionibacteriaceae

Achromobacter.Alcaligenes,FlavobacteriumAzotobacterBacillus, ClostridiumEscherichia, Enterobacter, Erwinia,Proteus, Salmonella, Serratia. ShigellaStreptococcus.Lactococcus Lactobacillus, Pediococcus, LeuconostocMicrococcus, Sarcina, Staphylococcus Propionibacterium

Clasa BACTERIA cuprinde mai multe ordine, familii, respectiv genuri.

Ordinul Pseudomonadales cuprinde bacterii Gram-negative, cu habitat n sol i ape, aerobe, nesporulate, n care sunt incluse familiile prezentate n continuare:

Familia Pseudomonadaceae cuprinde bacterii Gram-negative, nesporulate.Familia Nitrobacteriaceae include bacterii care produc oxidarea compuilor cu azot rezultai din

putrefacie, cu transformarea azotului amoniacal n azotii i azotai, form asimilabil de ctre plante.Familia Thiobacteriaceae cuprinde bacterii-ageni ai coroziunii biologice care produc

oxidarea compuilor cu sulf.Familia Spirillaceae cuprinde bacterii care produc degradarea celulozei n condiii aerobe.

Ordinul Eubacteriales cuprinde bacteriile propriu-zise, foarte rspndite, de form coccus, bacterium i forme derivate rezultate prin sciziune. Din acest ordin fac parte familiile prezentate n cele ce urmeaz:

Familia Achromobacteriaceae cuprinde bacterii nesporulate Gram-negative, care produc putrefacie.

Familia Azotobacteriaceae cuprinde bacterii care folosesc azotul atmosferic n nutriie; au rol n circuitul natural al azotului i sunt folosite pentru obinerea de ngrminte biologice (Azotobacter chroococcum)

Familia Bacillaceae cuprinde bacterii sub form de bastonae, Gram-pozitive, productoare de endospori.

Familia Enterobacteriaceae cuprinde bacterii Gram-negative, nesporulate, aerobe/facultativ anaerobe, patogene/facultativ, cu habitatul n tractul digestiv.

Familia Lactobacillaceae cuprinde bacterii (lactice) Gram-pozitive, nesporu-late, facultativ anaerobe, sub form de bacili sau forme derivate de la coccus. Caracterul fiziologic comun este capacitatea de a fermenta lactoza cu formare de acid lactic.

Familia Micrococcaceae cuprinde bacterii Gram-pozitive, cu forma coccus sau forme derivate prin sciziune .

Familia Propionibacteriaceae cuprinde bacterii nesporulate Gram-pozitive, care produc fermentaia propionic.


24

B. Clasa ACTINOMYCES

ORDINE FAMILII GENURI IMPORTANTEActinomycetales Mycobactehaceae

Actinomycetaceae Streptomycetaceae

MycobacteriumActinomyceStreptomyces

Ricketsiales Ricketsia, Coxiella

Clasa ACTINOMYCES cuprinde dou ordine mai importante.

Ordinul Actinomycetales cuprinde bacterii filamentoase, Gram-pozitive, saprofite sau facultativ patogene, folosite industrial pentru obinerea de substane biologic active.

Familia Mycobactehaceae cuprinde bacterii patogene (M. tuberculosis).Familia Actinomicetaceae cuprinde bacterii patogene pentru animale/plante Au rol n

formarea humusului i n nchiderea la culoare a solului.Familia Streptomicetaceae cuprinde bacterii filamentoase productoare de antibiotice, enzime.

Principalele genuri cu importan pentru industria alimentar sunt urmtoarele:

- Acetobacter - bacterii acetice care produc oxidarea alcoolului etilic i se folosesc la fabricarea acidului acetic de fermentaie;

- Acinetobacter - bacterii sub form de bastonae, Gram-negative, strict aerobe, rspndite n sol, ape, alimente proaspt refrigerate (denumiri sinonime: Moraxella, Psyhrobacter);

- Achromobacter - care produc amine biogene toxice prin degradarea protidelor. Sunt bacterii aerobe i produc alterarea produselor refrigerate;

- Aeromonas - bastonae Gram-negative cu habitatul n microbiota intestinal a petilor. Produc gaze prin fermentarea glucidelor;

- Alcaligenes - care produc reacie alcalin n lapte litmus, sunt nepigmentate. Pot fi ntlnite n lapte, pe carne de pui, de pete, i pe materii fecale;

- Alteromonas - bastonae mobile, Gram-negative, strict aerobe, cu habitat n ape marine, care necesit sare pentru cretere;

- Bacillus (28 specii) - bacterii de putrefacie aerobe sporogene. Unele specii selecionate se folosesc pentru obinerea de enzime: amilaze i proteaze;

- Brochothrix - bacterii Gram-pozitive sub form de bastonae scurte, cocoide. B.thermosphacta i B. campestris se ntlnesc pe carne proaspt, pstrat n condiii de refrigerare;

- Campylobacter - bastonae curbate sau spiralate, microerofile/anaerobe; n clasificrile anterioare erau incluse n genul Vibrio;

- Carnobacterium - bacterii sub form de bastonae, Gram-pozitive, catalazo-negative, anterior asociate cu lactobaciiii. Sunt heterotrofe, cresc bine la 0C i nu cresc la 45C. Specii: C. divergens, C. piscicola, C. gallinarium;

- Cellulomonas - bacterii folosite la prelucrarea deeurilor de hrtie pentru obinerea de protein bacterian folosit n scop furajer;

- Clostridium (93 specii) - bacterii butirice, bacterii de putrefacie anaerobe sporogene, productoare de toxine (Cl. botulinum), bacterii productoare desolveni;

- Coxiella - bacterii patogene, care produc febra Q-hemoragic. C. bruneti se poate transmite prin lapte;

- Enterobacter - bacterii de putrefacie din microbiota intestinal;

TESTSticky NoteDA


25

- Escherichia - bacterii d putrefacie, facultativ patogene (agen ai gastroenteritelor; se pot nmuli n produse alimentare); pot produce toxine. E.coli este folosit ca indicator sanitar pentru verificarea condiiilor de igien la fabricarea produselor alimentare;

- Erwinia - bacterii ce produc putrezirea umed a legumelor;- Flavobacterium - care se prezint sub form de bastonae, produc un pigment galben-

rou; produc alterarea produselor refrigerate;- Lactobacillus - bacterii lactice acidotolerante, folosite n industria laptelui i pentru

conservarea prin murare a produselor vegetale;- Leuconostoc - bacterii lactice hetarofermentative, ageni de alterare a sucurilor,

siropurilor de zahr .a. Pot produce dextran (Leuconostoc mesenteroides);- Micrococcus - bacterii aerobe, anaerobe, de putrefacie;- Mycobacterium - bacterii patogene. Specii reprezentative: M. tuberculosis (agentul

tuberculozei) i M. leprae;- Nitrobacter i Nitrosomonas - care produc oxidarea compuilor cu azot rezultai din

putrefacie;- Pediococcus - bacterii lactice sub form de tetrade. Pot produce diacetil i acrirea berii;- Proteus - bacterii de putrefacie mobile, aerobe, care produc alterarea crnii, a oulor

pstrate la temperatura camerei;- Propionibacterium - bacterii folosite la fabricarea brnzeturilor i pentru obinerea

vitaminei B12;- Pseudomonas - bastonae tipice, rspndite pe produse vegetale, carne (vit, pui),

care produc alterarea produselor refrigerate;- Ricketsia - cu sp. R. prowazeckii- agent al tifosului exantematic;- Salmonella - care cuprinde bacterii patogene pentru om; se pot nmuli n produse

alimentare i produc endotoxine;- Sarcina - bacterii aerobe de putrefacie;- Serratia - bacterii aerobe, care produc pigmeni de culoare roie i predomin n

produse vegetale, carne refrigerat (S. liquefaciens);- Staphylococcus - bacterii facultativ patogene; produc enterotoxine i sunt ageni ai

intoxicaiilor alimentare;- Streptococcus - care cuprinde bacterii sub form de streptococi (Streptococcus

salivarius subspecia thermophillus). O parte din speciile genului au fost trecute n genul Lactococcus i folosite drept culturi starter n industrializarea laptelui;

- Streptomyces - care cuprinde numeroase specii folosite pentru obinere de antibiotice: tetracicline, streptomicin, cloramfenicol .a., sau pentru enzime (glucozizomeraz, proteaze, amilaze, xilanaze .a.);

- Shigella - care cuprinde bacterii enteropatogene (ageni ai dizenteriei);- Thiobacillus - care pot fi ageni ai coroziunii biologice;- Xanthomonas - care dau alterri ale legumelor; produc un polimer xantan;- Zymomonas - bacterii care pot produce fermentarea glucidelor cu forma rea de alcool;

sunt folosite la obinerea alcoolului carburant din materii celulozice.


26

2.4. VIRUSURI

Virusurile sau inframicrobii sunt ageni infecioi fr organizare celular, ce paraziteaz obligatoriu celule vii, i reprezint entiti corpusculare care includ acizii nucleici purttori ai informaiei genetice.

Principalele caractere care le difereniaz de microorganisme sunt urmtoarele: absena organizrii structurale i funcionale a celulelor; din aceast cauz, virusurile nu

cresc n dimensiuni, nu se divid, nu au metabolism propriu; majoritatea virusurilor nu conin n acelai timp ambele molecule de acizi nucleici; de

aceea au fost clasificate n adenovirusuri (ADN) i ribovirusuri (ARN); virusurile sunt adaptate pentru a se reproduce n celula vie (eucariot/ procariot), ca

rezultat al transmiterii informaiei genetice proprii, celulei parazitate.Rspndire i rolSe consider c virusurile au aprut o dat cu primele forme de via. Dintre bolile virale ale omului i animalelor fac parte: turbarea, poliomielita, gripa,

hepatita, forme de cancer, SIDA .a., iar la plante, diferite viroze produc ofilirea frunzelor, atrofii/hipertrofii, cloroza .a. (numai la plantele cerealiere se cunosc 25 boli virale).

Virusurile denumite i fagi pot produce parazitarea microorganismelor (bacteriofagi, micofagi).Bolile virale se transmit uor prin contact infecios, prin leziuni sau prin inoculri

(injectare, nepturi ale insectelor transportoare de virusuri). Prin alimente contaminate, prin materii prime de origine animal provenite de la animale bolnave de viroze, se pot transmite virusuri ce dau hepatita, poliomielita, herpesul .a.

Caractere morfologiceO particul viral este alctuit din genom -respectiv o molecul de acid nucleic mono-

sau bicatenar, cu diferite forme de compactizare. n genomul virusurilor animale i la bacteriofagi este prezent ADN-ul, n timp ce la virusurile vegetale este prezent ARN-ul. Acidul nucleic este nconjurat cu uniti proteice denumite protomere, cu o repartizare ordonat (capsomere), cu rol n protecia genomului i n recepia de ctre celulele ce urmeaz a fi parazitate. Acidul nucleic i moleculele proteice asociate alctuiesc nucleocapsida, cu diferite forme geometrice (cubic, icosaedric .a.).

Masa molecular a virusurilor este de 100-120 kDa, iar 50% din aceasta este dat de acidul nucleic. La unele virusuri mari poate fi prezent o pseudomembran denumit peplos, la suprafaa creia sunt integrate molecule de proteine/enzime, care favorizeaz ptrunderea particulei virale n celula agresat. Virusurile sunt sensibile la diferiii factori ai mediului; astfel, pot fi inactivate pe cale termic la temperaturi de 60,..80C/30 min, n schimb rezist la temperaturi negative i pot fi conservate prin congelare. Pe cale chimic, inactivarea virusurilor poate fi fcut cu alcooli, detergeni, formol .a. Virusurile sunt, n schimb, rezistente la antibiotice.

Ciclul vital al virusurilorn replicarea viral se pot distinge mai multe etape:

adsorbia, cnd are loc contactul infecios, particula viral gsete locusul receptor pe suprafaa celulei i are loc ataarea specific;

nglobarea (ptrunderea), care este posibil prin transport sau endocitoz; decapsidarea, care const n separarea moleculelor capsomere i n eliberarea acidului nucleic; replicarea, etap ce are loc dup decapsidare, cnd acidul nucleic viral impune celulei

parazitate biosinteza proteinelor timpurii i sunt create, prin biosintez, componentele necesare ce alctuiesc matria pentru biosinteza a noi molecule de acid nucleic viral. Urmeaz biosinteza proteinelor tardive", care intr n structura capsidei;

TESTSticky NoteNU


27

morfogeneza, etapa de asamblare prin care moleculele de acid nucleic viral sunt nconjurate de unitile protomere;

eliberarea particulei virale, care se poate face prin: exocitoz, transport prin locusuri ale celulei, sau liza peretelui celulei parazitate. Particulele virale mature (denumite virioni) pot s continue infecia celulelor adiacente din esutul viu i are loc fie distrugere acestuia, fie o cretere anarhic, anormal, ce conduce la formarea tumorilor. Procesul de infecie se oprete cnd esutul este distrus sau cnd intervine un factor de inhibare a ciclului litic viral.

Un succes al biotehnologiei este obinerea prin inginerie genetic a interferonului, substan care inhib adsorbia i transmiterea unor virusuri. Unele virusuri pot avea concomitent un ciclu lizogenic, avnd capacitatea s se integreze n cromozomul celulei atacate, care se va reproduce normal, pn cnd un factor favorizant va elibera acidul nucleic viral ce va induce etapele ciclului litic.

FAGII

Fagii sunt virusuri care paraziteaz celule microbiene i, n funcie de natura celulelor parazitate, se cunosc bacteriofagi i micofagi.

1. BacteriofagiiSunt virusuri adaptate s paraziteze celula procariot i au fost pui n eviden de

ctre F. Twort (1915) i d'Hrlle (1917).Rspndire i rol. Bacteriofagii pot face parte din microbiota intestinal i se elimin

prin materii de dejecie. n condiii naturale, bacteriofagii au un rol ecologic important, ca ageni de depoluare a apelor fecalo-menajere. n industria alimentar, bacteriofagii pot contamina i distruge culturi de bacterii lactice. Din acest motiv sunt folosite culturi starter lizorezistente. n ingineria genetic, bacteriofagii sunt folosii pentru transfer de gene i obinerea de tulpini bacteriene modificate genetic.

Structura. Bacteriofagii sunt formai dintr-o capsid cu contur hexagonal, care nchide genomul. n interiorul capului hexagonal se afl o molecul de ADN dublu catenar, mpachetat n molecule de proteine i poliamine. n continuarea capului se afl un disc i un cilindru axial (coada bacteriofagului), gol n interior, alctuit din 24 inele-capsomere. Acestea alctuiesc teaca contractil a cozii, care, prin contracie, i reduce lungimea la jumtate. Cilindrul axial se termin cu o plac bazal prevzut cu un orificiu central i cu 6 croete -uniti de fixare a bacteriofagului pe celula bacterian receptiv (fig. 2.8).

Fig. 2.8. Structura bacteriofagului


28

Infecia cu bacteriofag are loc n urmtoarele etape:- adsorbia, care se produce prin ciocniri ntmpltoare ale bacteriofagilor cu celulele

bacteriene, pn cnd acetia ajung pe un situs receptor al peretelui bacterian (de exemplu, acizii teichoici la bacteriile Gram-pozitive, lipopoliglucidele la bacteriile Gram-negative);

- fixarea, care se realizeaz cu ajutorul croetelor din placa bazal. Au loc modificri catalizate enzimatic ce conduc la solubilizarea peretelui celular n zona de contact;

- injectarea, cnd se produce o contractare a capsomerelor aflate pe tija cilindrului axial. Prin contracie, tija ptrunde n celul pe o distan de aproximativ 12 nm i molecula de ADN, n stare relaxat, este propulsat n interiorul celulei. Carcasa liber de acid nucleic rmne n exteriorul bacteriei;

- replicarea acidului nucleic, care are loc similar cu a celorlalte virusuri, cu deosebirea c formarea capului i a cozii au loc separat i apoi are loc, intracelular, morfogeneza;

- liza celulei bacteriene i eliberarea fagilor, care poate avea loc ntr-un interval de 25-60 min i se produce sub aciunea unei enzime induse de prezena fagului, denumit muramidaz, iar sub aciunea presiunii interne i a lizei are loc ruperea/solubilizarea peretelui celular. Sunt sensibile la fagi, bacterii ale genurilor: Enterobacter, Pseudomonas, Bacillus, Vibrio, Lactobacillus, .a. n celulele lizogene se pot ntlni forme de profagi care, n condiii favorabile, devin viruleni .

2. Micofagii (micovirusurile) Micovirusurile sunt mai puin studiate comparativ cu bacteriofagii. Au n structur

ARN i pot parazita mucegaiuri ale genurilor: Penicillium, Aspergillus, Mucor, Fusarium, sau drojdiii: Saccharomyces cerevisiae .a.


2. caracterizarea principalelor grupe de microorganisme cu importan n industria alimentar

2.1. Drojdii (levuri)

Drojdiile reprezint un grup taxonomic complex i heterogen de microorganime monocelulare de tip eucariot care se nmulesc prin nmugurire (mitoz), ca form general de reproducere i n mod particular, prin ascospori formai pe cale asexuat i sexuat (n urma proceselor de conjugare ntre celule).

Importan i rol

Avnd drept caracteristic principal capacitatea de a produce fermentarea glucidelor simple n anaerobioz, cu formare de alcool etilic i dioxid de carbon, drojdiile fermentative sunt utilizate industrial n biotehnologii alimentare la fabricarea spirtului de fermentaie, a vinului, a berii i pinii. Drojdiile au o comp

2. microorganisme - note de curs

Documents