ธรรมชาติทุกอย่างถูกจัดวางอย่างกลมกลืนจนในโลกนี้ทุกคนมีที่ของตัวเองและมีส่วนร่วมในหน้าที่ที่ได้รับมอบหมาย ไม่ว่าจะเป็นมงกุฎแห่งธรรมชาติ - มนุษย์ที่ซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อหรือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่สุด ทุกคนมีส่วนทำให้โลกของเราน่าอยู่ขึ้น สิ่งนี้ยังใช้กับแบคทีเรียต่าง ๆ ซึ่งตามแผนการอันยิ่งใหญ่ของผู้สร้างโลก ไม่เพียงแต่นำประโยชน์มาสู่ผู้คนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอันตรายบางอย่างด้วย พิจารณาว่าแบคทีเรียกรดแลคติกเทอร์โมฟิลลิกคืออะไร และอะไรคือที่ของมันในชีวิตของเรา ดีหรือไม่ดี
คุณสมบัติและสาระสำคัญ
จุลินทรีย์หลากหลายชนิดอาศัยอยู่บนโลกของเรา มองไม่เห็นด้วยตา แต่กระฉับกระเฉงมาก และไม่มีประโยชน์เสมอไป จุลภาคที่เป็นประโยชน์อย่างหนึ่งคือแบคทีเรียทนความร้อน แบคทีเรียอาศัยอยู่ในน้ำพุร้อนและทวีคูณที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง - สูงกว่า 45 องศา อาณานิคมทั้งหมดของจุลินทรีย์เหล่านี้ได้รับการระบุในเขตความร้อนใต้พิภพที่แตกต่างกันของโลกของเราเช่นน้ำจากบ่อน้ำพุร้อนธรรมชาติ แบคทีเรียทนความร้อนสามารถอยู่รอดได้เนื่องจากมีเอ็นไซม์พิเศษที่สามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงได้ สำหรับพวกเขา ระบบอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดคือทางเดินระหว่าง 50-65 องศา ภายใต้สภาวะดังกล่าว แบคทีเรียสามารถรู้สึกสบายและทวีคูณอย่างอิสระ
หลายคนอยากรู้ว่าอุณหภูมิของแบคทีเรียเทอร์โมฟิลลิกตายเพื่อควบคุมจำนวนของพวกเขา ในเรื่องนี้ ฉันต้องการทราบว่านักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถได้รับข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับเรื่องนี้ ในขั้นตอนการพัฒนาวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน เป็นที่ทราบเพียงว่าตัวบ่งชี้อุณหภูมิสูงสุดสำหรับเทอร์โมไฟล์คือ 68-75 องศา อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าแบคทีเรียตายด้วยความร้อนเช่นนี้ การเบี่ยงเบนจากระบบการปกครองที่เหมาะสมทำให้ชีวิตของพวกเขาสบายน้อยลงและเข้มข้นขึ้น ชะลอการเจริญเติบโตของเซลล์และลดอัตราการเผาผลาญอาหาร
ฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้หรือไม่? สิ่งที่ส่งผลกระทบต่อพวกเขา?
เพื่อให้แบคทีเรียทนความร้อนตายได้ จำเป็นต้องมีขีดจำกัดบนที่มากเกินไป วันนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าอุณหภูมิสูงสุดที่จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถมีชีวิตอยู่ได้คือ 122 องศาเซลเซียส เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างความร้อนสูงในสภาพห้องปฏิบัติการ ดังนั้นจึงยังไม่สามารถระบุได้ว่าแบคทีเรียทนความร้อนที่อุณหภูมิใดจะตาย เป็นที่ทราบกันเพียงว่าอุณหภูมิที่ผันผวนอย่างรวดเร็วส่งผลเสียต่อชีวิตของแบคทีเรียอย่างมาก: การพัฒนาของวัฒนธรรมอาจหยุดลง แต่คำถามคือเธอจะตายไหม
พันธุ์และคำอธิบาย
การประเมินอุณหภูมิที่ต้องการของจุลินทรีย์นั้น สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ ไซโครฟิลิก เมโซฟิลิก และกลุ่มเทอร์โมฟิลลิก ทั้งหมดขึ้นอยู่กับความร้อน แต่แตกต่างกันในแง่ของระบอบอุณหภูมิ
ดังนั้น ไซโครฟิลิกแบคทีเรียจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิน้อยที่สุด และชอบช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ศูนย์ถึง +10 องศา นี่คือแนวทางการพัฒนาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับพวกมัน แต่พวกมันสามารถผสมพันธุ์ได้ทั้งที่ -5 องศาและที่ +15
ถัดไป - mesophilic thermophilic bacteria ซึ่งเป็นเขตปลอดภัยสำหรับอุณหภูมิระหว่าง 30 ถึง 40 องศาเซลเซียส แบคทีเรียอาจเติบโตและเพิ่มจำนวนขึ้นได้เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง 10 องศาหรือเพิ่มขึ้นถึง 50 องศา ระดับที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้คือ 37 องศา
และสุดท้าย แบคทีเรียทนความร้อน - การเจริญเติบโตเชิงรุกของพวกมันจะถูกสังเกตได้เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 50 องศา ลักษณะเด่นของพวกเขาคืออัตราเร่งของการเผาผลาญ จากการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ พบว่าภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในโปรตีนและไขมัน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในทุกกระบวนการของชีวิต
กลุ่มย่อยของเทอร์โมฟิล
ภาพประกอบที่ชัดเจนของสิ่งนี้คือตัวอย่างของแบคทีเรียที่ชอบความร้อน ซึ่งแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยอิสระหลายกลุ่ม:
- เทอร์โมฟิลสุดขั้วที่มีอุณหภูมิที่เหมาะสม 80 องศาขั้นต่ำ 60 และสูงสุด 105 องศา
- Stenothermophiles หรือ facultative ที่มีช่วง 55-65 องศา แต่สามารถขยายพันธุ์ได้แม้อุณหภูมิจะลดลงถึง 20 องศา ความสามารถในการเติบโตสูงสุดอยู่ที่ 20-40 องศา
- ยูริเทอร์โมฟีเลียชอบ 37-48 องศา. ลักษณะเฉพาะของเทอร์โมฟิลที่บังคับได้คือพวกมันไม่สูญเสียความสามารถในการเติบโตแม้ในอุณหภูมิ 70 องศา แต่พวกมันไม่เติบโตต่ำกว่า 40 องศา
- Thermotolerants ที่มีตัวบ่งชี้ที่เหมาะสมไม่สูงกว่า 48 องศา อุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถเติบโตได้คือ 10 องศา และสูงสุดคือ 55-60 พวกเขาแตกต่างจาก mesophiles ที่อุณหภูมิที่เหมาะสมเท่าเดิมเมื่ออุณหภูมิเกณฑ์เพิ่มขึ้น แบคทีเรียยังคงเติบโต
เทอร์โมฟิลแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ความสามารถในการเติบโตอย่างรวดเร็วของสิ่งมีชีวิตที่ชอบความร้อนทำให้พวกเขามีโอกาสที่ดีที่จะนำไปใช้ในด้านต่าง ๆ ของชีวิต - ในอุตสาหกรรมหรือในการเกษตรและแม้กระทั่งในระดับครัวเรือน ในเวลาเดียวกัน แบคทีเรียกรดแลคติก mesophilic และ thermophilic มีวิธีการแยกที่คล้ายกัน ความแตกต่างนั้นสังเกตได้เฉพาะในอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น ในการสร้างระดับอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด วัฒนธรรมจะต้องผ่านการเพาะเลี้ยงเป็นเวลาหนึ่งหรือสองเดือน หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง คือการเพาะเลี้ยงในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด
โดยธรรมชาติแล้ว แบคทีเรียที่ชอบความร้อนหลายชนิดแพร่หลายและอาศัยอยู่ในสภาวะต่างๆ พวกเขาชอบความอบอุ่นและรู้สึกสบายในท้องของมนุษย์ และยังสามารถพบได้ในสัตว์ พืช ดิน น้ำ และสภาพแวดล้อมอื่นๆให้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการพัฒนา แบคทีเรียบางชนิดต้องการอากาศในการเจริญเติบโต ในขณะที่บางชนิดไม่ต้องการออกซิเจนเลย จากสัญญาณของการพึ่งพาออกซิเจนนี้ สิ่งมีชีวิตที่ชอบความร้อนจะแบ่งออกเป็นแอโรบิกและแอนแอโรบิก
แบบไม่ใช้ออกซิเจน รวมหลายกลุ่มแยกกัน:
- Butyric - ในระหว่างการหมัก พวกมันผลิตกรดบิวทิริก กินน้ำตาล เพกติน เด็กซ์ทริน และผลิตกรด - อะซิติกและบิวทิริก รวมถึงไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์สามารถแยกแยะการผลิตอะซิโตนเอทิลบิวทิลและไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ได้ พบในรูปแบบเทอร์โมฟิลิกและเมโซฟิลิก
- เซลลูโลสอาศัยอยู่ในตะกอนแม่น้ำ ปุ๋ยหมัก เศษพืช แบคทีเรียปุ๋ยหมักทนความร้อนเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งและใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรม เมื่ออยู่ในดินหรือซากพืช แบคทีเรียเหล่านี้จะได้รับกิจกรรมที่ 60-65 องศา นอกจากนี้ยังมีรูปแบบ mesophilic - ไม้ Omelyansky แบคทีเรียเหล่านี้ใช้เอนไซม์พิเศษย่อยสลายเซลลูโลส ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน เอทิลแอลกอฮอล์ กรดจำนวนหนึ่ง - ฟอร์มิก อะซิติก ฟูมาริก แลคติก และกรดอินทรีย์อื่นๆ
- การขึ้นรูปมีเทนอาศัยอยู่ในที่เดียวกับเซลลูโลสและปลูกที่นั่น ในกลุ่มนี้ สปีชีส์ที่ศึกษามากที่สุดคือเมทาโนแบคทีเรียมและเมทาโนบาซิลลัส พวกมันไม่สามารถสร้างสปอร์ได้ และประโยชน์ของพวกมันอยู่ที่ความสามารถในการผลิตยาปฏิชีวนะ วิตามิน เอนไซม์ การใช้น้ำเสียและของเสียในครัวเรือนเป็นอาหาร
- เครื่องแยกสารซัลเฟอร์มักอยู่ติดกับเซลลูโลสและอาศัยการลดลงของซัลเฟต พวกมันมีสปอร์รูปไข่ที่อยู่ใกล้กับปลายด้านหนึ่งของบาซิลลัสบาซิลลัส - ขั้วหรือขั้วใต้
- กรดแลคติก - แบคทีเรียกลุ่มใหญ่พิเศษที่อาศัยอยู่ในนม แบคทีเรียกรดแลกติกเทอร์โมฟิลลิกเหล่านี้มีประโยชน์ต่อมนุษย์และเป็นอันตรายอย่างยิ่ง บางชนิดสามารถสังเคราะห์สารอะโรมาติกพิเศษได้ พวกเขาคือผู้ที่หลังจากได้รับนมแล้วให้รสชาติและกลิ่นหอมที่ถูกใจกับคอทเทจชีสหรือครีม แบคทีเรียกรดแลคติกเทอร์โมฟิลลิกดังกล่าวเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนเชิงคณะ ดังนั้นจึงสามารถขยายพันธุ์ได้อย่างเหมาะสมในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนหรือในสภาพแวดล้อมที่มีการขาดดุลจำนวนมาก
กรดแลคติก
แบคทีเรียกรดแลคติกแบ่งออกเป็น cocci และ rods เซลล์แรกประกอบด้วยเซลล์หลายเซลล์ที่เชื่อมต่อกันเป็นลูกโซ่ - สเตรปโตคอคซี และมีการหมักแบบโฮโมและต่างกัน Homofermentative Streptococci หมักน้ำตาลที่พบในนมเพื่อทำโยเกิร์ตสด Heteroenzymatic ควบคู่กันไปยังหลั่งสารอะโรมาติกเช่นไดอะซิตินและไซโตอิน เซลล์ของพวกมันมีรูปร่างกลมหรือวงรี มีคราบสกปรกได้ดีตามแกรม และไม่ก่อตัวเป็นสปอร์และแคปซูล พวกมันเป็นละอองลอยและสามารถอยู่ในที่ที่มีอากาศได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขาขาดความสามารถในการหายใจแบบใช้ออกซิเจน และพวกเขาชอบที่จะดำเนินกระบวนการหมักกรดแลคติกตามปกติต่อไป ในการรับประทานอาหาร พวกเขาต้องการวิตามิน โปรตีน กรดอินทรีย์จำนวนมาก ในนมแบคทีเรียทำให้เกิดการแข็งตัวของเลือดการก่อตัวของก้อนหนาแน่นแม้กระทั่งก้อนที่มีซีรั่มจำนวนเล็กน้อย ต้องขอบคุณกรดแลคติกสเตรปโทคอกคัสที่ก่อให้เกิดกลิ่นหอมที่ฟองอากาศเย้ายวนใจปรากฏในชีสที่มีกลิ่นเฉพาะตัวและความสามารถในการสร้างกรดต่ำ Cocci มีความทนทานต่อแอลกอฮอล์สูงและต้องการความเป็นกรดสูง
กรดแลคติกแท่ง
กรดแลคติกแท่ง - เรียกอีกอย่างว่าแลคโตบาซิลลัส - สามารถเป็นได้ทั้งแบบเดี่ยวและแบบคู่ ส่วนใหญ่มักใช้ acidophilic lactobacilli โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม้บัลแกเรียซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวัฒนธรรมเริ่มต้นและทำให้สามารถผลิตโยเกิร์ตที่อร่อยและมีสุขภาพดีได้ แม้แต่ในอุตสาหกรรมนม สเตรปโตแบคทีเรียและเบต้าแบคทีเรียก็เป็นที่นิยม สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างสมบูรณ์และไม่ก่อตัวเป็นสปอร์หรือแคปซูล พวกมันสามารถย้อมแกรมได้อย่างดี
เทอร์โมฟีลกรดแลคติกเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบคณะ พวกเขาสามารถกลายเป็น monoenzymatic โดยมีอัตราการก่อตัวของกรดสูงหรือ hereroenzymatic ที่มีความสามารถในการประมวลผลฟรุกโตสในแบบคู่ขนานทำให้เกิดเฮกซาไฮดริกแอลกอฮอล์แมนนิทอล, อะซิเตท, แลคเตทและคาร์บอนไดออกไซด์ โปรตีนมีการประมวลผลค่อนข้างอ่อน ดังนั้น เพื่อที่จะเติบโต พวกมันจำเป็นต้องมีกรดอะมิโนในสิ่งแวดล้อม แท่งบางชนิดมีความสามารถในการผลิตคาตาเลส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ย่อยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ หรืออะซีตัลดีไฮด์ ซึ่งให้รสชาติและกลิ่นหอมแก่ชีส
แท่งทนความร้อนกรดแลคติกสามารถอยู่รอดได้ในนมเมื่อพาสเจอร์ไรส์ที่อุณหภูมิ 85-90 องศา พวกมันมีความทนทานต่อสารฆ่าเชื้อและก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากต่อสถานประกอบการด้านอาหาร พวกเขาเป็นศัตรูของ Escherichia coli พบในแป้งเปรี้ยวหรือนมพาสเจอร์ไรส์ต่ำ
กระติกน้ำร้อนที่หายใจไม่ออกโดยไม่มีออกซิเจน
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบแอโรบิกซึ่งไม่สามารถหายใจได้หากไม่มีออกซิเจน ถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มแยกกัน:
- ทนร้อนได้มาก - แท่งแกรมลบที่ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ซึ่งเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียที่ผูกพันซึ่งการเจริญเติบโตเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่เหมาะสม 70 องศา เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แท่งไม้จะเปลี่ยนเป็นเส้นบางๆ อยู่รวมกันเป็นฝูงในบ่อน้ำพุร้อนและดินใกล้เคียง
- รูปแบบการสร้างสปอร์คล้ายกับตัวอสุจิ อาศัยและแพร่กระจายในดินที่คลายตัวได้ดีหรือแหล่งน้ำที่มีอากาศถ่ายเท
เมื่อพิจารณาจุลินทรีย์เหล่านี้ทั้งหมดแล้ว ควรสังเกตว่าการปรากฏตัวของแบคทีเรียที่ชอบความร้อนคืออะโรมอร์โฟซิสของพวกมันในแหล่งที่อยู่อาศัย เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แบคทีเรียยังสามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้อย่างสมบูรณ์แบบในช่วงวิวัฒนาการของพวกมัน ในขณะเดียวกัน พวกเขาก็เพิ่มระดับขององค์กรอย่างมากและได้รับความสามารถใหม่ๆ
ประโยชน์และโทษ
แบคทีเรียทนความร้อนมีอันตรายและมีประโยชน์อย่างไร? แท่งกรดแลคติกที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารก่อให้เกิดประโยชน์ต่อบุคคลอย่างไม่ต้องสงสัย เป็นส่วนหนึ่งของวัฒนธรรมเริ่มต้นที่หลากหลาย พวกเขาผลิตที่อร่อยและผลิตภัณฑ์กรดแลคติกที่มีประโยชน์ซึ่งมีผลในเชิงบวกอย่างมากต่อทุกระบบของร่างกายมนุษย์ ช่วยควบคุมกระบวนการเผาผลาญอาหาร ปรับระบบย่อยอาหารให้เป็นปกติ และทุกวิถีทางช่วยปกป้องร่างกายจากแบคทีเรียเน่าเสียต่างๆ ชำระล้างควบคู่ไปกับสารพิษและสารพิษสะสม. นอกจากการปรับปรุงองค์ประกอบของจุลินทรีย์แล้ว แบคทีเรียที่ชอบความร้อนยังทำให้ระบบประสาทสงบ ยับยั้งการทำงานของยาปฏิชีวนะ และเพิ่มภูมิคุ้มกัน
นอกจากอุตสาหกรรมอาหารแล้ว แบคทีเรียชนิดนี้ยังถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเภสัชวิทยาและเครื่องสำอางอีกด้วย บนพื้นฐานของพวกเขานั้นโปรไบโอติกต่าง ๆ ถูกสร้างขึ้นเช่นเดียวกับเครื่องสำอางที่ให้การดูแลและความยืดหยุ่นของผิวและยังใช้ในการทำให้ขาวและฟื้นฟู มาส์กโยเกิร์ตแบบสดทำงานได้อย่างมหัศจรรย์
แบคทีเรียที่มีอุณหภูมิและความชื้นในดินและปุ๋ยหมักช่วยรีไซเคิลอินทรียวัตถุ ให้ปุ๋ยในดินเพื่อให้พืชเจริญเติบโตได้ดี ก๊าซมีเทนที่ปล่อยออกมาสามารถนำมาใช้สำหรับโรงทำความร้อนและโรงงานอุตสาหกรรมได้สำเร็จ ด้วยประโยชน์มหาศาลเช่นนี้ อันตรายเพียงเล็กน้อยที่แท่งเทอร์โมฟิลลิกส่งไปยังอุตสาหกรรมอาหารจะถูกปรับระดับโดยการสัมผัสกับยาฆ่าเชื้อแบคทีเรียและการตรวจสอบอุปกรณ์การผลิตอาหารอย่างต่อเนื่อง
สรุป
ในบทความนี้ เราได้นำเสนอแนวคิดพื้นฐานของกลุ่มที่มีการศึกษาน้อยและใหญ่ เช่น แบคทีเรีย ตามมาจากวัสดุด้านบนที่แบคทีเรียทนความร้อนทุกวันนี้มนุษย์ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อประโยชน์ของเขาเอง แต่กระบวนการนี้ยังไม่สิ้นสุด และการค้นพบที่น่ายินดีและมีประโยชน์อีกมากมายรอเราอยู่