การสลายตัวของสารโปรตีนโดยจุลินทรีย์ การสลายตัวของสารโปรตีน กระบวนการสลายตัวของโปรตีน

ในกระบวนการเมแทบอลิซึม จุลินทรีย์ไม่เพียงแต่สังเคราะห์สารโปรตีนที่ซับซ้อนของไซโตพลาสซึมของพวกมันเองเท่านั้น แต่ยังทำลายสารประกอบโปรตีนของสารตั้งต้นอย่างล้ำลึกอีกด้วย กระบวนการทำให้เป็นแร่ของสารโปรตีนอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ซึ่งเกิดขึ้นจากการปล่อยแอมโมเนียหรือการก่อตัวของเกลือแอมโมเนียมเรียกว่าในจุลชีววิทยาการเน่าเปื่อยหรือการทำให้เป็นแอมโมเนียมของโปรตีน

ดังนั้นในแง่จุลชีววิทยาที่เข้มงวด การเน่าเปื่อยคือการทำให้เป็นแร่ของโปรตีนอินทรีย์ แม้ว่าในชีวิตประจำวัน "การเน่าเปื่อย" จะหมายถึงกระบวนการต่างๆ มากมายที่มีความคล้ายคลึงกันแบบสุ่มล้วนๆ ซึ่งรวมถึงในแนวคิดนี้การเน่าเสียของผลิตภัณฑ์อาหาร (เนื้อสัตว์ ปลา ไข่ ผลไม้ ผัก ) และการเน่าเปื่อยของซากสัตว์และพืช และกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในมูลสัตว์ ของเสียจากพืช เป็นต้น

แอมโมนิฟิเคชันของโปรตีนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอน สาระสำคัญภายในอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงพลังงานของกรดอะมิโนโดยจุลินทรีย์โดยใช้โครงกระดูกคาร์บอนในการสังเคราะห์สารประกอบไซโตพลาสซึม ภายใต้สภาวะทางธรรมชาติ การสลายตัวของสารที่อุดมด้วยโปรตีนจากพืชและสัตว์ ที่ถูกกระตุ้นโดยแบคทีเรีย เชื้อรา และแอคติโนไมซีตต่างๆ เกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายมากทั้งด้วยการเข้าถึงอากาศในวงกว้างและภายใต้สภาวะของภาวะไร้ออกซิเจนโดยสมบูรณ์ ในเรื่องนี้ เคมีของการสลายตัวของสารโปรตีนและธรรมชาติของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวอาจแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับชนิดของจุลินทรีย์ ลักษณะทางเคมีของโปรตีน และเงื่อนไขของกระบวนการ: การเติมอากาศ ความชื้น อุณหภูมิ

ตัวอย่างเช่นเมื่อมีการเข้าถึงอากาศกระบวนการสลายตัวดำเนินไปอย่างเข้มข้นจนถึงการทำให้เป็นแร่ของสารโปรตีนโดยสมบูรณ์ - แอมโมเนียและแม้แต่ไนโตรเจนองค์ประกอบบางส่วนก็เกิดขึ้นไม่ว่าจะมีเทนหรือคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นเช่นเดียวกับไฮโดรเจนซัลไฟด์และฟอสฟอริก เกลือของกรด ตามกฎแล้วภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนแร่โปรตีนที่สมบูรณ์จะไม่เกิดขึ้นและผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย (ปานกลาง) บางส่วนซึ่งมักจะมีกลิ่นอันไม่พึงประสงค์จะยังคงอยู่ในสารตั้งต้นทำให้เกิดกลิ่นเน่าเปื่อยที่น่าสะอิดสะเอียน

อุณหภูมิต่ำช่วยป้องกันการสะสมของโปรตีน ตัวอย่างเช่น ในชั้นเพอร์มาฟรอสต์ของโลกทางตอนเหนือไกล พบศพของแมมมอธซึ่งนอนอยู่นับหมื่นปี แต่ไม่ได้ผ่านการย่อยสลาย

ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติส่วนบุคคลของจุลินทรีย์ - สาเหตุของการสลายตัว - การสลายตัวของโมเลกุลโปรตีนแบบตื้นเกิดขึ้นหรือการแยกตัวลึก (การทำให้เป็นแร่โดยสมบูรณ์) แต่ก็มีจุลินทรีย์ที่มีส่วนร่วมในการสลายตัวเฉพาะหลังจากที่ผลิตภัณฑ์จากการไฮโดรไลซิสของสารโปรตีนปรากฏในสารตั้งต้นอันเป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญของจุลินทรีย์อื่น ๆ จริงๆ แล้ว “การเน่าเปื่อย” คือจุลินทรีย์ที่กระตุ้นการสลายสารโปรตีนอย่างล้ำลึก ทำให้เกิดแร่ธาตุโดยสมบูรณ์

สารโปรตีนไม่สามารถดูดซึมได้โดยตรงจากเซลล์จุลินทรีย์ในระหว่างการรับประทานอาหาร โครงสร้างคอลลอยด์ของโปรตีนป้องกันการเข้าสู่เซลล์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ หลังจากที่ความแตกแยกของไฮโดรไลติกเท่านั้น ผลิตภัณฑ์ที่เรียบง่ายกว่าของการไฮโดรไลซิสของโปรตีนจะแทรกซึมเข้าไปในเซลล์จุลินทรีย์และนำไปใช้ในการสังเคราะห์สารในเซลล์ ดังนั้นการไฮโดรไลซิสของโปรตีนจึงเกิดขึ้นภายนอกร่างกายของจุลินทรีย์ เพื่อจุดประสงค์นี้ จุลินทรีย์จะหลั่งเอนไซม์โปรตีโอไลติก (โปรตีเนส) ลงในสารตั้งต้น วิธีการโภชนาการนี้ทำให้เกิดการสลายตัวของสารโปรตีนจำนวนมากในสารตั้งต้น ในขณะที่ภายในเซลล์จุลินทรีย์เพียงส่วนเล็กๆ ของผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสโปรตีนเท่านั้นที่ถูกแปลงเป็นรูปแบบโปรตีน กระบวนการสลายสารโปรตีนในกรณีนี้ส่วนใหญ่มีชัยเหนือกระบวนการสังเคราะห์ ด้วยเหตุนี้ บทบาททางชีววิทยาทั่วไปของจุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยในฐานะตัวแทนในการสลายตัวของสารโปรตีนจึงมีมหาศาล

กลไกของการทำให้เป็นแร่ของโมเลกุลโปรตีนเชิงซ้อนโดยจุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยสามารถแสดงได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงทางเคมีต่อไปนี้:

I. การไฮโดรไลซิสของโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่เป็นอัลบูโมส, เปปโตน, โพลีเปปไทด์, ไดเปปไทด์

ครั้งที่สอง ทำการไฮโดรไลซิสในเชิงลึกยิ่งขึ้นของผลิตภัณฑ์ที่สลายโปรตีนไปเป็นกรดอะมิโน

III. การเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนภายใต้การกระทำของเอนไซม์จุลินทรีย์ ความหลากหลายของกรดอะมิโนและเอนไซม์ที่มีอยู่ในเอนไซม์ที่ซับซ้อนของจุลินทรีย์ต่างๆ เงื่อนไขบางประการของกระบวนการ ยังกำหนดความหลากหลายทางเคมีที่รุนแรงของผลิตภัณฑ์จากการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโน

ดังนั้นกรดอะมิโนสามารถเกิดดีคาร์บอกซิเลชัน การดีอะมิเนชัน ทั้งออกซิเดชัน รีดักทีฟ และไฮโดรไลติก คาร์บอกซิเลสที่มีฤทธิ์รุนแรงทำให้เกิดดีคาร์บอกซิเลชันของกรดอะมิโนเพื่อสร้างเอมีนหรือไดเอมีนที่ระเหยได้ ซึ่งมีกลิ่นที่น่ารังเกียจ จากกรดอะมิโนไลซีนจะเกิดคาดาเวรีนจากกรดอะมิโนออร์นิทีน พัตเรสซีน:

Cadaverine และ putrescine เรียกว่า "พิษจากซากศพ" หรือ ptomaines (จากภาษากรีก ptoma - ศพ, ซากศพ) ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่า ptomaines ซึ่งเกิดจากการสลายโปรตีนทำให้เกิดอาหารเป็นพิษ อย่างไรก็ตามขณะนี้พบว่าไม่ใช่ ptomaines ที่เป็นพิษ แต่เป็นอนุพันธ์ที่มาพร้อมกับพวกมัน - นิวริน, มัสคารีนและสารบางชนิดที่มีลักษณะทางเคมีที่ไม่รู้จัก

ในระหว่างการปนเปื้อน หมู่อะมิโน (NH2) จะถูกกำจัดออกจากกรดอะมิโนซึ่งเกิดแอมโมเนียขึ้นมา ปฏิกิริยาของสารตั้งต้นจะกลายเป็นด่าง ในระหว่างการปนเปื้อนออกซิเดชั่น นอกจากแอมโมเนียแล้ว กรดคีโตนยังเกิดขึ้นอีกด้วย:

ในระหว่างการขจัดสิ่งสกปรกแบบรีดิวซ์ กรดไขมันอิ่มตัวจะเกิดขึ้น:

การปนเปื้อนด้วยไฮโดรไลติกและดีคาร์บอกซิเลชันทำให้เกิดแอลกอฮอล์:

นอกจากนี้ยังสามารถเกิดไฮโดรคาร์บอน (เช่น มีเทน) กรดไขมันไม่อิ่มตัว และไฮโดรเจนได้อีกด้วย

กรดอะมิโนอะโรมาติกภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนทำให้เกิดผลิตภัณฑ์สลายตัวที่มีกลิ่นเหม็น ได้แก่ ฟีนอล อินโดล สกาโทล อินโดลและสกาโทลมักเกิดจากทริปโตเฟน จากกรดอะมิโนที่มีกำมะถันภายใต้สภาวะการสลายแบบแอโรบิกไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือเมอร์แคปแทนเกิดขึ้นซึ่งมีกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ของไข่เน่าด้วย โปรตีนเชิงซ้อน - นิวคลีโอโปรตีน - แตกตัวเป็นกรดนิวคลีอิกและโปรตีนซึ่งจะถูกทำลายลง เมื่อกรดนิวคลีอิกแตกตัวจะทำให้เกิดกรดฟอสฟอริก ไรโบส ดีออกซีไรโบส และเบสอินทรีย์ไนโตรเจน ในแต่ละกรณี เฉพาะการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ระบุอาจเกิดขึ้นเพียงบางส่วนเท่านั้น ไม่ใช่ทั้งวงจร

การปรากฏตัวของแอมโมเนีย เอมีน และผลิตภัณฑ์สลายกรดอะมิโนอื่นๆ ในอาหารที่มีโปรตีนสูง (เช่น เนื้อสัตว์หรือปลา) เป็นตัวบ่งชี้การเน่าเสียของจุลินทรีย์

จุลินทรีย์ที่กระตุ้นแอมโมนิฟิเคชั่นของสารโปรตีนนั้นมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ พบได้ทุกที่: ในดิน ในน้ำ ในอากาศ และมีอยู่ในรูปแบบที่หลากหลายมาก เช่น แอโรบิกและแอนแอโรบิก แอนแอโรบิกแบบปัญญา การสร้างสปอร์ และไม่สร้างสปอร์

จุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยแบบแอโรบิก

Bacillus subtilis (รูปที่ 35) เป็นบาซิลลัสที่ใช้ออกซิเจนแพร่หลายในธรรมชาติ โดยปกติจะแยกได้จากหญ้าแห้ง ซึ่งเป็นแท่งที่เคลื่อนที่ได้มาก (3-5 x 0.6 µm) โดยมีเยื่อหุ้มเยื่อหุ้มปอด หากการเพาะปลูกในอาหารเหลว (เช่นในยาต้มหญ้าแห้ง) เซลล์บาซิลลัสจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อยและเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ยาวทำให้เกิดฟิล์มสีขาวสีเงินย่นและแห้งบนพื้นผิวของของเหลว เมื่อพัฒนาบนตัวกลางที่เป็นของแข็งซึ่งมีคาร์โบไฮเดรต จะเกิดอาณานิคมที่มีรอยย่นละเอียด แห้งหรือเป็นเม็ด รวมกันกับสารตั้งต้น บนชิ้นมันฝรั่ง อาณานิคมของ Bacillus subtilis จะมีรอยย่นเล็กน้อยไม่มีสีหรือชมพูเล็กน้อยอยู่เสมอชวนให้นึกถึงการเคลือบที่นุ่มนวล

Bacillus subtilis พัฒนาได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างมากและมีความเป็นสากล แต่โดยทั่วไปก็เชื่อกันว่า อุณหภูมิที่ดีที่สุดสำหรับการพัฒนาคือ 37-50 °C สปอร์ของ Bacillus subtilis เป็นรูปวงรี ตั้งอยู่เยื้องศูนย์กลางโดยไม่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นอย่างเข้มงวด (แต่ในหลายกรณีก็ยังใกล้กับศูนย์กลางของเซลล์มากขึ้น) การงอกของสปอร์อยู่ในเส้นศูนย์สูตร แกรมบวกจะสลายคาร์โบไฮเดรตให้กลายเป็นอะซิโตนและอะซีตัลดีไฮด์ และมีความสามารถในการย่อยโปรตีนสูงมาก สปอร์ของ Bacillus subtilis ทนความร้อนได้สูง โดยมักเก็บรักษาไว้ในอาหารกระป๋องและฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิ 120°C

บาซิลลัสมันฝรั่ง (Bac. mesentericus) (รูปที่ 36) นั้นแพร่หลายในธรรมชาติไม่น้อยไปกว่าหญ้าแห้ง โดยทั่วไปแล้วจะพบมันฝรั่งแท่งบนมันฝรั่งโดยมาจากดิน

ในทางสัณฐานวิทยา บาซิลลัสมันฝรั่งมีลักษณะคล้ายกับส่วนใต้กระดูกอ่อนมาก เซลล์ของมัน (3-10 x 0.5-0.6 µm) มีสายเยื่อหุ้มเซลล์ มีทั้งแบบเดี่ยวและแบบต่อกันเป็นลูกโซ่ สปอร์ของบาซิลลัสมันฝรั่ง เช่น บาซิลลัสเฮย์ มีลักษณะเป็นวงรี บางครั้งก็เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า มีขนาดใหญ่ ตั้งอยู่ในส่วนใดส่วนหนึ่งของเซลล์ (แต่มักอยู่ตรงกลาง) เมื่อสปอร์ก่อตัว เซลล์จะไม่ขยายตัว สปอร์จะงอกในเส้นศูนย์สูตร

เมื่อปลูกบนมันฝรั่งแผ่น ก้านมันฝรั่งจะมีลักษณะเป็นสีน้ำตาลอมเหลือง พับเป็นมันเงา ชุ่มชื้น ชวนให้นึกถึงน้ำเหลือง ซึ่งเป็นที่มาของชื่อจุลินทรีย์ บนอาหารเลี้ยงเชื้อโปรตีนจะก่อตัวเป็นโคโลนีบาง แห้ง และมีรอยย่นซึ่งไม่เติบโตร่วมกับสารตั้งต้น

ตามที่ Gram ระบุว่าแท่งมันฝรั่งมีคราบเป็นบวก อุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่สุด เช่นเดียวกับ Bacillus subtilis คือ 35-45 °C เมื่อโปรตีนสลายตัวจะผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์จำนวนมาก สปอร์ของบาซิลลัสในมันฝรั่งทนความร้อนได้มากและเช่นเดียวกับสปอร์ของบาซิลลัส ซับติลิส ที่สามารถทนต่อการต้มเป็นเวลานาน โดยมักจะเก็บรักษาไว้ในอาหารกระป๋อง

แบค. ซีรีอุส เหล่านี้เป็นแท่ง (3-5 x 1-1.5 ไมครอน) ที่มีปลายตรง เดี่ยวหรือเชื่อมต่อกันด้วยโซ่ที่สลับซับซ้อน นอกจากนี้ยังมีตัวเลือกที่มีเซลล์ที่สั้นกว่าอีกด้วย ไซโตพลาสซึมของเซลล์มีลักษณะเป็นเม็ดเล็กหรือแวคิวโอเลตอย่างเห็นได้ชัด และมักเกิดเมล็ดคล้ายไขมันมันเงาที่ปลายเซลล์ เซลล์บาซิลลัสสามารถเคลื่อนไหวได้โดยมีเยื่อหุ้มเซลล์ โต้แย้งคุณ ธัญพืชมีรูปร่างเป็นวงรีหรือทรงรี มักตั้งอยู่ตรงกลางและเติบโตแบบขั้ว เมื่อพัฒนาบน MPA (วุ้นเปปโตนเนื้อ) บาซิลลัสจะก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ที่มีจุดศูนย์กลางพับและมีขอบหยักของเหง้า บางครั้งโคโลนีมีลักษณะเป็นก้อนเล็กๆ มีขอบเป็นฝอยและมีส่วนที่ยื่นออกไป โดยมีเมล็ดที่มีลักษณะพิเศษหักเหแสง แบค. ธัญพืชเป็นแอโรบี อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี อาจเกิดขึ้นเมื่อเข้าถึงออกซิเจนได้ยาก บาซิลลัสนี้พบได้ในดิน น้ำ และพื้นผิวพืช มันทำให้เจลาตินเหลว เปปโตไนซ์นม และไฮโดรไลซ์แป้ง อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาบัค ธัญพืช 30 °C สูงสุด 37-48 °C เมื่อพัฒนาในน้ำซุปเปปโตนเนื้อ จะก่อตัวเป็นเมฆเนื้อเดียวกันที่อุดมสมบูรณ์ โดยมีตะกอนอ่อนที่สลายตัวได้ง่ายและมีชั้นฟิล์มที่ละเอียดอ่อนบนพื้นผิว

ในบรรดาจุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยแบบแอโรบิกอื่น ๆ เราสามารถสังเกตแท่งดิน (Bac. mycoides) Bac megatherium เช่นเดียวกับแบคทีเรียเม็ดสีที่ไม่มีสปอร์ - "แท่งมหัศจรรย์" (Bact. prodigiosum), Pseudomonas fluorescens

Earthen bacillus (Bac. mycoides) (รูปที่ 37) เป็นหนึ่งในแบคทีเรียในดินที่เน่าเปื่อยที่พบได้ทั่วไป มีเซลล์เดี่ยวหรือเซลล์ขนาดค่อนข้างใหญ่ (5-7 x 0.8-1.2 ไมครอน) ที่เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ยาว บนสื่อที่เป็นของแข็ง แท่งดินจะก่อตัวเป็นโคโลนีที่มีลักษณะเฉพาะมาก - เป็นปุย ไรซอยด์ หรือไมซีเลียม แผ่กระจายไปทั่วพื้นผิวของตัวกลาง เช่น ไมซีเลียมเห็ด สำหรับความคล้ายคลึงกันนี้ บาซิลลัสได้รับชื่อบัค ไมคอยด์ ซึ่งแปลว่า "รูปเห็ด"

แบค. megaterium เป็นบาซิลลัสขนาดใหญ่ จึงเป็นที่มาของชื่อนี้ ซึ่งแปลว่า "สัตว์ใหญ่" พบได้ตลอดเวลาในดินและบนพื้นผิวของวัสดุที่เน่าเปื่อย เซลล์อายุน้อยมักจะมีความหนา โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2 ไมครอน โดยมีความยาว 3.5 ถึง 7 ไมครอน เนื้อหาของเซลล์มีลักษณะเนื้อหยาบโดยมีสารคล้ายไขมันหรือไกลโคเจนรวมอยู่เป็นจำนวนมาก บ่อยครั้งที่การรวมตัวกันจะเต็มเกือบทั้งเซลล์ ทำให้มีโครงสร้างที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งทำให้สามารถจดจำสายพันธุ์นี้ได้ง่าย โคโลนีบนอาหารเลี้ยงเชื้อจะเรียบเนียน สีขาวนวล และมันเงา ขอบของอาณานิคมถูกตัดออกอย่างแหลมคมบางครั้งก็มีขอบหยัก

แบคทีเรียที่เป็นเม็ดสี Pseudomonas fluorescens มีขนาดเล็ก (1-2 x 0.6 µm) มีลักษณะเป็นแกรมลบ แท่งไม่มีสปอร์ เคลื่อนที่ได้ โดยมีเส้นใย lophotrichial แบคทีเรียผลิตเม็ดสีเรืองแสงสีเหลืองแกมเขียวซึ่งเมื่อเจาะเข้าไปในสารตั้งต้นจะทำให้สีเป็นสีเหลืองเขียว

แบคทีเรียเม็ดสี Bacterium prodigiosum (รูปที่ 38) เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางว่าเป็น “แท่งวิเศษ” หรือ “แท่งเลือดวิเศษ” แท่งที่เล็กมาก เป็นแกรมลบ ไม่มีสปอร์ เคลื่อนที่ได้ และมีเส้นใยปิดล้อม เมื่อพัฒนาบนอาหารเลี้ยงเชื้อวุ้นและเจลาติน จะก่อตัวเป็นโคโลนีที่มีสีแดงเข้มและมีความแวววาวของโลหะ ชวนให้นึกถึงหยดเลือด

การปรากฏตัวของอาณานิคมดังกล่าวบนขนมปังและมันฝรั่งในยุคกลางทำให้เกิดความสยองขวัญที่เชื่อโชคลางในหมู่ผู้นับถือศาสนาและมีความเกี่ยวข้องกับแผนการของ "คนนอกรีต" และ "ความหลงใหลที่ชั่วร้าย" เนื่องจากแบคทีเรียที่ไม่เป็นอันตรายนี้ Holy Inquisition จึงเผาผู้บริสุทธิ์โดยสมบูรณ์มากกว่าหนึ่งพันคนเป็นเดิมพัน

แบคทีเรียแอนแอโรบิกเชิงปัญญา

โพรทูสสติ๊กหรือโพรทูสขิง (Proteus vulgaris) (รูปที่ 39) จุลินทรีย์นี้เป็นหนึ่งในเชื้อโรคที่พบบ่อยที่สุดของสารโปรตีนที่เน่าเปื่อย มักพบในเนื้อสัตว์ที่เน่าเสียเอง ในลำไส้ของสัตว์และมนุษย์ ในน้ำ ในดิน ฯลฯ เซลล์ของแบคทีเรียนี้มีความหลากหลายสูง ในการเพาะเลี้ยงในน้ำซุปเปปโตนเนื้อ พวกมันมีขนาดเล็ก (1-3 x 0.5 µm) โดยมีแฟลเจลลาในช่องท้องจำนวนมาก จากนั้นเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายเกลียวที่ซับซ้อนจะเริ่มปรากฏขึ้น โดยมีความยาวตั้งแต่ 10-20 ไมครอนขึ้นไป เนื่องจากความหลากหลายในโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาของเซลล์แบคทีเรียจึงได้รับการตั้งชื่อตามเทพเจ้าแห่งท้องทะเลโพรทูสซึ่งตำนานเทพเจ้ากรีกโบราณเชื่อว่ามีความสามารถในการเปลี่ยนภาพลักษณ์ของเขาและแปลงร่างเป็นสัตว์และสัตว์ประหลาดต่างๆได้ตามต้องการ

เซลล์โพรทูสทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่มีการเคลื่อนไหวที่แข็งแกร่ง สิ่งนี้ทำให้อาณานิคมของแบคทีเรียบนสื่อที่เป็นของแข็งมีลักษณะ "จับกลุ่ม" กระบวนการ "จับกลุ่ม" ประกอบด้วยความจริงที่ว่าเซลล์แต่ละเซลล์โผล่ออกมาจากอาณานิคมเลื่อนไปตามพื้นผิวของสารตั้งต้นและหยุดที่ระยะห่างจากมัน คูณ ทำให้เกิดการเติบโตใหม่ ผลที่ได้คือกลุ่มโคโลนีสีขาวเล็กๆ จำนวนมากซึ่งแทบมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เซลล์ใหม่จะแยกออกจากอาณานิคมเหล่านี้อีกครั้ง และก่อตัวเป็นศูนย์กลางของการสืบพันธุ์ใหม่ ฯลฯ ในส่วนของตัวกลางที่ปราศจากคราบจุลินทรีย์

Proteus vulgaris เป็นจุลินทรีย์แกรมลบ อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาคือ 25-37°C ที่อุณหภูมิประมาณ 5 °C จะหยุดการเจริญเติบโต ความสามารถในการย่อยโปรตีนของ Proteus นั้นสูงมาก: มันสลายโปรตีนด้วยการก่อตัวของอินโดลและไฮโดรเจนซัลไฟด์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อม - สภาพแวดล้อมมีความเป็นด่างสูง เมื่อพัฒนาบนตัวกลางคาร์โบไฮเดรต โพรทูสจะผลิตก๊าซจำนวนมาก (CO2 และ H2)

ภายใต้เงื่อนไขของการเข้าถึงอากาศในระดับปานกลางเมื่อพัฒนาบนสื่อเปปโตน E. coli (Escherichia coli) มีความสามารถในการย่อยโปรตีนได้บ้าง นี่คือลักษณะการก่อตัวของอินโดล แต่เชื้อ E. coli ไม่ใช่จุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยได้ทั่วไป และในตัวกลางคาร์โบไฮเดรตภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ทำให้เกิดการหมักกรดแลกติกที่ไม่ปกติด้วยการก่อตัวของกรดแลกติกและผลพลอยได้จำนวนหนึ่ง

จุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน

Clostridium putrificum (รูปที่ 40) เป็นสาเหตุเชิงสาเหตุที่ทำให้เกิดการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนของสารโปรตีนโดยทำให้เกิดการสลายนี้ด้วยการปล่อยก๊าซจำนวนมาก - แอมโมเนียและไฮโดรเจนซัลไฟด์ Cl. เชื้อรามักพบในดิน น้ำ ในช่องปาก ในลำไส้ของสัตว์ และในอาหารที่เน่าเปื่อยต่างๆ บางครั้งก็สามารถพบได้ในอาหารกระป๋อง Cl. พุทริฟิคัม - แท่งเคลื่อนที่ได้ที่มีการเชื่อมต่อแบบเจาะทะลุ มีลักษณะยาวและบาง (7-9 x 0.4-0.7 µm) นอกจากนี้ยังมีเซลล์ที่ยาวกว่าซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยโซ่และเป็นเซลล์เดียว อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนาคลอสตริเดียคือ 37 °C การพัฒนาในส่วนลึกของวุ้นเนื้อ-เปปโตน จะก่อตัวเป็นอาณานิคมที่หลุดร่อนและเป็นขุย สปอร์มีลักษณะเป็นทรงกลมและอยู่ปลายสุด เมื่อการสร้างสปอร์เกิดขึ้น เซลล์จะขยายตัวอย่างมากบริเวณที่เกิดสปอร์ เซลล์ที่มีสปอร์ Cl. เชื้อรามีลักษณะคล้ายเซลล์ที่มีสปอร์ของเชื้อโบทูลิซึมบาซิลลัส

ความต้านทานความร้อนของ Cl มีคราบสกปรกค่อนข้างสูง หากสปอร์ไม่ถูกทำลายระหว่างการผลิตอาหารกระป๋องหรือระหว่างการเก็บรักษา ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปในโกดัง พวกมันสามารถพัฒนาและทำให้เกิดการเน่าเสีย (การทิ้งระเบิดทางจุลชีววิทยา) ของอาหารกระป๋อง คุณสมบัติ Saccharolytic ของ Cl เน่าเสียไม่มี

Clostridium sporogenes (รูปที่ 41) - โดย ลักษณะทางสัณฐานวิทยาเป็นไม้ขนาดใหญ่พอสมควร ปลายโค้งมน ก่อเป็นโซ่ได้ง่าย จุลินทรีย์สามารถเคลื่อนที่ได้มากเนื่องจากมีแฟลเจลลาในช่องท้อง ชื่อ Clostridium sporogenes มอบให้โดย I.I. Mechnikov (1908) แสดงถึงความสามารถของจุลินทรีย์นี้ในการสร้างสปอร์อย่างรวดเร็ว หลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมง จะเห็นแท่งและสปอร์จำนวนมากที่ลอยอยู่อย่างอิสระภายใต้กล้องจุลทรรศน์ หลังจากผ่านไป 72 ชั่วโมง กระบวนการสร้างสปอร์จะสิ้นสุดลงและไม่มีรูปแบบพืชเหลืออยู่ จุลินทรีย์จะสร้างสปอร์รูปไข่ ซึ่งอยู่ตรงกลางหรือใกล้กับปลายด้านหนึ่งของแท่ง (ปลายท่อ) ไม่เกิดเป็นแคปซูล การพัฒนาที่เหมาะสมคือ 37 °C

Cl. สปอโรจีนส์ - แบบไม่ใช้ออกซิเจน ไม่มีคุณสมบัติเป็นพิษหรือทำให้เกิดโรค ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนบนอาหารเลี้ยงเชื้อ มันจะก่อตัวเป็นโคโลนีผิวเผิน ขนาดเล็ก ที่มีรูปร่างผิดปกติ ซึ่งในตอนแรกจะโปร่งใส จากนั้นจึงกลายเป็นโคโลนีสีขาวอมเหลืองทึบแสงที่มีขอบเป็นฝอย ในส่วนลึกของวุ้น อาณานิคมจะมี "ขนปุย" มีลักษณะกลม และมีจุดศูนย์กลางหนาแน่น ในทำนองเดียวกัน ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน จุลินทรีย์จะทำให้น้ำซุปเปปโตนเนื้อขุ่นอย่างรวดเร็ว เกิดก๊าซ และมีกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ เอนไซม์ที่ซับซ้อนของ Clostridium sporogenes มีเอนไซม์โปรตีโอไลติกที่มีฤทธิ์มากซึ่งสามารถสลายโปรตีนได้จนถึงขั้นตอนสุดท้าย ภายใต้อิทธิพลของ Clostridium sporogenes นมจะถูกเปปโตไนซ์ภายใน 2-3 วันและจับตัวเป็นก้อนอย่างหลวม ๆ เจลาตินจะถูกทำให้เป็นของเหลว บนสื่อที่มีตับ บางครั้งจะเกิดเม็ดสีดำที่มีผลึกไทโรซีนสีขาวโดดเด่น จุลินทรีย์ทำให้เกิดอาการดำคล้ำและการย่อยอาหารของสภาพแวดล้อมในสมองและมีกลิ่นที่เน่าเปื่อยฉุน ชิ้นส่วนของผ้าจะถูกย่อย คลายตัว และละลายอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่กี่วัน

Clostridium sporogenes ยังมีคุณสมบัติในการสลายน้ำตาลอีกด้วย ความชุกของจุลินทรีย์ในธรรมชาติ คุณสมบัติโปรตีโอไลติกที่เด่นชัด และการต้านทานความร้อนสูงของสปอร์ทำให้จุลินทรีย์นี้เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของกระบวนการเน่าเสียง่ายในผลิตภัณฑ์อาหาร

Cl. สปอโรจีนีเป็นสาเหตุของการเน่าเสียของเนื้อสัตว์กระป๋องและเนื้อสัตว์และผัก ส่วนใหญ่สตูว์เนื้อกระป๋องและอาหารเย็นมื้อแรกที่มีและไม่มีเนื้อสัตว์ (บอร์ชท์, ราสโซลนิก, ซุปกะหล่ำปลี ฯลฯ ) มักจะเน่าเสีย การมีสปอร์จำนวนเล็กน้อยที่เหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์หลังการฆ่าเชื้ออาจทำให้อาหารกระป๋องเน่าเสียได้เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง ขั้นแรกให้สังเกตรอยแดงของเนื้อจากนั้นจึงใส่ร้ายป้ายสีมีกลิ่นเหม็นเน่าปรากฏขึ้นและมักสังเกตเห็นการทิ้งระเบิดของกระป๋อง

เชื้อราและแอคติโนมัยซีตหลายชนิดมีส่วนร่วมในการสลายตัวของโปรตีนที่เน่าเสียง่าย - เพนิซิลเลียม, Mucor mucedo, Botrytis, Aspergillus, Trichoderma เป็นต้น

ความหมายของกระบวนการเน่าเปื่อย

ความสำคัญทางชีวภาพโดยทั่วไปของกระบวนการสลายตัวนั้นมีมหาศาล จุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยถือเป็น “ระเบียบของโลก” ทำให้เกิดแร่ธาตุของสารโปรตีนจำนวนมากที่เข้าสู่ดิน ทำให้เกิดการสลายตัวของซากสัตว์และของเสียจากพืช พวกมันทำให้เกิดการทำให้โลกบริสุทธิ์ทางชีวภาพ การสลายโปรตีนในระดับลึกเกิดจากสปอร์แอโรบี และลึกน้อยกว่าโดยสปอร์แบบไม่ใช้ออกซิเจน ภายใต้สภาวะทางธรรมชาติ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในขั้นตอนการทำงานร่วมกันของจุลินทรีย์หลายชนิด

แต่ในการผลิตอาหาร การเน่าเปื่อยเป็นกระบวนการที่เป็นอันตรายและทำให้วัสดุเสียหายอย่างมาก การเน่าเสียของเนื้อสัตว์ ปลา ผัก ไข่ ผลไม้ และผลิตภัณฑ์อาหารอื่นๆ เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและเกิดขึ้นอย่างรุนแรงหากเก็บไว้โดยไม่มีการป้องกันในสภาวะที่เอื้อต่อการพัฒนาของจุลินทรีย์

เฉพาะในบางกรณีในการผลิตอาหารเท่านั้นที่สามารถนำมาใช้เป็นกระบวนการที่มีประโยชน์ได้ - ในระหว่างการสุกของปลาเฮอริ่งเค็มและชีส การเน่าเปื่อยใช้ในอุตสาหกรรมฟอกหนังเพื่อเย็บหนัง (การกำจัดขนออกจากหนังสัตว์ระหว่างการผลิตหนัง) เมื่อทราบสาเหตุของกระบวนการเน่าเปื่อย ผู้คนจึงได้เรียนรู้ที่จะปกป้องผลิตภัณฑ์อาหารที่มีต้นกำเนิดจากโปรตีนจากการเน่าเปื่อยโดยใช้วิธีเก็บรักษาที่หลากหลาย

กระบวนการที่เน่าเปื่อย แนวคิดเรื่องการสลายตัวแบบแอโรบิกและแบบแอนแอโรบิก เชื้อโรค. บทบาทของกระบวนการเน่าเปื่อยในธรรมชาติและในอุตสาหกรรมอาหาร

การเน่าเปื่อยเป็นกระบวนการสลายตัวของสารโปรตีนอย่างล้ำลึก หนึ่งในผลลัพธ์สุดท้ายของการสลายตัวของสารโปรตีนคือแอมโมเนีย ดังนั้นกระบวนการสลายตัวจึงเรียกว่าแอมโมนิฟิเคชัน

โปรตีนเป็นสารประกอบโมเลกุลสูง ดังนั้นพวกมันจึงผ่านกระบวนการแตกแยกนอกเซลล์ก่อนโดยเอนไซม์โปรตีโอไลติกของจุลินทรีย์ซึ่งเป็นเอ็กโซไซม์

การสลายโปรตีนเกิดขึ้นเป็นระยะ:

โปรตีน > เปปโตน > โพลีเปปไทด์ > กรดอะมิโน

กรดอะมิโนที่เกิดขึ้นจะแพร่กระจายภายในเซลล์และสามารถนำมาใช้ในการเผาผลาญทั้งเชิงสร้างสรรค์และพลังงาน

การสลายกรดอะมิโนเริ่มต้นจากการดีอะมิเนชันและดีคาร์บอกซิเลชัน เมื่อการปนเปื้อนของกรดอะมิโนเกิดขึ้น หมู่อะมิโนจะถูกกำจัดด้วยการก่อตัวของแอมโมเนีย กรดอินทรีย์ (กรดบิวริก อะซิติก โพรพิโอนิก ไฮดรอกซี และคีโต) และแอลกอฮอล์ที่มีโมเลกุลสูง

ต่อมาการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะขึ้นอยู่กับสภาวะของกระบวนการและชนิดของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดการเน่าเปื่อย

แอโรบิกเน่าเปื่อย เกิดขึ้นเมื่อมีออกซิเจนในบรรยากาศ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเน่าเปื่อยแบบแอโรบิก ได้แก่ แอมโมเนีย คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และเมอร์แคปแทน (ซึ่งมีกลิ่นไข่เน่า) ไฮโดรเจนซัลไฟด์และเมอร์แคปแทนเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกรดอะมิโนที่มีซัลเฟอร์ (ซีสตีน, ซีสเตอีน, เมไทโอนีน)

การเน่าเปื่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน เกิดขึ้นภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเน่าเปื่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือผลิตภัณฑ์ของดีคาร์บอกซิเลชั่นของกรดอะมิโน (การกำจัดกลุ่มคาร์บอกซิล) โดยมีการก่อตัวของสารที่มีกลิ่นเหม็น: อินโดล, อะคาโทล, ฟีนอล, เครโซล, ไดเอมีน (อนุพันธ์ของพวกมันคือพิษจากซากศพและอาจทำให้เกิดพิษได้) .

เชื้อโรคของกระบวนการเน่าเสีย

สาเหตุของการเน่าเปื่อยของแอโรบิกคือแบคทีเรียที่สร้างสปอร์ของสกุลบาซิลลัส: Bacillus mycoides (บาซิลลัสรูปลูกแพร์); Bacillus megaterium (บาซิลลัสกะหล่ำปลี); Bacillus mesentericus (มันฝรั่งแท่ง); Bacillus subtilis (หญ้าแห้งบาซิลลัส) เช่นเดียวกับแบคทีเรียที่ไม่สร้างสปอร์: Serrate marcencens (แท่งมหัศจรรย์); Proteus vulgaris (โพรทูสสติ๊ก); เอสเชอริเชีย โคไล (Escherichia coli) และจุลินทรีย์อื่นๆ

สาเหตุของการเน่าเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือแท่งสปอร์แบบไม่ใช้ออกซิเจนของสกุล Clostridium (โปรตีโอไลติก clostridia): Clostridium sporogenes, Clostridium subterminalis, Clostridium perffingens, Clostridium botulinum

ความสำคัญเชิงปฏิบัติของกระบวนการเน่าเปื่อย

จุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยมักทำให้เกิดความเสียหายอย่างมาก เศรษฐกิจของประเทศทำให้เกิดการเน่าเสียของอาหารที่มีโปรตีนสูง เช่น เนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ ไข่ นม ปลาและผลิตภัณฑ์ปลา เป็นต้น

ในธรรมชาติ (ในน้ำ ดิน) แบคทีเรียที่เน่าเปื่อยจะสลายเนื้อเยื่อของสัตว์และพืชที่ตายแล้วอย่างแข็งขัน สร้างแร่ธาตุให้กับสารโปรตีน และมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรคาร์บอนและไนโตรเจน

การสลายตัวของเส้นใยและสารเพคตินโดยจุลินทรีย์

การสลายตัวของสารเพคตินใกล้เคียงกับการหมักกรดบิวทีริก เกิดขึ้นภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์เพคโตไลติกของจุลินทรีย์โปรโตโทเพคตินจะถูกแปลงเป็นเพคตินที่ละลายน้ำได้ซึ่งสลายตัวเป็นกรดกาแลคโตโรนิกคาร์โบไฮเดรต (ไซโลสกาแลคโตสอาราบิโนส) เมทิลแอลกอฮอล์และสารอื่น ๆ จากนั้นน้ำตาลจะถูกหมักโดยแบคทีเรียในสกุล Clostridium เพื่อผลิตกรดบิวริกและอะซิติก คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจน

กระบวนการทั้งหมดนี้นำไปสู่การทำให้เป็นแร่ (การเน่าเปื่อย) ของวัตถุที่ได้รับผลกระทบ (ผลไม้ ผัก) และการเน่าเสียประเภทอื่น ๆ

การหมักเส้นใยประกอบด้วยการสลายตัวภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนโดยเกิดกรดบิวริกและอะซิติก คาร์บอนไดออกไซด์ เอทิลแอลกอฮอล์ และไฮโดรเจน กระบวนการนี้ดำเนินการโดยแบคทีเรียเซลลูโลสมีโซฟิลิกและเทอร์โมฟิลิกที่สร้างสปอร์ซึ่งอยู่ในสกุล Clostridium

เมื่อเส้นใยถูกทำลายโดยวิธีแอโรบิก ผลลัพธ์สุดท้ายคือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ จุลินทรีย์แอโรบิกที่ออกซิไดซ์เส้นใย ได้แก่ แบคทีเรียแอโรบิกมีโซฟิลิกในสกุล Cytophaga และ Anginococcus Cellvibrio, Pseudomonas, actinomycetes ของสกุล Streptomyces และราด้วยกล้องจุลทรรศน์ (สกุล Penicillium, Alternaria, Fusarium ฯลฯ )

ในธรรมชาติ แบคทีเรียที่ย่อยสลายเพคตินและเซลลูโลสมีบทบาทสำคัญในการสลายตัวของสารตกค้างจากพืช และในวงจรคาร์บอนด้วย

เคมีของแอมโมนิฟิเคชัน

การเน่าเปื่อยคือการสลายตัวของสารโปรตีนโดยจุลินทรีย์ นี่คือการเน่าเสียของเนื้อสัตว์ ปลา ผลไม้ ผัก ไม้ รวมถึงกระบวนการที่เกิดขึ้นในดิน ปุ๋ยคอก ฯลฯ

ในแง่ที่แคบกว่า การเน่าเปื่อยถือเป็นกระบวนการสลายตัวของโปรตีนหรือสารตั้งต้นที่อุดมด้วยโปรตีนภายใต้อิทธิพลของจุลินทรีย์

โปรตีนมีความสำคัญ ส่วนสำคัญมีชีวิตและตายไป โลกอินทรีย์พบได้ในอาหารหลายชนิด โปรตีนมีลักษณะเฉพาะด้วยความหลากหลายและความซับซ้อนของโครงสร้าง

ความสามารถในการทำลายสารโปรตีนนั้นมีอยู่ในจุลินทรีย์หลายชนิด จุลินทรีย์บางชนิดทำให้เกิดการสลายโปรตีนในระดับตื้น ในขณะที่บางชนิดสามารถทำลายโปรตีนได้ลึกกว่านั้น กระบวนการเน่าเปื่อยเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในสภาพธรรมชาติและมักเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์ที่มีสารโปรตีน การสลายตัวของโปรตีนเริ่มต้นด้วยการไฮโดรไลซิสภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์โปรตีโอไลติกที่ปล่อยโดยจุลินทรีย์ออกสู่สิ่งแวดล้อม การเน่าเปื่อยเกิดขึ้นเมื่อมีอุณหภูมิและความชื้นสูง

แอโรบิกเน่าเปื่อย- เกิดขึ้นเมื่อมีออกซิเจนในบรรยากาศ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเน่าเปื่อยแบบแอโรบิก ได้แก่ แอมโมเนีย คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และเมอร์แคปแทน (ซึ่งมีกลิ่นไข่เน่า) ไฮโดรเจนซัลไฟด์และเมอร์แคปแทนเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกรดอะมิโนที่มีซัลเฟอร์ (ซีสตีน, ซีสเตอีน, เมไทโอนีน) บาซิลลัสยังเป็นหนึ่งในแบคทีเรียที่เน่าเปื่อยซึ่งทำลายสารโปรตีนภายใต้สภาวะแอโรบิก ไมคอยด์ แบคทีเรียชนิดนี้แพร่หลายในดิน มันเป็นแท่งที่สร้างสปอร์เคลื่อนที่ได้

การเน่าเปื่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน- เกิดขึ้นภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเน่าเปื่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือผลิตภัณฑ์ของดีคาร์บอกซิเลชั่นของกรดอะมิโน (การกำจัดกลุ่มคาร์บอกซิล) โดยมีการก่อตัวของสารที่มีกลิ่นเหม็น: อินโดล, อะคาโทล, ฟีนอล, เครโซล, ไดเอมีน (อนุพันธ์ของพวกมันคือพิษจากซากศพและอาจทำให้เกิดพิษได้) .

เชื้อโรคที่เกิดจากการสลายตัวที่พบมากที่สุดและออกฤทธิ์ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ได้แก่ Bacillus putrificus และ Bacillus sporogenes

อุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่สุดสำหรับจุลินทรีย์ที่เน่าเสียง่ายส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 25-35°C อุณหภูมิต่ำไม่ทำให้พวกมันตาย แต่เพียงหยุดการพัฒนาเท่านั้น ที่อุณหภูมิ 4-6°C กิจกรรมสำคัญของจุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยจะถูกระงับ แบคทีเรียที่เน่าเปื่อยที่ไม่ใช่สปอร์จะตายที่อุณหภูมิสูงกว่า 60°C และแบคทีเรียที่สร้างสปอร์สามารถทนต่อความร้อนได้สูงถึง 100°C

บทบาทของจุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยในธรรมชาติในกระบวนการเน่าเสียของอาหาร

ในธรรมชาติ ความเสื่อมโทรมมีบทบาทเชิงบวกอย่างมาก เป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรของสาร กระบวนการผุพังทำให้ดินอุดมด้วยไนโตรเจนในรูปของไนโตรเจนที่พืชต้องการ

หนึ่งศตวรรษครึ่งที่แล้ว นักจุลชีววิทยาชาวฝรั่งเศสผู้ยิ่งใหญ่ แอล. ปาสเตอร์ ตระหนักว่าหากไม่มีจุลินทรีย์ที่เน่าเปื่อยและการหมัก เปลี่ยนสารอินทรีย์ให้เป็นสารประกอบอนินทรีย์ สิ่งมีชีวิตบนโลกคงเป็นไปไม่ได้ จำนวนสายพันธุ์ที่ใหญ่ที่สุดของกลุ่มนี้อาศัยอยู่ในดิน - ดินที่เหมาะแก่การเพาะปลูก 1 กรัมประกอบด้วยพืชหลายพันล้านชนิด พวกมันย่อยสลายสารอินทรีย์ตกค้าง (ซากพืชและสัตว์) ให้เป็นสารที่พืชใช้: คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และเกลือแร่ กระบวนการในระดับดาวเคราะห์นี้เรียกว่าการทำให้เป็นแร่ของสารอินทรีย์ที่ตกค้าง ยิ่งมีแบคทีเรียในดินมากเท่าไร กระบวนการทำให้เป็นแร่ก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น ความอุดมสมบูรณ์ของดินก็จะยิ่งสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม จุลินทรีย์ที่เน่าเสียง่ายและกระบวนการที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมอาหารทำให้เกิดการเน่าเสียของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะจากสัตว์และวัสดุที่มีสารโปรตีน เพื่อป้องกันการเน่าเสียของผลิตภัณฑ์โดยจุลินทรีย์ที่เน่าเสียง่าย ควรจัดเก็บผลิตภัณฑ์ในลักษณะที่จะป้องกันการพัฒนาของจุลินทรีย์เหล่านี้

เพื่อปกป้องผลิตภัณฑ์อาหารจากการเน่าเปื่อย การฆ่าเชื้อ การหมักเกลือ การสูบบุหรี่ การแช่แข็ง ฯลฯ อย่างไรก็ตาม ในบรรดาแบคทีเรียที่เน่าเปื่อยจะมีรูปแบบที่มีสปอร์ ไฮโดรฟิลิก และไซโครฟิลิก ซึ่งเป็นรูปแบบที่ทำให้อาหารเค็มหรือแช่แข็งเน่าเสีย

หัวข้อ 1.2. อิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่มีต่อจุลินทรีย์ การแพร่กระจายของจุลินทรีย์ในธรรมชาติ

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อจุลินทรีย์ (อุณหภูมิ ความชื้น ความเข้มข้นของสิ่งแวดล้อม การแผ่รังสี)

วางแผน

1. ผลกระทบของอุณหภูมิ: จุลินทรีย์ไซโครฟิลิก เมโซฟิลิก และเทอร์โมฟิลิก หลักการทางจุลชีววิทยาของการเก็บรักษาอาหารในรูปแบบแช่เย็นและแช่แข็ง ความคงตัวทางความร้อนของเซลล์พืชและสปอร์: การพาสเจอร์ไรซ์และการฆ่าเชื้อ อิทธิพลของการแปรรูปผลิตภัณฑ์อาหารด้วยความร้อนต่อจุลินทรีย์

2. อิทธิพลของความชื้นในผลิตภัณฑ์และสิ่งแวดล้อมต่อจุลินทรีย์ ความสำคัญของความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศต่อการพัฒนาจุลินทรีย์บนผลิตภัณฑ์แห้ง

3. อิทธิพลของความเข้มข้นของสารที่ละลายในแหล่งอาศัยของจุลินทรีย์ อิทธิพลของรังสี การใช้รังสียูวีในการฆ่าเชื้อโรคในอากาศ

ผลกระทบของอุณหภูมิ: จุลินทรีย์ทางจิต, เมโซฟิลิก และเทอร์โมฟิลิก หลักการทางจุลชีววิทยาของการเก็บรักษาอาหารในรูปแบบแช่เย็นและแช่แข็ง ความคงตัวทางความร้อนของเซลล์พืชและสปอร์: การพาสเจอร์ไรซ์และการฆ่าเชื้อ อิทธิพลของการแปรรูปผลิตภัณฑ์อาหารด้วยความร้อนต่อจุลินทรีย์

อุณหภูมิเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาจุลินทรีย์ สำหรับจุลินทรีย์แต่ละตัวจะมีอุณหภูมิต่ำสุด เหมาะสม และสูงสุดสำหรับการเจริญเติบโต ตามคุณสมบัตินี้ จุลินทรีย์จะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

§ พวกโรคจิต -จุลินทรีย์ที่เจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิต่ำสุด -10-0 °C อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด 10-15 °C

§ มีโซฟิล -จุลินทรีย์ที่มีการเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่สุดที่อุณหภูมิ 25-35 °C ต่ำสุดที่ 5-10 °C สูงสุดที่ 50-60 °C

§ เทอร์โมฟิล -จุลินทรีย์ที่เจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง โดยมีการเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่อุณหภูมิ 50-65 องศาเซลเซียส สูงสุดที่อุณหภูมิสูงกว่า 70 องศาเซลเซียส

จุลินทรีย์ส่วนใหญ่เป็น mesophiles ซึ่งมีอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 25-35 °C ดังนั้นการเก็บผลิตภัณฑ์อาหารที่อุณหภูมินี้จึงทำให้จุลินทรีย์ในผลิตภัณฑ์ขยายตัวอย่างรวดเร็วและอาหารเน่าเสีย จุลินทรีย์บางชนิดเมื่อสะสมในอาหารเป็นจำนวนมาก อาจทำให้อาหารเป็นพิษในมนุษย์ได้ จุลินทรีย์ก่อโรค ได้แก่ ที่ทำให้เกิดโรคติดเชื้อในมนุษย์ก็จัดเป็นมีโซฟิลเช่นกัน

อุณหภูมิต่ำทำให้การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ช้าลง แต่อย่าฆ่าพวกมัน ในอาหารแช่เย็น การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จะช้าแต่ยังคงดำเนินต่อไป ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C จุลินทรีย์ส่วนใหญ่จะหยุดการแพร่พันธุ์ กล่าวคือ เมื่ออาหารถูกแช่แข็ง การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จะหยุดลง บางส่วนจะค่อยๆ ตายไป เป็นที่ยอมรับกันว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 °C จุลินทรีย์ส่วนใหญ่จะเข้าสู่สถานะคล้ายกับอะนาบิโอซิส คงความสามารถในการมีชีวิตได้ และพัฒนาต่อไปเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ควรคำนึงถึงคุณสมบัติของจุลินทรีย์นี้ในระหว่างการเก็บรักษาและการแปรรูปผลิตภัณฑ์อาหารในขั้นตอนต่อไป ตัวอย่างเช่น เชื้อซัลโมเนลลาสามารถคงอยู่ในเนื้อแช่แข็งได้เป็นเวลานาน และหลังจากการละลายเนื้อแช่แข็งภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย ก็จะสะสมอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นปริมาณที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์

เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเกินความทนทานสูงสุดของจุลินทรีย์ พวกมันจะตาย แบคทีเรียที่ไม่มีความสามารถในการสร้างสปอร์จะตายเมื่อถูกความร้อนในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นถึง 60-70 ° C ใน 15-30 นาทีถึง 80-100 ° C ในไม่กี่วินาทีหรือนาที สปอร์ของแบคทีเรียมีความต้านทานความร้อนสูงกว่ามาก สามารถทนต่ออุณหภูมิ 100 °C เป็นเวลา 1-6 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 120-130 °C สปอร์ของแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมที่ชื้นจะตายหลังจาก 20-30 นาที สปอร์ของเชื้อราทนความร้อนได้น้อย

การแปรรูปผลิตภัณฑ์อาหารโดยใช้ความร้อนใน การจัดเลี้ยงการพาสเจอร์ไรซ์และการฆ่าเชื้อของผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมอาหารทำให้เกิดการตายของเซลล์พืชของจุลินทรีย์บางส่วนหรือทั้งหมด (การฆ่าเชื้อ)

ในระหว่างการพาสเจอร์ไรส์ ผลิตภัณฑ์อาหารจะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิน้อยที่สุด การพาสเจอร์ไรซ์แบบต่ำและสูงนั้นขึ้นอยู่กับระบอบการปกครองของอุณหภูมิ

การพาสเจอร์ไรส์ต่ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิไม่เกิน 65-80 ° C เป็นเวลาอย่างน้อย 20 นาทีเพื่อรับประกันความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ได้ดียิ่งขึ้น

การพาสเจอร์ไรซ์สูงคือการสัมผัสผลิตภัณฑ์พาสเจอร์ไรส์ในระยะสั้น (ไม่เกิน 1 นาที) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 90 °C ซึ่งนำไปสู่การตายของจุลินทรีย์ที่ไม่มีสปอร์ที่ทำให้เกิดโรคและในเวลาเดียวกันก็ไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ในคุณสมบัติทางธรรมชาติของผลิตภัณฑ์พาสเจอร์ไรส์ อาหารพาสเจอร์ไรส์ไม่สามารถจัดเก็บได้โดยไม่แช่เย็น

การฆ่าเชื้อเกี่ยวข้องกับการปล่อยผลิตภัณฑ์จากจุลินทรีย์ทุกรูปแบบ รวมถึงสปอร์ การฆ่าเชื้ออาหารกระป๋องดำเนินการในอุปกรณ์พิเศษ - หม้อนึ่งความดัน (ภายใต้แรงดันไอน้ำ) ที่อุณหภูมิ 110-125 ° C เป็นเวลา 20-60 นาที การทำหมันช่วยให้สามารถเก็บรักษาอาหารกระป๋องได้ในระยะยาว นมผ่านการฆ่าเชื้อโดยใช้อุณหภูมิที่สูงเป็นพิเศษ (ที่อุณหภูมิสูงกว่า 130 ° C) เป็นเวลาไม่กี่วินาที ซึ่งช่วยให้คุณเก็บรักษาได้ทั้งหมด คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์น้ำนม.

โปรตีนจะถูกย่อยสลายโดยแอคติโนไมซีตเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย และน้ำ) หรือทำให้เกิดสารตัวกลาง (เปปโตน กรดอะมิโน) ความเข้มข้นของการสลายตัวของโปรตีนขึ้นอยู่กับสภาวะการเติมอากาศ องค์ประกอบของสารอาหาร อุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ[...]

การสลายตัวของสารที่มีไนโตรเจน (โปรตีน) เกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในระยะแรกภายใต้อิทธิพลของจุลินทรีย์แบบแอโรบิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจนโปรตีนจะถูกสลายโดยการปล่อยไนโตรเจนที่มีอยู่ในพวกมันในรูปแบบของ MNZ (ระยะแอมโมนิฟิเคชั่น) และการก่อตัวของเปปโตน (ผลิตภัณฑ์ของการสลายโปรตีนเบื้องต้น) แล้วก็กรดอะมิโน การแยกออกซิเดชั่นและรีดักทีฟตามมาและดีคาร์บอกซิเลชันนำไปสู่การสลายเปปโตนและกรดอะมิโนโดยสมบูรณ์ ระยะเวลาของระยะแรกมีตั้งแต่หนึ่งปีถึงหลายปี ในขั้นที่สอง NH3 จะถูกออกซิไดซ์เป็น H102 ก่อน จากนั้นจึงกลายเป็น HNO3 การคืนไนโตรเจนครั้งสุดท้ายสู่ชั้นบรรยากาศเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแบคทีเรีย - เดไนตริไฟเออร์ ซึ่งสลายไนเตรตของโมเลกุลไนโตรเจน ระยะเวลาของการเกิดแร่คือ 30-40 ปีขึ้นไป[...]

การสลายตัวของสารประกอบที่มีซัลเฟอร์ ซัลเฟอร์เป็นส่วนประกอบของโปรตีนบางชนิด ในระหว่างการสลายโปรตีนแบบไฮโดรไลติก โปรตีนจะลดลงเหลือไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งเป็นสารประกอบที่เป็นพิษสำหรับจุลินทรีย์หลายกลุ่ม แต่ในแหล่งน้ำและดินมีแบคทีเรียกำมะถันที่ออกซิไดซ์สารประกอบกำมะถันรีดิวซ์เพื่อปลดปล่อยกำมะถันและซัลเฟต แบคทีเรียเหล่านี้อาศัยอยู่ในไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่มีความเข้มข้นสูงในสิ่งแวดล้อม ไฮโดรเจนซัลไฟด์สำหรับพวกมันทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับการสังเคราะห์อินทรียวัตถุ[...]

การสลายตัวเกี่ยวข้องกับกระบวนการทั้งทางชีวภาพและทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วพืชและสัตว์ที่ตายแล้วจะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และเซลล์สืบพันธุ์แบบเฮเทอโรโทรฟิค การสลายตัวนี้เป็นวิธีการที่แบคทีเรียและเชื้อราได้รับอาหารเพื่อตัวเอง การสลายตัวจึงเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในและระหว่างสิ่งมีชีวิต กระบวนการนี้จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับชีวิต เนื่องจากหากไม่มีสารอาหารทั้งหมดก็จะติดอยู่กับศพ และไม่มีชีวิตใหม่เกิดขึ้นได้ เซลล์แบคทีเรียและไมซีเลียมของเชื้อรามีชุดเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการเฉพาะ ปฏิกิริยาเคมี- เอนไซม์เหล่านี้ถูกปล่อยออกสู่สารที่ตายแล้ว ผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายบางส่วนถูกดูดซับโดยสิ่งมีชีวิตที่สลายตัวซึ่งพวกมันทำหน้าที่เป็นอาหาร ส่วนบางชนิดยังคงอยู่ในสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์บางชนิดยังถูกกำจัดออกจากเซลล์อีกด้วย ไม่ใช่ saprotroph ชนิดเดียวที่สามารถสลายซากศพได้อย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ประชากรเฮเทอโรโทรฟิคในชีวมณฑลประกอบด้วยสปีชีส์จำนวนมาก ซึ่งเมื่อทำงานร่วมกันจะก่อให้เกิดการสลายตัวโดยสมบูรณ์ ส่วนต่าง ๆ ของพืชและสัตว์สลายตัวในอัตราที่ต่างกัน ไขมัน น้ำตาล และโปรตีนสลายตัวอย่างรวดเร็ว แต่เซลลูโลสและลิกนินจากพืช ไคติน ขนและกระดูกของสัตว์สลายตัวช้ามาก โปรดทราบว่าประมาณ 25% ของน้ำหนักแห้งของสมุนไพรจะสลายตัวภายในหนึ่งเดือน และส่วนที่เหลืออีก 75% จะสลายตัวช้ากว่า หลังจากผ่านไป 10 เดือน 40% ของมวลสมุนไพรดั้งเดิมยังคงอยู่ คราวนี้ซากปูก็หายไปจนหมด[...]

เมื่อโปรตีนสลายตัว แอมโมเนียและอนุพันธ์ของแอมโมเนียก็จะเกิดขึ้นเช่นกัน ซึ่งเข้าสู่อากาศและน้ำทะเลด้วย ในชีวมณฑลซึ่งเป็นผลมาจากไนตริฟิเคชั่น - ออกซิเดชันของแอมโมเนียและสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนอื่น ๆ โดยมีแบคทีเรียมีส่วนร่วม - ไนโตรเจนออกไซด์ต่างๆ เกิดขึ้นซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของกรดไนตริก กรดไนตริกรวมตัวกับโลหะทำให้เกิดเกลือ ผลจากการทำงานของแบคทีเรียดีไนตริไฟอิง เกลือของกรดไนตริกจึงลดลงเป็นกรดไนตรัส จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นไนโตรเจนอิสระ[...]

การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนของโปรตีนเกิดจากแท่งที่สร้างสปอร์: Bacillus putrificus, Bacillus sporogenes การสลายตัวของสารประกอบโปรตีนยังเกิดจากแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจน Proteus vulgaris และแบคทีเรียโคไล ระดับและความเข้มข้นของการสลายตัวของสารประกอบโปรตีนขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของโปรตีนและชนิดของจุลินทรีย์ กรดอะมิโนที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายโปรตีนภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนจะได้รับการกำจัดการปนเปื้อนที่ลดลงด้วยการก่อตัวของกรดอินทรีย์อิ่มตัวและแอมโมเนีย กรดอินทรีย์สามารถสลายตัวเป็นมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ได้ ผลิตภัณฑ์แอมโมนิฟิเคชั่นภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนได้แก่ มีเทน แอมโมเนีย และคาร์บอนไดออกไซด์[...]

เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของอัลคาลอยด์และโปรตีน[...]

แอมโมเนียเป็นกระบวนการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ของสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจน (โปรตีน กรดนิวคลีอิก ฯลฯ) พร้อมกับการปล่อยแอมโมเนีย ความกว้างของระบบนิเวศ [lat. แอมพลิจูด - ค่า] - ขีดจำกัดของการปรับตัวของสายพันธุ์หรือชุมชนต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม[...]

แอมโมเนียที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของโปรตีนและยูเรียในรูปของเกลือแอมโมเนียมถูกพืชดูดซึมหรือผ่านการเปลี่ยนแปลงทางจุลชีววิทยาเพิ่มเติม [...]

ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวที่เสถียรที่สุดคือสารฮิวมิก (ฮิวมัส) ซึ่งดังที่ได้เน้นย้ำไปแล้วว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบนิเวศ สะดวกในการแยกแยะการสลายตัวสามขั้นตอน: 1) การบดเศษซากด้วยการกระทำทางกายภาพและทางชีวภาพ; 2) การก่อตัวของฮิวมัสและการปล่อยสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ค่อนข้างรวดเร็วโดย saprotrophs 3) การทำให้เป็นแร่ของฮิวมัสช้า ความช้าของการสลายตัวของฮิวมัสเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้การสลายตัวล่าช้าเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตและการสะสมของออกซิเจน ได้มีการหารือถึงความสำคัญของสองกระบวนการสุดท้ายแล้ว โดยทั่วไปแล้ว ฮิวมัสจะปรากฏเป็นสารสีเข้ม มักมีสีน้ำตาลอมเหลือง ไม่มีสัณฐานหรือสารคอลลอยด์ ตามข้อมูลของ M. M. Kononova (1961) คุณสมบัติทางกายภาพและโครงสร้างทางเคมีของฮิวมัสมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในระบบนิเวศที่อยู่ห่างไกลทางภูมิศาสตร์หรือทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม เป็นการยากมากที่จะระบุลักษณะเฉพาะของสารเคมีในฮิวมัส และไม่น่าแปลกใจเลยเนื่องจากมีสารอินทรีย์หลากหลายชนิดที่มาจากมัน โดยทั่วไป สารฮิวมิกเป็นผลจากการควบแน่นของสารประกอบอะโรมาติก (ฟีนอล) ที่มีการสลายเป็นโปรตีนและโพลีแซ็กคาไรด์ แบบจำลองโครงสร้างโมเลกุลของฮิวมัสแสดงอยู่ในหน้า 475 เป็นวงแหวนฟีนอลเบนซีนที่มีโซ่ด้านข้าง โครงสร้างนี้กำหนดความต้านทานของสารฮิวมิกต่อการสลายตัวของจุลินทรีย์ เห็นได้ชัดว่าการสลายสารประกอบต้องใช้เอนไซม์พิเศษ เช่น ดีออกซีจีเนส (Jibson, 1968) ซึ่งมักไม่มีอยู่ในดินธรรมดาและ saprotrophs ในน้ำ น่าแปลกที่ผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษหลายชนิดที่มนุษย์ปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม เช่น สารกำจัดวัชพืช ยาฆ่าแมลง น้ำเสียทางอุตสาหกรรม เป็นอนุพันธ์ของเบนซินและก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงเนื่องจากการต้านทานต่อการย่อยสลาย [...]

แอมโมเนียเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในระหว่างการสลายตัวของสารประกอบที่มีไนโตรเจนทางชีวภาพ - โปรตีนและยูเรีย ค่าที่เป็นไปได้มากที่สุดของฟลักซ์ 1>III3 จากแหล่งบนบกทั้งหมดสู่ชั้นบรรยากาศคือ 70-100 Mt S/ปี การปล่อยแอมโมเนียโดยมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 4 Mt K/ปี[...]

สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยอัตราส่วนที่ต่ำกว่าของโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตต่อไขมันในกากตะกอนน้ำเสียจากโรงงานแปรรูปเนื้อสัตว์เมื่อเปรียบเทียบกับกากตะกอนน้ำเสียในครัวเรือน ดังที่ทราบกันดีว่าวัสดุหลักในการสร้างร่างกายของจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสลายตัวของไขมันคือโปรตีนรวมกับคาร์โบไฮเดรตและคาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่เป็นวัสดุพลังงานสำหรับกิจกรรมที่สำคัญของพวกมัน ดังนั้นอัตราส่วนของส่วนประกอบที่สามารถหมักได้จึงส่งผลต่อการสลายอินทรียวัตถุ[...]

การวิจัยของ V. S. Butkevich มีส่วนสนับสนุนข้อมูลที่มีค่ามากมายในการเปิดเผยสาระสำคัญของกระบวนการสลายตัวของสารประกอบไนโตรเจนอินทรีย์ เขาสามารถแสดงให้เห็นว่าการสะสมของแอมโมเนียในระหว่างกระบวนการแอมโมเนียนั้นประสานกับการมีอยู่ของคาร์โบไฮเดรตในสิ่งแวดล้อมอย่างเคร่งครัด หากไม่มีคาร์โบไฮเดรตในสิ่งแวดล้อมจุลินทรีย์จะใช้สารโปรตีนเป็นวัสดุในการหายใจอย่างเข้มข้นและไนโตรเจนของกรดอะมิโนที่ถูกออกซิไดซ์จะสะสมอยู่ในรูปของแอมโมเนีย หากมีคาร์โบไฮเดรตอยู่ สารโปรตีนจะถูกใช้ในปริมาณที่น้อยลงและการสะสมของแอมโมเนียจะลดลงอย่างมากและบางครั้งก็ไม่เกิดขึ้นเลย รูปแบบเหล่านี้มีความสำคัญมากในการหมักตะกอนน้ำเสีย การมีเกลือไนโตรเจนและแอมโมเนียมอยู่ในของเหลวจากตะกอน ทำให้เราสามารถตัดสินได้ว่าสารใดที่สลายตัว ได้แก่ โปรตีนหรือคาร์โบไฮเดรต[...]

การสลายตัวขององค์ประกอบอินทรีย์หลักของตะกอน ได้แก่ โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต เกิดขึ้นโดยมีความเข้มข้นต่างกันไป ขึ้นอยู่กับรูปแบบที่โดดเด่นของจุลินทรีย์บางชนิด ตัวอย่างเช่น ถังบำบัดน้ำเสียมีลักษณะเฉพาะด้วยเงื่อนไขที่สร้างเงื่อนไขสำหรับการพัฒนาแบคทีเรียที่ทำให้เกิดการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนในระยะแรก (ระยะ) ของการสลายตัวของสารอินทรีย์[...]

ไนโตรเจนเกือบทั้งหมดที่พืชนำมาจากดินเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนจากพืช ซึ่งในระหว่างการสลายตัว (เน่าเปื่อย) จะปล่อยไนโตรเจนในรูปของแอมโมเนีย และสามารถสัมผัสได้ในความเสถียรระหว่างการสลายตัวของมูลม้า (ม้า มูลสัตว์มีลักษณะการสลายตัวที่รุนแรงเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงใช้เพื่อให้ความร้อนในโรงเรือน)[...]

ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในสารอาหารที่จำเป็นที่สุดสำหรับพืช เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีน คลอโรฟิลล์ และสารอินทรีย์อื่นๆ อีกมากมายของพืช aze จำนวนมากมีความเข้มข้นในอินทรียวัตถุของดินและส่วนใหญ่อยู่ในฮิวมัส พืชส่วนใหญ่อยู่ในรูปของสารประกอบแร่ - แอมโมเนียและไนเตรตซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของอินทรียวัตถุโดยจุลินทรีย์เฉพาะ จำเป็นต้องเติมไนโตรเจนสำรองในดินจากแหล่งอื่น[...]

สารอินทรีย์ที่มีอยู่ในดิน ได้แก่ สารที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ได้แก่ เรซิน เส้นใย น้ำมันหอมระเหย- สำหรับกระบวนการสลายตัวของอินทรียวัตถุเนื้อหาของสิ่งมีชีวิตทำลายล้าง (แบคทีเรียโปรโตซัว) มีความสำคัญ ดินหนึ่งเฮกตาร์สามารถมีแบคทีเรียต่าง ๆ ได้ตั้งแต่ 1,000 ถึง 7,000 กิโลกรัม, หนอน 350-1,000 กิโลกรัม, สัตว์ขาปล้องมากถึง 1,000 กิโลกรัม และเชื้อราขนาดเล็กตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 กิโลกรัม จุลินทรีย์เหล่านี้พบได้ทั่วความหนาของดินซึ่งสามารถเข้าถึงได้หลายเมตร สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในชั้นบน ในทำนองเดียวกัน ระบบรากของพืชส่วนใหญ่อยู่ที่ระดับความลึกหลายเมตร (ยกเว้นบางชนิด เช่น หนามอูฐ ซึ่งรากของมันเจาะลึก 15 เมตร)[...]

กลิ่นน้ำเสียจากพื้นที่ที่มีประชากรซึ่งเป็นส่วนผสมของกลิ่นอุจจาระกับกลิ่นสลายไขมัน โปรตีน สบู่ ฯลฯ ค่อนข้างมีลักษณะเฉพาะ ขึ้นอยู่กับการสลายตัวของน้ำเสียในครัวเรือนและกระบวนการใดที่มีอิทธิพลเหนือน้ำ - ออกซิเดชันหรือรีดิวซ์ น้ำเสียจากโรงงานแปรรูปอาหารบางชนิดอาจมีกลิ่นคล้ายกัน น้ำเสียจากการแปรรูปถ่านหินด้วยความร้อนมีกลิ่นฟีนอล น้ำมันดิน และไฮโดรเจนซัลไฟด์ น้ำเสียจากอุตสาหกรรมเคมีมีกลิ่นเฉพาะตัวขึ้นอยู่กับประเภทการผลิต เช่น กลิ่นของสารประกอบอินทรีย์ ได้แก่ คาร์บอนไดซัลไฟด์ เอสเทอร์และอีเทอร์ แอลกอฮอล์ กรดอินทรีย์ สารประกอบที่มีไนโตรเจน เมอร์แคปแทน อะเซทิลีน เป็นต้น [.. .]

โซนโพลีซาโพรบิกเป็นลักษณะของน้ำที่ปนเปื้อนใหม่โดยที่ ระยะเริ่มแรกการสลายตัวของสารประกอบอินทรีย์ น้ำโพลีซาโปรบิกมีสารอินทรีย์จำนวนมาก โดยหลักๆ คือโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต เมื่อสารเหล่านี้สลายตัว คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และมีเทน จะถูกปล่อยออกมาในปริมาณมาก น้ำจึงมีออกซิเจนต่ำดังนั้น กระบวนการทางเคมีเป็นการบูรณะโดยธรรมชาติ สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยอย่างเด่นชัดนำไปสู่การจำกัดจำนวนชนิดพันธุ์พืชและประชากรสัตว์ในอ่างเก็บน้ำ แบคทีเรียอาศัยอยู่หลักซึ่งมีจำนวนถึงหลายร้อยล้านในน้ำ 1 มิลลิลิตร มีแบคทีเรียกำมะถันและซิเลียตจำนวนมาก ตามวิธีการให้อาหาร ผู้ที่อาศัยอยู่ในโซนโพลีซาโปรบิกทั้งหมดจะถูกจัดประเภทเป็นโคยาซูยันต์ (ผู้บริโภค) หรือเฮเทอโรโทรฟ พวกเขาต้องการอินทรียวัตถุสำเร็จรูป ผู้ผลิต (ผู้ผลิต) เช่น ออโตโทรฟ ซึ่งรวมถึงพืชสีเขียวที่สร้างสารอินทรีย์จากสารประกอบแร่ ขาดหายไปโดยสิ้นเชิงที่นี่[...]

องค์ประกอบของสารอินทรีย์มีความหลากหลายและรวมถึงส่วนประกอบที่เกิดขึ้นในระยะต่างๆ ของการสลายตัวของคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน โปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต อินทรียวัตถุในดินประกอบด้วยลิกนิน เส้นใย น้ำมันหอมระเหย เรซิน และแทนนิน สัตว์ในดิน - หนอนและจุลินทรีย์ในดิน - มีบทบาทบางอย่างในการสร้างฮิวมัส โดยทั่วไปดินอุดมไปด้วยกรดอะมิโนและสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ[...]

เอกสารระบุว่าสารฮิวมิกเกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยเป็นผลมาจากการสลายตัวของโปรตีน เซลลูโลส และลิกนิน พวกมันแบ่งออกเป็นกรดฮิวมิกและลิกนินที่ไม่ละลายน้ำ งานนี้พิจารณาเฉพาะกรดฮิวมิกเท่านั้น ซึ่งเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้และสามารถชะล้างได้[...]

กลุ่มแอนแอโรบีทางสรีรวิทยาอื่น ๆ มีส่วนร่วมในวงจรของสารที่มีไนโตรเจน: พวกมันสลายโปรตีน, กรดอะมิโน, พิวรีน (โปรตีโอไลติก, แบคทีเรีย purinolytic) หลายคนสามารถตรึงไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศได้อย่างแข็งขันโดยแปลงให้อยู่ในรูปแบบอินทรีย์ แอนแอโรบีเหล่านี้ช่วยปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดิน จำนวนเซลล์แอนแอโรบิกโปรตีโอไลติกและแซ็กคาโรไลติกในดินอุดมสมบูรณ์ 1 กรัมสูงถึงหลายล้าน สิ่งที่สำคัญที่สุดคือกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีส่วนร่วมในการสลายตัวของสารประกอบอินทรีย์ในรูปแบบที่เข้าถึงยาก เช่น เพคตินและเซลลูโลส สารเหล่านี้คือส่วนประกอบของเศษซากพืชจำนวนมากและเป็นแหล่งคาร์บอนหลักสำหรับจุลินทรีย์ในดิน[...]

ในช่วงชีวิตของพวกเขา แบคทีเรียจำนวนมากสามารถทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นกรดหรือด่างได้ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการสลายตัวของยูเรียหรือโปรตีน แอมโมเนียจะเกิดขึ้น และเมื่อมีการใช้เกลือของกรดอินทรีย์ แคตไอออนของโลหะอัลคาไลจะสะสมในสิ่งแวดล้อม[...]

ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารประกอบโปรตีนเกิดขึ้นจนสุดด้วยการก่อตัวของแอมโมเนีย คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ หากโปรตีนมีกำมะถัน เมอร์แคปแทน (ไธโอแอลกอฮอล์) ก็จะกลายเป็นสารประกอบขั้นกลางเช่นกัน และเมื่อสลายตัวอย่างสมบูรณ์จะเกิดไฮโดรเจนซัลไฟด์ เชื้อโรคแอโรบิกที่พบบ่อยที่สุดของการสลายตัวของโปรตีน: แบคทีเรียฟลูออเรสเซน, บาซิลลัสซับติลิส, บาซิลลัสไมคอยด์ นอกจากนี้การสลายตัวของสารประกอบโปรตีนอาจเกิดจากแอคติโนไมซีตและเชื้อราหลายชนิด นิวคลีโอโปรตีนที่มีกรดนิวคลีอิกที่เกี่ยวข้องกับกรดอะมิโนตกค้างจะสลายตัวเป็นคาร์โบไฮเดรต ได้แก่ ไรโบสและดีออกซีไรโบส เบสอินทรีย์ไนโตรเจน และกรดฟอสฟอริก[...]

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงอินทรีย์ (ถ่านหิน, น้ำมัน, น้ำมันเบนซิน, ก๊าซ) เนื่องจากการสลายตัวของโปรตีนที่มีกำมะถันรวมถึงจากสถานประกอบการที่แปรรูปแร่กำมะถัน การขนส่งทางรถยนต์เป็นแหล่งปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ทรงพลังในเมืองต่างๆ[...]

สารที่มีไนโตรเจน (เกลือแอมโมเนียม ไนไตรต์ และไนเตรต) ก่อตัวขึ้นในน้ำส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการสลายตัวของสารประกอบโปรตีนที่เข้าสู่อ่างเก็บน้ำด้วยน้ำเสียจากครัวเรือนและอุตสาหกรรม ที่พบได้น้อยในน้ำคือแอมโมเนียจากแร่ธาตุซึ่งเกิดขึ้นจากการลดลงของสารประกอบไนโตรเจนอินทรีย์ หากสาเหตุของการเกิดแอมโมเนียเกิดจากการเน่าเปื่อยของโปรตีน แสดงว่าน้ำดังกล่าวไม่เหมาะกับการดื่ม[...]

สองกลุ่มแรกใช้สารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ง่ายกว่า เช่น น้ำตาล กรดอะมิโน และโปรตีนเชิงเดี่ยว จากนั้นแบคทีเรียเซลลูโลสจะเริ่ม "ทำงาน" กับสารประกอบที่มีความเสถียรมากกว่า ในขณะที่แอคติโนไมซีตจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับฮิวมัส แบบจำลองที่เป็นไปได้สำหรับโครงสร้างของโมเลกุลกรดฮิวมิกแสดงไว้ด้านล่าง[...]

กากตะกอนน้ำเสียและน้ำเสียอุตสาหกรรมเข้มข้นที่มี WPC มากกว่า 5 กรัม/ลิตร จะเกิดการสลายตัวทางชีวเคมีภายใต้สภาวะไร้อากาศ สามารถเกิดขึ้นได้ในโครงสร้างถังบำบัดน้ำเสียซึ่งเป็นถังบำบัดน้ำเสียที่ของเหลวของเสียจะไหลผ่านอย่างช้าๆ ในถังตกตะกอนสองชั้น ตะกอนจะถูกแยกออกจากของเหลวของเสียที่ไหลผ่าน และการสลายตัวจะดำเนินการในห้องตะกอน ที่โรงบำบัดที่มีกำลังการผลิตสูง กากตะกอนน้ำเสียจะถูกแยกออกจากถังตกตะกอนหลัก และจะถูกย่อยในเครื่องย่อยพร้อมกับกากตะกอนเร่งที่มากเกินไป ความเข้มและความลึกของการสลายตัวของตะกอนถูกกำหนดโดยองค์ประกอบของตะกอนเป็นหลัก ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามอัตราส่วนของส่วนประกอบของส่วนประกอบอินทรีย์หลัก (คาร์โบไฮเดรต/โปรตีน สารประกอบคล้ายไขมัน) และสารอนินทรีย์ โดยปกติแล้ว กากตะกอนน้ำเสียชุมชนประกอบด้วยอินทรียวัตถุ 70-80% ดังนั้นองค์ประกอบโดยประมาณของตะกอน (%) คือ: โปรตีน 24, คาร์โบไฮเดรต 23, สารคล้ายไขมันมากถึง 30 ส่วนใหญ่มักจะได้รับกรดอะซิติกบิวทิริกและโพรพิโอนิกในระหว่างการหมักกรดของตะกอน ก๊าซที่เกิดขึ้นประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไฮโดรเจน และไฮโดรเจนซัลไฟด์ เฟสที่เป็นน้ำมีปฏิกิริยาเป็นกรด (pHС5) ไม่มีคุณสมบัติเป็นบัฟเฟอร์ และมีกลิ่นอันไม่พึงประสงค์รุนแรง[...]

ด้วยน้ำเสียจากครัวเรือนและอุตสาหกรรม รวมถึงน้ำเสียจากแหล่งอุตสาหกรรม โปรตีน ไขมัน น้ำมัน น้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม สีย้อม เรซิน แทนนิน ผงซักฟอกและสารปนเปื้อนอื่นๆอีกมากมาย ปุ๋ยและยาฆ่าแมลง - วิธีการต่อสู้กับศัตรูพืช - จะถูกชะล้างออกไปจากทุ่งนา ดังนั้นน้ำจากแหล่งน้ำเปิดจึงมีองค์ประกอบทางเคมีแทบทุกชนิดที่มีความเข้มข้นต่างกัน รวมถึงองค์ประกอบที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ เช่น ตะกั่ว สังกะสี ดีบุก โครเมียม และทองแดง โดยไม่ได้ตั้งใจที่จะให้ รีวิวฉบับเต็มองค์ประกอบของสารปนเปื้อนที่เข้าสู่น้ำเสีย และสมมติว่าคุณสมบัติของสิ่งเจือปนทางชีวภาพได้รับการกล่าวถึงในรายละเอียดเพียงพอในส่วนก่อนหน้าของบทนี้ เราจะกล่าวถึงเฉพาะสารปนเปื้อนบางประเภทเท่านั้น คุณสมบัติที่โดดเด่นซึ่งได้แก่ แพร่หลาย โดยเฉพาะใน ปีที่ผ่านมา- คุณสมบัติที่เป็นพิษ การแยกยากระหว่างการบำบัดน้ำเสีย ออกซิเดชันและการสลายตัวช้าในน้ำเปิด ผลกระทบต่อกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์รวมถึงการแข็งตัวของน้ำ ความสามารถ “เป็นตัวบ่งชี้ความลึกของการทำน้ำให้บริสุทธิ์จากแต่ละธาตุ[...]

การก่อตัวของสารฮิวมิกเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของกระบวนการสองประเภท กระบวนการประเภทแรกทำให้เกิดการย่อยสลายบางส่วน (การแยก) ของอินทรียวัตถุที่ตายแล้วให้เป็นสารประกอบที่ง่ายกว่า: โปรตีนจะถูกแตกออกเป็นกรดอะมิโน, คาร์โบไฮเดรตเป็นน้ำตาลเชิงเดี่ยว, การสลายลิกนินยังไม่ได้รับการศึกษาเพียงพอ อันเป็นผลมาจากกระบวนการประเภทที่สองเกิดการควบแน่นของสารประกอบอะโรมาติกประเภทฟีนอลิก (ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของลิกนินและเซลลูโลส) ด้วยกรดอะมิโน (ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของจุลินทรีย์) เกิดขึ้น เป็นผลให้ระบบของกรดอินทรีย์โมเลกุลสูงปรากฏว่ามีความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันเพิ่มเติมได้ ในกระบวนการสร้างฮิวมัสและรักษาองค์ประกอบของมัน จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิคและออโตโทรฟิคมีบทบาทสำคัญซึ่งมีการกล่าวถึงกิจกรรมทางธรณีวิทยาก่อนหน้านี้ [...]

องค์ประกอบอินทรีย์ เกิดจากสารประกอบที่พบในซากพืชและสัตว์ในปริมาณมาก ได้แก่โปรตีน คาร์โบไฮเดรต กรดอินทรีย์ ไขมัน ลิกนิน แทนนิน ฯลฯ รวมเป็น 10-15% ของมวลอินทรียวัตถุทั้งหมดในดิน เมื่ออินทรียวัตถุสลายตัว ไนโตรเจนที่มีอยู่จะถูกแปลงเป็นรูปแบบที่พืชสามารถใช้ได้ สารอินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของดิน กำหนดความสามารถในการดูดซับของดิน และส่งผลต่อโครงสร้างของขอบฟ้าของดินตอนบนและคุณสมบัติทางกายภาพของดิน[...]

ส่วนสำคัญของไนโตรเจนของกรดฮิวมิกจะเข้าสู่สารละลายในระหว่างการไฮโดรไลซิสที่อ่อนแอกว่า (S.S. Dragunov) เมื่อเปรียบเทียบกับโปรตีนทั่วไป นอกจากนี้โปรตีนจากเศษพืชยังถูกย่อยสลายได้ง่ายและรวดเร็วโดยจุลินทรีย์ในดิน การสลายตัวของพวกมันจะมาพร้อมกับการสังเคราะห์โปรตีนพลาสมาของจุลินทรีย์อีกครั้ง ซึ่งในทางกลับกันก็สลายตัวได้ง่าย ดังนั้นส่วนที่ไฮโดรไลซ์ของกรดฮิวมิกจึงถูกนำเสนอไม่ใช่โดยโปรตีน แต่เป็นผลจากการสลายอย่างลึก - กรดอะมิโนซึ่งอยู่ในรูปแบบของพันธะอ่อนกับแกนกรดฮิวมิก [...]

สารพิษเป็นสารพิษที่เกิดจากจุลินทรีย์ พืช และสัตว์บางชนิด โดยธรรมชาติทางเคมี - โพลีเปปไทด์และโปรตีน บางครั้งคำว่า T. อาจขยายไปถึงสารพิษที่ไม่ใช่โปรตีน จุลินทรีย์ T. ที่ได้รับการศึกษามากที่สุดแบ่งออกเป็น exotoxic (ถูกขับออกสู่สิ่งแวดล้อมในระหว่างการเจริญเติบโต) และเอนโดทอกซิน (ปล่อยออกมาหลังจากการตายของสิ่งมีชีวิต) ความเป็นพิษ - ความเป็นพิษที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการก่อตัวของสารพิษใหม่ ๆ มากขึ้นในระหว่างการย่อยสลาย (ทางชีวภาพหรือเคมีกายภาพ) ของสารกำจัดศัตรูพืช พ. มลพิษ สารอันตราย. ผลกระทบที่เป็นพิษของมลพิษ - ผลกระทบที่เป็นอันตราย สารเคมีต่อสิ่งมีชีวิต (มนุษย์ สัตว์ พืช เห็ดรา จุลินทรีย์) เมื่อรวมผลกระทบด้านพิษของมลพิษหลายชนิดเข้าด้วยกัน มีดังต่อไปนี้: ผลรวมของผลกระทบที่เป็นอันตราย; การสรุปมากเกินไปหรือศักยภาพ; การทำลายล้าง - ผลน้อยกว่าผลรวม การเปลี่ยนแปลงลักษณะของผลกระทบที่เป็นพิษ (ตัวอย่างเช่นลักษณะที่ปรากฏของคุณสมบัติในการก่อมะเร็ง) ความเป็นพิษ - ความเป็นพิษคุณสมบัติของสารประกอบทางเคมีที่ทำให้เกิดอันตรายหรือถึงแก่ชีวิตได้[...]

โคพอลิเมอร์กราฟต์ที่ไม่ละลายน้ำของเซลลูโลสและโปรตีนออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (เอนไซม์ แอนติเจน) มีประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติที่สำคัญ โคพอลิเมอร์กราฟต์ของเซลลูโลสและเอนไซม์สามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะที่สามารถกำจัดออกจากปฏิกิริยาได้อย่างง่ายดายเมื่อใดก็ได้ การใช้โคโพลีเมอร์เหล่านี้ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาต่างๆ ที่ไม่สามารถแก้ไขได้โดยใช้เอนไซม์ที่ละลายน้ำได้ทั่วไป เช่น การแยกผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์จากการสลายตัวของเอนไซม์ของสารตั้งต้น การแยกและการศึกษาผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของ การสลายตัวของเอนไซม์ของสารตั้งต้น การกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ตามด้วยการกำจัดสารกระตุ้นอย่างสมบูรณ์ การดูดซับ การแยกตัวในเวลาต่อมา และการศึกษาสารยับยั้งเอนไซม์ โคพอลิเมอร์กราฟต์ที่ไม่ละลายน้ำของเซลลูโลสและแอนติเจนซึ่งเรียกว่าอิมมูโนแอดซอร์เบนท์ถูกนำมาใช้สำหรับการดูดซับแอนติบอดีเพื่อวัตถุประสงค์ในการกำหนดปริมาณโดยแยกออกจากกันในรูปแบบบริสุทธิ์สำหรับการศึกษาและการใช้งานในภายหลัง สำหรับการสังเคราะห์กราฟต์โคโพลีเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำของโปรตีนออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ขอแนะนำให้ใช้เซลลูโลสมากกว่าโพลีเมอร์สังเคราะห์ เนื่องจากการดูดซับโปรตีนแบบไม่จำเพาะบนวัสดุเซลลูโลสนั้นต่ำกว่าโพลีเมอร์สังเคราะห์อย่างมีนัยสำคัญ

การพัฒนาพืชพรรณที่สูงขึ้นใกล้อ่างเก็บน้ำทำให้ผลิตภัณฑ์อินทรีย์ที่ละลายในกิจกรรมที่สำคัญและเน่าเปื่อยลงสู่น้ำ อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของแมคโครไฟต์ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต กรดอินทรีย์ แทนนิน รวมถึงลิกนิน เฮมิเซลลูโลส ไขมัน ไข และเรซินที่ไม่ละลายน้ำสามารถปรากฏในน้ำได้

ในเซลล์ที่มีชีวิต กระบวนการหลายขั้นตอนต่างๆ เกิดขึ้นพร้อมกัน เช่น ออกซิเดชันและการรีดักชัน การสังเคราะห์และการสลาย การถ่ายโอนอนุมูลเมทิล การไฮโดรไลซิส ฯลฯ จุลินทรีย์บางชนิดมีความสามารถในการมีส่วนร่วมในการสลายตัวของสสารหลายขั้นตอน ตัวอย่างเช่น พวกเขาสามารถใช้โปรตีนแล้วคาร์โบไฮเดรต ออกซิไดซ์แอลกอฮอล์และกรด แอลกอฮอล์แล้วอัลดีไฮด์ ใช้ธาตุไนโตรเจนแล้วจับไนโตรเจน เป็นต้น แต่ยังมีจุลินทรีย์ที่สามารถบริโภคเฉพาะไฮโดรคาร์บอนและกรดอะมิโนบางชนิดเท่านั้น โดยไม่มี การใช้ผู้อื่น[...]

เนื้อเยื่อสาหร่ายทะเลประกอบด้วยน้ำประมาณ 87% และสารอินทรีย์และแร่ธาตุ 13% โดยสารแรกมีวัตถุแห้งตั้งแต่ 55 ถึง 62% โปรตีนคิดเป็น 5-7% ของวัตถุแห้ง คุณค่าทางโภชนาการสอดคล้องกับโปรตีนถั่วเหลืองและสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหารสัตว์ได้ Kullney เปรียบเทียบพุ่มไม้หนาทึบของสาหร่ายทะเล Gant กับป่าใต้น้ำจริงๆ ซึ่งเป็นที่พักอาศัยสำหรับสิ่งมีชีวิตในทะเลและปลาจำนวนมาก สาหร่ายทะเลญี่ปุ่นก็เช่นเดียวกัน

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในตัวอย่างพืชที่ถ่ายในช่วงฤดูปลูกจะสูงกว่าวัตถุที่ได้รับการวิเคราะห์หลายอย่าง (เช่น เมล็ดพืช ฟาง เมล็ดพืช) เนื่องจากการทำงานของเอนไซม์ กระบวนการทางชีวเคมีจึงดำเนินต่อไป ส่งผลให้เกิดการสลายตัวของสารต่างๆ เช่น แป้ง โปรตีน กรดอินทรีย์ และโดยเฉพาะวิตามิน[...]

จุลินทรีย์อื่นๆ ที่สลายน้ำตาล แป้ง และแม้กระทั่งเส้นใยจะผลิตกรดระเหย และกรดคาร์บอนิก ไฮโดรเจน และมีเทน ซึ่งไม่จำเป็นต่อร่างกาย และ พลังงานความร้อนมีประโยชน์ต่อจุลินทรีย์เท่านั้นและสูญเสียไปให้กับโฮสต์ ในที่สุด แบคทีเรียตัวที่สามจะสลายโปรตีนและเอนไซม์ให้เป็นโมเลกุลเล็กๆ ของอัลบูโมสและเปปโตน และขยายออกไปเป็นกรดอะมิโนและเบส แต่กิจกรรมของแบคทีเรียไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น เนื่องจากจำเป็นต่อร่างกายของโฮสต์ แต่นำไปสู่การย่อยสลายของสารประกอบเหล่านี้ไปเป็นแอมโมเนีย กรดไขมัน แอลกอฮอล์ และไฮโดรคาร์บอนที่ไม่จำเป็นสำหรับโฮสต์ [... ]

องค์ประกอบหลักของ biocenosis แบบแอโรบิกคือเซลล์แบคทีเรีย กระบวนการเปลี่ยนรูปสารอินทรีย์หลายขั้นตอนเกิดขึ้นในเซลล์ biocenosis ประกอบด้วยแบคทีเรียที่สามารถบริโภคไฮโดรคาร์บอนหรือกรดอะมิโนบางชนิดเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีแบคทีเรียจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการสลายตัวของสารอินทรีย์หลายขั้นตอน โดยสามารถใช้โปรตีนก่อนแล้วจึงใช้คาร์โบไฮเดรต ออกซิไดซ์แอลกอฮอล์ จากนั้นจึงใช้กรดหรือแอลกอฮอล์และอัลดีไฮด์ เป็นต้น จุลินทรีย์บางชนิดสามารถย่อยสลายอินทรียวัตถุได้จนจบ เช่น เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ บางชนิดสลายตัวได้เฉพาะการก่อตัวเท่านั้น ของผลิตภัณฑ์ระดับกลาง ด้วยเหตุนี้ เมื่อบำบัดน้ำเสีย ไม่ใช่การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์แต่ละชนิดที่ให้ผลตามที่ต้องการ แต่เป็นความซับซ้อนตามธรรมชาติของพวกมัน รวมถึงสายพันธุ์ที่ได้รับการพัฒนาอย่างสูง [Rogovskaya T.I., 1967][...]

วอนรอสเกี่ยวกับสารที่ใช้ในกระบวนการหายใจมีนักสรีรวิทยาครอบครองมายาวนาน ยังอยู่ในผลงานของ I. II. โบโรดินแสดงให้เห็นว่าความเข้มของกระบวนการหายใจเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณคาร์โบไฮเดรตในเนื้อเยื่อพืช นี่เป็นเหตุผลที่ให้สันนิษฐานว่าคาร์โบไฮเดรตเป็นสารหลักที่ใช้ระหว่างการหายใจ ในการชี้แจงประเด็นนี้ การพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์การหายใจมีความสำคัญอย่างยิ่ง หากใช้คาร์โบไฮเดรตในกระบวนการหายใจกระบวนการจะดำเนินการตามสมการ SeH 120b + 6O2 = 6CO2 + 6H2O ในกรณีนี้ค่าสัมประสิทธิ์การหายใจจะเท่ากับ 1 - p = 1 อย่างไรก็ตามหากสารประกอบออกซิไดซ์มากขึ้นเช่น กรดอินทรีย์จะสลายตัวในระหว่างกระบวนการหายใจ การดูดซึมออกซิเจนลดลง ค่าสัมประสิทธิ์การหายใจจะมากกว่าหนึ่ง เมื่อสารประกอบที่ถูกรีดิวซ์มากขึ้น เช่น ไขมันหรือโปรตีน ถูกออกซิไดซ์ระหว่างการหายใจ จำเป็นต้องมีออกซิเจนมากขึ้นและค่าสัมประสิทธิ์การหายใจจะน้อยกว่าความสามัคคี[...]

เราได้พิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นในการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียห้ากลุ่มหลักแล้ว คราวนี้เราจะมาดูแง่มุมต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน ตะกอนเร่งส่วนเกินที่เกิดขึ้นระหว่างการบำบัดทางชีวภาพแบบแอโรบิกมีลักษณะองค์ประกอบที่กำหนดโดยเงื่อนไขของเนื้อหาในถังเติมอากาศ เมื่อสารมลพิษอินทรีย์มีปริมาณมาก การเจริญเติบโตของชีวมวลจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น ในขณะที่เกิดออกซิเดชันที่ไม่สมบูรณ์ของสารอินทรีย์และความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในตะกอนเร่งจะเพิ่มขึ้น ที่ปริมาณที่ต่ำกว่า ระดับของการเกิดออกซิเดชันอัตโนมัติจะเพิ่มขึ้นและปริมาณของ อินทรียวัตถุลดลง ผลผลิตและองค์ประกอบเปอร์เซ็นต์ของก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นระหว่างการทำให้เป็นแร่แบบไม่ใช้ออกซิเจนนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของตะกอนที่ถูกทำให้เป็นแร่ คาร์โบไฮเดรตในตะกอนเร่งสามารถแสดงได้ในระดับสูงโดยเซลลูโลส ลิกนิน และเฮมิเซลลูโลส ซึ่งพบในเซลล์พืช เซลลูโลสเป็นโพลีเมอร์กลูโคสที่มีโครงสร้างเชิงเส้น เฮโมเซลลูโลสเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ซับซ้อนซึ่งมีโครงสร้างกิ่งก้านหรือเชิงเส้น ลิกนินเป็นโพลีเมอร์ทรานส์แอลกอฮอล์ที่ซับซ้อน ในระยะแรกของการสลายตัวทางชีวเคมี การไฮโดรไลซิสของเฮมิเซลลูโลสจะแตกตัวเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของโพลีแซ็กคาไรด์ และเซลลูโลสจะถูกไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างกลูแคน ซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีพื้นฐานจาก D-โพลีเมอร์ของกลูโคส นอกจากนี้ พอลิแซ็กคาไรด์และกลูแคนในระยะที่สอง การสร้างกรด หรืออย่างอื่นคือการสร้างอะไซโตเจเนซิส จะผ่านออกซิเดชันทางชีวเคมีไปเป็นกรดไขมันระเหยและแอลกอฮอล์ จากปฏิกิริยาเหล่านี้ ไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์จึงถูกปล่อยออกมา

ลักษณะการสลายตัวของโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตในระยะไฮโดรไลซิส

ในระหว่างการหมักมีเทน สารประกอบโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำจะถูกแปลงเป็นเปปโตนก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นเปปไทด์ และสุดท้ายกลายเป็นกรดอะมิโนสายตรงที่ละลายน้ำได้ พวกมันจะถูกแปลงเป็นกรดไขมันทางชีวเคมีอย่างง่ายดาย ซึ่งสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายในขั้นตอนต่อมาของการหมักมีเธน เช่นเดียวกับกรดอะมิโนอะโรมาติก เช่น ไทโรซีน ทริปโตเฟน และฟีนิลลามีน ซึ่งจากนั้นจะย่อยสลายได้ยากกว่า เมื่อโปรตีนสลายตัว จะเกิดแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับสารอื่นหรือต่อกัน ปฏิกิริยาของตัวกลางจะเปลี่ยนไปเป็นด้านอัลคาไลน์

ไขมันในระยะไฮโดรไลซิสจะถูกเปลี่ยนโดยแบคทีเรียให้เป็นกลีเซอรอลและกรดไขมัน พวกมันค่อนข้างเพียงแค่ผ่านขั้นตอนของการเกิดอะไซโตเจเนซิสไปเป็นกรดคาร์บอกซิลิกที่ซับซ้อนซึ่งในขั้นตอนต่อ ๆ มาจะผ่านเข้าไปในมีเทนได้อย่างง่ายดาย นอกเหนือจากความจริงที่ว่าองค์ประกอบของก๊าซชีวภาพถูกกำหนดโดยสมการปฏิกิริยาสำหรับการสลายตัวทางชีวภาพของคาร์โบไฮเดรตโปรตีนและไขมันผลผลิตยังได้รับผลกระทบจากการมีส่วนร่วมของน้ำด้วย หากปฏิกิริยาการสลายตัวเกิดขึ้นกับการใช้น้ำปริมาณของก๊าซที่ปล่อยออกมาจะเพิ่มขึ้นหากปล่อยออกมาก็จะลดลง ข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้คือกรดอะมิโนซึ่งการสลายตัวเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของน้ำ แต่ในกรณีนี้ส่วนหนึ่งของสารที่เป็นก๊าซที่เกิดขึ้นจะผ่านเข้าสู่รูปแบบที่ถูกผูกไว้ นอกจากนี้ ส่วนหนึ่งของคาร์บอนในสารประกอบยังถูกใช้ไปกับการเติบโตของชีวมวลของแบคทีเรีย บทบัญญัติทั้งหมดนี้ได้รับการยืนยันแล้ว การศึกษาเชิงทดลองซึ่งแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการสลายตัวของส่วนประกอบโปรตีน ก๊าซชีวภาพจะถูกปล่อยออกมาในปริมาณที่น้อยลงเนื่องจากการเกาะตัวของผลิตภัณฑ์ก๊าซในการสลายตัว นอกจากนี้ ยังพบว่าเมื่อไขมันถูกย่อยสลายจะปล่อยก๊าซออกมามากกว่าโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตถึงหนึ่งเท่าครึ่ง สำหรับองค์ประกอบเชิงคุณภาพนั้น มีเทนในก๊าซชีวภาพในปริมาณที่มากขึ้นจะเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของโปรตีนและไขมัน

ขีดจำกัดของการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนและการคำนวณอินพุตและองค์ประกอบของก๊าซชีวภาพ

ควรสังเกตว่ากระบวนการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นจนถึงขีดจำกัดบางประการ ได้แก่ ไขมัน 70% คาร์โบไฮเดรต 62.5% และโปรตีน 48% ในกรณีนี้ อุณหภูมิของกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะส่งผลต่ออัตราการสลายตัวของสารตั้งต้นอินทรีย์เท่านั้น โดยโปรตีนจะสลายตัวเร็วที่สุด ตามด้วยไขมัน และช้าที่สุดคือการหมักคาร์โบไฮเดรต นั่นคือเมื่อทำการหมักของเสียที่ประกอบด้วยไขมัน เป็นไปได้ที่จะได้รับก๊าซชีวภาพในปริมาณที่มากกว่าจากตะกอนเร่งซึ่งประกอบด้วยโปรตีนเป็นหลัก เช่นเดียวกับส่วนผสมของมูลสัตว์และของเสียจากพืช ซึ่งส่วนใหญ่เป็นวัตถุดิบคาร์โบไฮเดรต

ในระหว่างการสลายตัวของสารตั้งต้นอินทรีย์ จะเกิดสารฮิวมิกจำนวนมากขึ้น ซึ่งตกตะกอนในระหว่างปฏิกิริยาที่เป็นกรดของตัวกลาง และปรากฏอยู่ในเฟสของสารละลายคอลลอยด์ระหว่างปฏิกิริยาอัลคาไลน์ ในการหาปริมาณก๊าซชีวภาพในระหว่างการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนของตะกอนอินทรีย์ สามารถกำหนดได้โดยการวิเคราะห์ค่า COD ของตะกอนหลังการสลายตัว ในกรณีนี้ เชื่อกันว่าปริมาตรมีเทน 1 โมลาร์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน 2 โมลาร์ กล่าวคือ ปริมาตรของมีเทนที่คำนวณได้จะปล่อยออกมาจะเท่ากับค่า COD สองเท่า นอกจากนี้การคำนวณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมานั้นดำเนินการโดยใช้สูตรแม็กคาร์ธีซึ่งปริมาตรมีเทน 6.24 โมลาร์คิดเป็นปริมาตรคาร์บอนไดออกไซด์ 3.75 โมลาร์ การคำนวณที่แม่นยำยิ่งขึ้นของผลผลิตทางทฤษฎีและอัตราส่วนปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมานั้นทำโดยใช้สูตรบัสเวลล์ซึ่งจำเป็นต้องทราบองค์ประกอบองค์ประกอบของตะกอนแร่ แต่ในทั้งสองกรณี จะไม่คำนึงถึงการใช้อินทรียวัตถุที่ใช้ในการเพิ่มมวลชีวภาพที่มีส่วนร่วมในกระบวนการออกซิเดชันทางชีวเคมี ดังนั้น เพื่อให้การคำนวณการทำงานของสิ่งอำนวยความสะดวกบำบัดแม่นยำยิ่งขึ้น รวมถึงการติดตั้งแร่ตะกอนและการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ จึงจำเป็นต้องกำหนดขีดจำกัดของการสลายตัวของตะกอนสำหรับแต่ละกรณีเฉพาะขององค์ประกอบทางชีวภาพ

ดังนั้นองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของก๊าซชีวภาพที่ได้จึงมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปริมาณไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรตในสารตั้งต้นอินทรีย์ที่ถูกย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน ปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาและเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตมีเทนยังขึ้นอยู่กับการบริโภคสารอาหารเพื่อการเจริญเติบโตของชีวมวล และขีดจำกัดการสลายตัวของตะกอนที่มีแร่ธาตุ ซึ่งกำหนดโดยธรรมชาติของสารอินทรีย์