1.6. РОЛЬ МІКРООРГАНІЗМІВ У ПЕРЕТВОРЕННІ РЕЧОВИН У ПРИРОДІ

У процесі життєдіяльності мікроорганізми постійно беруть участь у перетворенні різних речовин у природі.
Перетворення Нітрогену (азоту). Азот є важливою складовою повітря, входить до складу білків. Проте рослини й тварини не здатні засвоювати азот повітря. Рослини засвоюють його у вигляді азотовмісних сполук, які знаходяться в ґрунті й весь час поповнюються завдяки діяльності мікроорганізмів, одні з яких фіксують азот повітря, інші — розщеплюють білки решток тварин і рослин.
Розщеплення мертвого білка — гниття — відбувається в результаті дії гнильних мікроорганізмів. Вони розщеплюють білки за допомогою гідролітичних ферментів. При цьому утворюється ряд проміжних речовин (альбумоз, пептонів, амінокислот), деякі з них мають неприємний запах (індол, скатол, сірководень та ін.). Кінцевим продуктом цих перетворень є аміак. Так у природі здійснюється перетворення органічного азоту на аміачний — амоніфікація білкових речовин.
Ступінь розщеплення білка залежить від виду мікроорганізму та умов, за яких цей процес реалізується. Так, при вільному доступі атмосферного кисню відбувається повний розпад білкових сполук з повним окисненням кінцевого продукту. Такий процес називають тлінням. У мікроаерофільних чи анаеробних умовах відбувається неповне окиснення деяких продуктів (гниття).
Гнильні процеси сповільнюються чи припиняються за низьких температур, у кислому середовищі, у гіпертонічному середовищі, у висушених матеріалах, під дією антимікробних препаратів.
Гнильні бактерії досить поширені в природі. Вони є в організмі людини і тварин, ґрунті, на рослинах тощо.
Основними збудниками гниття є Clostridium sporogenes, Сl. putrificus, Сl. septicum, В. cloaceae, В. subtilis, В. mycoides, В. mesentericus, В. prodigiosum, Proteus vulgaris.
У процесі білкового обміну в організмі людини і тварин утворюється сечовина, яка у великій кількості виділяється у зовнішнє середовище (понад 50 млн тонн за рік). Мікроорганізми ферментують сечовину з утворенням аміаку, вуглекислого газу та води. В результаті цього процесу сечовина стає доступною для засвоєння рослинами.
Аміачні солі, що утворюються в результаті розпаду білків чи ферментації сечовини, окиснюються до азотних солей, які засвоюються рослинами. Цей процес зветься нітрифікацією і відбувається у дві фази: 1) окиснення аміачних солей до солей азотної кислоти як результат дії нітрозобактерій; 2) окиснення солей азотистої кислоти (нітритів) до солей азотної кислоти (нітратів), що відбувається під дією нітробактерій. У природі існує і процес, зворотний нітрифікації, — денітрифікація. Він є результатом перетворення солей азотної на солі азотистої кислоти, далі вивільнюється азот, який надходить в атмосферу. Цей процес здійснюється також у результаті діяльності мікроорганізмів — денітрифікаторів і може мати негативне значення, оскільки призводить до зниження родючості ґрунту. Постійний обробіток ґрунту, що підвищує його аерацію, дає змогу мінімізувати можливий шкідливий вплив денітрифікаторів.
На відміну від останніх, існує група надзвичайно корисних мікроорганізмів, здатних фіксувати атмосферний азот, — азотфіксато-ри. До них належать бульбочкові бактерії, азотобактер та деякі ві-льноіснуючі ґрунтові види. Ці бактерії використовують у вигляді спеціально розроблених бактерійних препаратів (нітрагін, азотобактерин), які за потреби вносять у ґрунт.
Перетворення Карбону (вуглецю). Перетворення вуглецю в природі здійснюється шляхом бродіння — розщеплення органічних сполук за допомогою ферментів мікроорганізмів.
Спиртове бродіння — розщеплення цукру на спирт і вуглекислий газ — відбувається завдяки дії ферменту зимази, який синтезується переважно дріжджами Saccharomyces cerevisiae (хлібні дріжджі):

C₆H₁₂O₆ → 2СН₃СН₂ОН → СО₂ + 113 кДж.

Спиртове бродіння широко використовують у спиртовій та кондитерській промисловості, під час заготівлі кормів для тварин.
Оцтовокисле бродіння — процес окиснення спирту до оцтової кислоти під впливом бактерій з роду Acetobacter. Етиловий спирт спочатку перетворюється на етиловий альдегід, а потім на оцтову кислоту. Оцтовокисле бродіння спостерігається в силосі, використовується під час отримання оцту, може впливати на якість вина і пива.
Пропіоновокисле бродіння здійснюють бактерії Propionibacterium — поліморфні, паличкоподібні чи кокоподібні, інколи розгалужені, дрібні нерухливі анаеробні клітини. Вони ферментують молочний цукор і молочну кислоту з утворенням пропіонової та оцтової кислот і діоксиду карбону. Пропіоновокислі бактерії можуть синтезувати вітамін В₁₂, є важливими представниками нормальної мікрофлори травного каналу людини і тварин.
Маслянокисле бродіння — розщеплення вуглеводів, жирів та білків до масляної кислоти, вуглекислого газу і водню. Здійснюється під впливом ферментів Сl. butiricum. Масляна кислота, що може накопичуватись у силосній масі, зумовлює низьку якість цього корму, який може бути шкідливим для тварин.
Молочнокисле бродіння — розщеплення цукрів до молочної кислоти, відбувається за участю ферменту лактази, що синтезується великою групою молочнокислих бактерій, зокрема Streptococcus lactis, Lactobacillus casei, Lactococcus lactis та ін. Молочна кислота, що утворюється, є прекрасним консервантом для харчових продуктів та корму для тварин, цінною поживною речовиною. Молочнокисле бродіння широко використовують на практиці. Розроблено десятки видів кисломолочних продуктів на основі молока, готується значна кількість різноманітних квашень. Запропоновано препарати, що містять молочнокислі бактерії, які мають велике значення у профілактиці та лікуванні різних хвороб людини і тварин.
Бродіння клітковини — розщеплення клітковини, що здійснюється за участю целюлозолітичних ферментів поширених у природі аеробних та анаеробних мікроорганізмів. Розщеплення клітковини в аеробних умовах здійснюють Сl. cellulosae methanicus, Сl. cellulosae hydrogenicus, в анаеробних — три групи мікроорганізмів: Cytophaga, Cellvibrio, Cellfacicula.
Бродіння клітковини відіграє надзвичайно важливу роль. Завдяки діяльності целюлозолітичних мікроорганізмів руйнується величезна кількість клітковиновмісних речовин, що сприяє очищенню зовнішнього середовища від забруднення рештками рослин; велике значення целюлозолітичних мікроорганізмів і у травленні, особливо жуйних тварин.

До змісту