Looduses on kõik nii harmooniliselt paigutatud, et siin maailmas on igaühel oma koht ja ta tegeleb talle määratud funktsioonidega, olgu selleks siis looduse kroon – uskumatult keeruline inimene või kõige mikroskoopilisem organism. Igaüks annab oma osa meie maailma paremaks muutmiseks. See kehtib ka erinevate bakterite kohta, mis maailma looja suure plaani kohaselt toovad inimestele mitte ainult kasu, vaid ka teatud kahju. Mõelge, mis on termofiilsed piimhappebakterid ja milline on nende koht meie elus. Kas need on head või halvad?
Omadused ja olemus
Meie planeedil elab terve armee erinevaid mikroorganisme, mis on silmale nähtamatud, kuid väga aktiivsed ja mitte alati kasulikud. Üks selline kasulik mikroformatsioon on termofiilne bakter. Bakter elab kuumaveeallikates ja paljuneb üsna kõrgel temperatuuril - üle 45 kraadi. Nende mikroorganismide terved kolooniad on tuvastatud meie planeedi erinevates geotermilistes piirkondades,näiteks kuumade looduslike allikate veed. Termofiilsed bakterid jäävad ellu tänu nendes sisalduvatele spetsiaalsetele ensüümidele, mis võivad toimida kõrgel temperatuuril. Nende jaoks on kõige soodsam temperatuurirežiim 50-65 kraadine koridor. Sellistes tingimustes võivad bakterid end mugav alt tunda ja vab alt paljuneda.
Paljud inimesed tahaksid teada, millisel temperatuuril termofiilsed bakterid surevad, et nende arvukust kontrollida. Sellega seoses tahaksin märkida, et teadlased ei ole veel suutnud selle kohta täpseid andmeid hankida. Teaduse praeguses arengujärgus on teada vaid see, et termofiilide maksimaalne temperatuurinäitaja on 68–75 kraadi. See aga ei tähenda, et bakterid sellise kuumutamisega surevad – optimaalsest režiimist kõrvalekaldumine muudab nende elu vähem mugavaks ja intensiivseks, aeglustab rakkude kasvu ja vähendab ainevahetusprotsesside kiirust.
Kas baktereid on võimalik tappa? Mis neid mõjutab?
Selleks, et termofiilsed bakterid sureksid, on vaja palju suuremat ülemist läve. Tänapäeval on teadlased suutnud kindlaks teha, et kõrgeim teadaolev temperatuur, mille juures need mikroorganismid võivad elada, on 122 kraadi Celsiuse järgi. Laboritingimustes pole võimalik suuremat kütet tekitada. Seetõttu ei ole veel võimalik kindlaks teha, millisel temperatuuril termofiilsed bakterid surevad. On vaid teada, et järsk temperatuurikõikumine mõjub bakterite elutegevusele väga halvasti: kultuuri areng võib seiskuda, kuidkas ta sureb, on küsimus.
Sordid ja nende kirjeldused
Hindades mikroorganismide temperatuurieelistusi, võib need jagada kolme põhirühma: psührofiilsed, mesofiilsed ja tegelikult ka termofiilsed. Kõik need sõltuvad kuumusest, kuid erinevad temperatuurirežiimide poolest.
Seega on psührofiilsed bakterid kõige vähem termosõltuvad ja eelistavad temperatuurivahemikku nullist +10 kraadini. See on nende jaoks optimaalne arengukoridor, kuid nad võivad sigida nii -5 kraadi juures kui ka +15 kraadi juures.
Edasi – mesofiilsed termofiilsed bakterid, mille mugavustsoon asub 30–40 kraadi Celsiuse vahel. Bakterid võivad hästi kasvada ja paljuneda, kui temperatuur langeb 10 kraadini või tõuseb 50 kraadini. Nende organismide kasvu optimaalne tase on 37 kraadi.
Ja lõpuks termofiilsed bakterid – nende aktiivset kasvu täheldatakse siis, kui temperatuur jõuab üle 50 kraadi. Nende peamine eristav tunnus on ainevahetuse kiirenemine. Viimaste uuringute kohaselt on kindlaks tehtud, et temperatuuri mõjul toimuvad olulised muutused valkudes ja lipiidides, mis mängivad suurt rolli kõigis eluprotsessides.
Terofiilide alarühmad
Selle ilmekaks illustratsiooniks on näited termofiilsetest bakteritest, mis on samuti jagatud mitmeks sõltumatuks alarühmaks:
- Ekstreemsed termofiilid, mille optimaalne temperatuur on 80 kraadi, minimaalselt 60 ja maksimaalselt 105 kraadi.
- Stenotermofiilid ehk fakultatiivsed, vahemikus 55–65 kraadi, kuid näitavad võimet paljuneda isegi siis, kui temperatuur langeb 20 kraadini. Suurimat kasvuvõimet täheldatakse 20-40 kraadi juures.
- Eurütermofiilid eelistavad 37-48 kraadi. Kohustuslike termofiilide eripära on see, et nad ei kaota oma kasvuvõimet isegi 70 kraadi juures, kuid nad ei kasva alla 40 kraadi.
- Termotolerantsed, mille optimaalne indikaator ei ületa 48 kraadi, minimaalne temperatuur, mille juures nad saavad kasvada, on 10 kraadi ja maksimum on 55–60. Need erinevad mesofiilidest samadel optimaalsetel temperatuuridel selle poolest, et temperatuuriläve tõustes jätkavad bakterite kasvu.
Anaeroobsed termofiilid
Terofiilsete organismide kiire kasvuvõime annab neile suurepärase võimaluse kasutada erinevates eluvaldkondades – tööstuses või põllumajanduses ja isegi majapidamises. Samal ajal on mesofiilsetel ja termofiilsetel piimhappebakteritel sarnased isoleerimismeetodid. Erinevust täheldatakse ainult kasvutemperatuuril. Täpse optimaalse temperatuuritaseme kindlaksmääramiseks tuleb kultuuri üks või kaks kuud passiveerida või teisisõnu teatud temperatuurivahemikus uuesti külvata.
Looduses on mitut tüüpi termofiilsed bakterid lai alt levinud ja elavad erinevates tingimustes. Nad armastavad soojust ja tunnevad end inimese kõhus väga mugav alt ning neid võib leida ka loomadest, taimedest, pinnasest, veest ja erinevatest muudest keskkondadest,arenguks soodsate tingimuste loomine. Mõned bakterid vajavad kasvamiseks õhku, teised aga ei vaja üldse hapnikku. Selle hapnikust sõltumise märgi järgi jagunevad termofiilsed organismid aeroobseteks ja anaeroobseteks.
Anaeroobne sisaldab mitut eraldi rühma:
- Võihape – käärimise käigus toodavad nad võihapet, toituvad suhkrust, pektiinidest, dekstriinidest ning toodavad happeid – äädik- ja võihapet, aga ka vesinikku ja süsinikdioksiidi. Kasulikest omadustest võib eristada atsetooni, etüül-, butüül- ja isopropüülalkoholide tootmist. Leitud termofiilsel ja mesofiilsel kujul.
- Tselluloos elab jõemudas, kompostis, taimejäänustes. Need termofiilsed kompostibakterid on ideaalsed ja neid kasutatakse laialdaselt põllumajandussektoris. Olles mullas või huumuses, aktiveeruvad need bakterid 60-65 kraadi juures. Samuti on mesofiilne vorm - Omeljanski kepp. Need bakterid lagundavad spetsiaalse ensüümi abil tselluloosi, vabastades süsinikdioksiidi, vesinikku, etüülalkoholi, mitmeid happeid – sipelg-, äädik-, fumaar-, piim- ja muid orgaanilisi happeid.
- Metaani moodustajad elavad tselluloosiga samas kohas ja neid kasvatatakse seal. Selles rühmas on enim uuritud liigid metanobakterid ja metanobatsillid. Nad ei ole võimelised sporuleerima ja nende kasulikkus seisneb võimes toota antibiootikume, vitamiine, ensüüme, kasutades toiduks kanalisatsiooni ja olmejäätmeid.
- Väävlieemaldajaid leidub kõige sagedamini kõrv altselluloosi ja elavad sulfaatide redutseerimisest. Neil on ovaalsed eosed, mis asuvad lähemal Bacillus bacillus'e ühele otsale – kas terminalile või alamterminalile.
- Piimhape – eriline suur bakterite rühm, mis elab piimas. Need termofiilsed piimhappebakterid võivad olla nii inimestele kasulikud kui ka väga kahjulikud. Mõned nende liigid võivad sünteesida spetsiaalseid aromaatseid aineid. Just nemad annavad pärast piimaga kokkupuudet kodujuustule või koorele meeldiva maitse ja aroomi. Sellised termofiilsed piimhappebakterid on fakultatiivsed anaeroobsed, mistõttu võivad nad optimaalselt paljuneda hapniku puudumisel või keskkonnas, kus on suur hapnikupuudus.
Piimhape
Piimhappebakterid jagunevad kokkideks ja pulkadeks. Esimesed koosnevad mitmest ahelas ühendatud rakust – streptokokkidest ning neil on homo- ja heterogeenne fermentatsioon. Homofermentatiivsed streptokokid kääritavad piimas leiduvat suhkrut elusa jogurti valmistamiseks. Heteroensümaatilised eritavad paralleelselt ka selliseid aromaatseid aineid nagu diatsetiin ja tsütoiin. Nende rakud on ümara või ovaalse kujuga, määrduvad Grami järgi hästi ega moodusta eoseid ega kapsleid. Need on aerotolerantsed ja võivad eksisteerida õhu juuresolekul. Neil puudub aga aeroobse hingamise võime ja nad eelistavad jätkata oma tavapärast piimhappekäärimisprotsessi. Söömiseks vajavad nad palju vitamiine, valke, orgaanilisi happeid. piimasbakterid põhjustavad selle hüübimist, väikese seerumi kogusega tiheda ühtlase trombi moodustumist. Just tänu aroomi tootvatele piimhappe streptokokkidele tekivad juustu võrgutavad mullid, millel on iseloomulik lõhn ja madal hapete moodustumise võime. Kookid on väga alkoholikindlad ja vajavad kõrget happesust.
Piimhappepulgad
Piimhappepulgad – neid nimetatakse muidu laktobatsillideks – võivad olla kas üksikud või paaris. Kõige sagedamini kasutatakse atsidofiilseid laktobatsille, eriti Bulgaaria pulka, mis on osa starterkultuuridest ja võimaldab toota maitsvat ja tervislikku jogurtit. Isegi piimatööstuses on streptobakterid ja beetabakterid populaarsed. Need organismid on täiesti liikumatud ega moodusta eoseid ega kapsleid, nad värvivad hästi grammi poolt.
Piimhappe termofiilid on fakultatiivsed anaeroobid. Need võivad muutuda monoensümaatiliseks, suure happe moodustumise kiirusega või heroensümaatiliseks võimega töödelda paralleelselt fruktoosi, mille tulemusena moodustuvad heksahüdroksüülalkohol mannitool, atsetaadid, laktaadid ja süsinikdioksiid. Valgud on üsna nõrg alt töödeldud, seetõttu vajavad nad kasvamiseks keskkonnas aminohapete olemasolu. Mõned pulgad on võimelised tootma katalaasi, ensüümi, mis lagundab vesinikperoksiidi või atseetaldehüüdi, mis annab juustule maitse ja aroomi.
Piimhappe kuumakindlad pulgad võivad piimas ellu jääda, kui neid pastöriseerida temperatuuril 85–90 kraadi. Need on väga vastupidavad desinfitseerimisvahenditele ja põhjustavad seega toiduettevõtetele märkimisväärset kahju. Need on Escherichia coli antagonistid. Leitud juuretisest või vähepastöriseeritud piimast.
Termofiilid, kes ei saa hapnikuta hingata
Aerobsed termofiilid, kes ei saa hapnikuta hingata, jagunevad samuti kahte eraldi rühma:
- Äärmiselt termofiilsed - gramnegatiivsed vardad, mis ei ole võimelised liikuma, seotud kohustuslike bakteritega, mille kasv toimub optimaalsel temperatuuril 70 kraadi. Temperatuuri tõustes muutuvad pulgad õhukesteks niitideks. Elage massiliselt kuumaveeallikates ja lähedalasuvas pinnases.
- Spoore moodustavad vormid on sarnased mesofiilsetele. Elada ja levida hästi kobestatud pinnases või gaseeritud vees.
Võttes arvesse kõiki seda tüüpi mikroorganisme, tuleb märkida, et termofiilsete bakterite ilmumine on nende aromorfoos elupaika. Nagu teised elusorganismid, suudavad ka bakterid oma evolutsiooni käigus suurepäraselt kohaneda keskkonnatingimuste muutustega. Samal ajal tõstavad nad oluliselt oma organisatsiooni taset ja omandavad uusi võimeid.
Kasu ja kahju
Mis on termofiilsete bakterite kahju ja kasu? Toiduainetööstuses kasutatavad piimhappepulgad toovad inimesele kahtlemata kasu. Olles osa erinevatest eelroogadest, toodavad nad maitsvaid ja maitsvaidkasulikud piimhappetooted, mis avaldavad väga positiivset mõju inimkeha kõikidele süsteemidele, aitavad reguleerida ainevahetusprotsesse, normaliseerivad seedekulgla tööd ja aitavad igal võimalikul viisil kaitsta keha erinevate mädanevate bakterite eest, puhastades seda paralleelselt kogunenud toksiinidest ja toksiinidest.. Lisaks mikrofloora koostise parandamisele rahustavad termofiilsed bakterid närvisüsteemi, pärsivad antibiootikumide toimet ja suurendavad immuunsust.
Lisaks toiduainetööstusele kasutatakse seda tüüpi baktereid üsna laialdaselt farmakoloogias ja kosmeetikas. Nende baasil valmistatakse erinevaid probiootikume, samuti kosmeetikat, mis annavad nahale hoolduse ja elastsuse ning mida kasutatakse ka selle valgendamiseks ja taastamiseks. Elus jogurtimaskid võivad teha imesid.
Mullas ja kompostis elavad termofiilsed ja mesofiilsed bakterid aitavad orgaanilist ainet ringlusse võtta, väetades mulda taimede hea kasvu tagamiseks. Eraldatud metaani saab eduk alt kasutada majade ja tööstusrajatiste kütmiseks. Sellise tohutu kasu korral vähendab termofiilsete varraste väike kahju toiduainetööstusele kokkupuude bakteritsiidsete ravimitega ja toidutootmisseadmete pidev jälgimine.
Järeldus
Selles artiklis andsime nii suure ja väheuuritud klassi nagu bakterid põhimõisted. Ül altoodud materjalist järeldub, et termofiilsed bakteridinimesed kasutavad neid juba tänapäeval laialdaselt enda huvides. Kuid see protsess pole veel kaugeltki lõppenud ning meid ootab ees veel palju meeldivaid ja kasulikke avastusi.
