Met behulp van schimmels en gisten
Van het uitgestrekte koninkrijk van Paddestoelen, met meer dan 100 duizend soorten, zijn schimmels en gisten de meest ongewone soorten. Het potentieel en de reikwijdte van hun gebruik door mensen is buitengewoon breed. Maar behalve degenen die nuttig zijn, in staat zijn om voor het goede te dienen, zijn er velen onder hen, waarvan de schade verschillende sferen van het bestaan treft.
Met behulp van schimmels en gisten
Onderzoeksgeschiedenis
Door de uitvinding van de microscoop konden mensen kleine levende organismen bestuderen. De Nederlander Anthony van Leeuwenhoek wordt beschouwd als de ontdekker van de microwereld, hoewel de eerste microscoop is ontworpen door G. Galileo. A. Levenguk was de eerste die de soorten en vormen van micro-organismen beschreef. Geleidelijk resulteerde deze studie in een hele wetenschap die hun structuur, habitat, voorwaarden voor groei en voortplanting bestudeert, die microbiologie wordt genoemd. De grondlegger van de microbiologie wordt beschouwd als de Franse wetenschapper L. Pasteur, die het vermogen van micro-organismen ontdekte om niet alleen de overblijfselen van dode organische verbindingen te verwerken, maar ook om water en grond te zuiveren. Hij bewees ook dat schimmels en gistorganismen in staat zijn om functies uit te voeren die gunstig zijn voor de mens en schade kunnen veroorzaken.
Met de ontwikkeling van de microbiologie werden veel belangrijke ontdekkingen gedaan door Russische wetenschappers: L.S. Tsenkovsky, I.I. Mechnikov, N.F. Gamaleya, D.I. Ivanovsky en anderen. Met hun hulp werd voor het eerst de basis gelegd voor de leer van antibiotica en verscheen er een wetenschap die virussen bestudeert - virologie -.
Op dit moment wordt veel tijd en moeite gestoken in het bestuderen van schimmels en gisten, evenals hun gebruik en invloed, waardoor nieuwe kansen worden gecreëerd voor het gebruik ervan in veel sectoren van de nationale economie.
algemene karakteristieken
Champignons zijn smakelijke en gezonde geschenken van de natuur, ze komen voor in bossen en weilanden, ze hebben grote vruchtlichamen. Maar de wetenschap kent niet minder nuttige en meer diverse van de gevonden vertegenwoordigers van dit koninkrijk - schimmelvormen van schimmels.
Ze verschenen ongeveer 200 miljoen jaar geleden.
Sommige soorten zijn mycelium, bestaande uit draadvormige formaties (enkel of meercellig) - hyfen.
Anderen - om te gisten (ronde cellen), ze planten zich voort door te ontluiken.
En de laatste soort - macromyceten - zijn volgens ons traditionele paddenstoelen.
Schimmel schimmels
Schimmels zijn microscopisch kleine schimmels die met het blote oog niet te zien zijn.
Hun gebruikelijke naam is micromyceten - een groep schimmels die tot de lagere en gedeeltelijk hogere behoren. Door het soort voedsel zijn het saprotrofen. Hun belangrijkste kenmerk is het vermogen om de overblijfselen van levende organismen te verwerken en ze in organische en anorganische verbindingen te veranderen. Maar er kunnen ook parasieten onder worden aangetroffen, zoals de prostaatpenicillus, die zich op het oppervlak van appels nestelt en zacht bruinrot veroorzaakt.
Verspreiding in de natuur is bijna alomtegenwoordig. Het is moeilijk om hun belang in de cyclus van materie en energie in de biosfeer te overschatten. Ze zijn niet kieskeurig over de leefomstandigheden: het belangrijkste voor hen is warmte, hoge luchtvochtigheid en een voedingsbodem. Hun kolonies zijn in staat organische en anorganische stoffen te infecteren en karakteristieke afzettingen te vormen.
Irina Selyutina (Bioloog):
Kenmerkend voor schimmels is de vorming van schimmel op voedingsstoffen. Het kan op een spinnenweb lijken, donzig of stoffig zijn en verschillende kleuren hebben. De naam van de schimmel wordt vaak geassocieerd met de kleur van de plaque: grijze schimmel, groene schimmel, zwarte schimmel, etc. De vorm en kleur van de mal zijn systematische kenmerken. Een van de noodzakelijke voorwaarden voor schimmelvorming wordt beschouwd als voldoende vochtigheid van het voedingssubstraat en een hoge relatieve vochtigheid van de omringende lucht. De meeste schimmels zijn saprofyten, maar er zijn ook optionele parasieten van planten, dieren en mensen tussen. Ze worden gekenmerkt door een zeer breed scala aan enzymen, waardoor ze kunnen leven van een verscheidenheid aan voedingsstoffen.
De structuur van de meeste schimmels heeft, ondanks de diversiteit van hun soort, gemeenschappelijke kenmerken. Hun mycelium heeft veel takken zonder grote vruchtlichamen te vormen. Hun vegetatieve lichaam bestaat uit een groot aantal dunne filamenten - hyfen, die zich over het oppervlak of in de overblijfselen van een levend organisme verspreiden. Bovendien kan het grote gebieden bezetten en snel groeien. Het zijn eukaryoten, dat wil zeggen dat hun cellen een kern en een genetisch apparaat bevatten, in tegenstelling tot prokaryoten, waartoe bacteriën behoren. Hun cellen bevatten geen chlorofyl, waardoor planten hun groene kleur krijgen en kooldioxide kunnen omzetten in voedingsstoffen.
Ze planten zich op de volgende manieren voort:
- vegetatief: delen van het mycelium, die zich bij de verspreiding in het voedingsmedium beginnen te bestaan als een onafhankelijk organisme;
- seksueel: wanneer twee geslachtscellen samenkomen om een zygote te vormen;
- aseksueel: met de vorming van verschillende soorten sporen.
Gist
Gist heeft zuurstof nodig om te leven
Gist behoort tot eencellige schimmels, er zijn meer dan 1500 soorten vertegenwoordigers van ascomyceten en basidiomyceten. Ze worden beschouwd als een van de oudste organismen die door mensen worden gekweekt. Ze hebben geen mycelium. De celvorm is anders en de afmetingen variëren van 6 - 12 micron tot 40 micron. Dit zijn vertegenwoordigers van organotrofe eukaryoten die organische stof gebruiken voor voeding om koolstof en energie voor het leven te verkrijgen.
Ze verschillen doordat ze meer eisen aan voedingsomstandigheden dan schimmels. Voor het leven van deze eencellige organismen is zuurstof nodig, maar bij afwezigheid daarvan ontvangen ze energie van de alcoholen die tijdens de fermentatie worden gevormd. Onder anaërobe omstandigheden kunnen ze zich alleen voeden met glucose, en onder aërobe omstandigheden gebruiken ze koolwaterstoffen, organische en aromatische verbindingen, alcoholen en vetten.
Gist vermenigvuldigt zich door te delen of te ontluiken of seksueel, en dit proces vindt onder optimale omstandigheden met hoge snelheid plaats. Deling en ontluiken vindt plaats door de vorming en, naarmate het groeit, scheiding van de moedercel van een nieuwe, die tot een bepaalde grootte is gegroeid.
Soorten schimmels en gist
De classificatie van schimmels die de wetenschap kent, omvat meer dan 300 soorten. De taxonomie van de meest bekende heeft de volgende beschrijving:
- Penicilli: de beroemdste hogere vertegenwoordigers van het geslacht van bestaande mallen. Ze worden op verschillende plaatsen aangetroffen, hun natuurlijke habitat is aarde. Omvat soorten als voeding - saprotrofen en zwakke parasieten. De indeling is gebaseerd op de structurele kenmerken van de conidioforen en hangt af van de gelaagdheid van de borstels met conidiën. Het antibioticum penicilline is een van hun bekendste producten. In 1929 g.De Schotse microbioloog A. Fleming onthulde voor het eerst antibacteriële werking bij een vertegenwoordiger van het geslacht en isoleerde er een stof uit, die "penicilline" werd genoemd. Vruchtlichamen van ongeveer 40 van hun soorten zien eruit als clestothecia, zichtbaar zonder speciale optische middelen en met verschillende kleuren. Het mycelium is vertakt en transparant. Reproduceert door sporen.
- Aspergillus: hogere aërobe schimmels die donzige, plat gevormde kolonies vormen. Het mycelium heeft septa en wordt verspreid door sporen. Uitermate goed bestand tegen omgevingsinvloeden. Ze geven de voorkeur aan substraten die verrijkt zijn met zuurstof en koolstof - polysachariden en monosachariden, ze infecteren ook zetmeelhoudende soorten die op brood en andere voedingsproducten voorkomen. Aspergillus-schimmels verschillen van penicilli doordat hun vruchtdraden aan de toppen verdikkingen hebben met staafachtige uitlopers, die in het algemeen lijken op een "ruige kop". Het is van deze uitgroeiingen dat de sporenketens worden losgemaakt.
- Mukor: een geslacht van lagere schimmels die wijdverspreid zijn in de grond, waarvan het mycelium één grote vertakte meerkernige cel is zonder scheidingswanden. De bovenkant van elk van zijn kleurloze sporangioforen, die enkele centimeters lang kan worden, eindigt in een zwarte kop waarin de sporen rijpen. Deze schimmels vormen schimmel op voedsel en onderscheiden zich door hun vermogen om mycosen (schimmelziekten) te veroorzaken. Mukors zijn saprotrofen naar soort voedsel.
- Fusarium: anamorfe schimmel, vertegenwoordiger van de ascomycotaceae. De soorten veroorzaken aanzienlijke schade aan de nationale economie, met gevolgen voor planten en dieren. Veroorzaken een verscheidenheid aan ziekten die gezamenlijk bekend staan als fusariumSommige kunnen zich ontwikkelen in symbiose met planten, leven op hun wortels en produceren stoffen die een gunstige invloed hebben op de plant.
Gistpaddestoelen zijn onderverdeeld in groepen volgens de reproductiewijze en enkele andere kenmerken. Er zijn niet-porogeen of asporogeen en sporogeen of sporogeen. De eerste worden vaak gistachtig genoemd en de volgende geslachten worden onderscheiden:
- Candida: vormt vals mycelium en vermenigvuldigt zich door te ontluiken.
- Torulopsis: heeft ronde en ovale cellen, vormt geen pseudomycelium en fermenteert slecht koolhydraten, vaak als ongedierte.
- Rodotorula: vermenigvuldig zich op voedsel en vorm pigmenten - rood, geel, roze en zwart.
Families onderscheiden zich van de sporenvormende gistafdeling:
- Saccharomyceten: onderscheiden zich door hun vermogen om suikers te fermenteren
- Schizosaccharomyceten: gebruikt in de fermentatie-industrie (bij de productie van alcoholische dranken, alcohol, azijn, gist, enz.)
- Suikercode: behoren tot het ongedierte van deze industrie.
Menselijk gebruik
Schimmels worden op veel gebieden van menselijke activiteit gebruikt. Hun rol is vooral belangrijk in de voedingsindustrie en de geneeskunde.
Ze brengen echter niet altijd voordelen met zich mee, brengen schade en verliezen met zich mee, dwingen tot het uitgeven van veel geld, inspanningen om ze te bestrijden en hun vernietigende impact.
In de voedingsindustrie
Gist heeft zijn weg gevonden naar koken
Schimmel en gist worden gebruikt in de voedingsindustrie.
Bij het bakken wordt gist gebruikt - het geeft het brood porositeit, extra voedingseigenschappen en verlengt de houdbaarheid voor vers. En het amylase-enzym dat eraan wordt toegevoegd, uitgescheiden door de schimmel, verbetert het aroma en de smaak. Tegelijkertijd verlengt een ander enzym - invertase - de houdbaarheid van zoetwaren.
Voor de productie van alcohol wordt een speciale gistschimmel gebruikt die uit algen is geïsoleerd, en voor wijn - pure culturen van een bepaald type gist, die het een speciale smaak en aroma geven.
Bij de productie van kazen en gefermenteerde melkproducten worden gistculturen en sommige soorten schimmels gebruikt. Samen met bacteriën zijn schimmels betrokken bij de fermentatie van melk voor de productie van kefir.Bij de productie van kazen worden paddenstoelen van het geslacht Torula gebruikt voor hun fermentatie. En hun vertegenwoordiger van de Penicillum-clan, de zogenaamde. "Edele schimmel", is onmisbaar voor het verkrijgen van de variëteiten "Camembert", "Roquefort" en "Brie", waardoor ze een karakteristieke structuur krijgen (met de aanwezigheid van blauwachtige schimmel in de dikte van de kaasmassa) en een unieke smaak.
De kwaliteit van vlees- en visproducten wordt verbeterd door het enzym proteïnase van schimmeloorsprong. Van rauw en taai vlees of vis van slechte kwaliteit, het is een delicaat en zacht product dat ook de smaak verbetert. De gistschimmel van het geslacht Torulopsis, toegevoegd aan boter, laat niet toe dat het wordt aangetast door andere soorten schimmels, die de smaak aanzienlijk verminderen en de houdbaarheid verkorten. En aspergillus, wiens conidia eruit zien als zwarte schimmel, produceert citroenzuur.
In de landbouw en andere industrieën
In de landbouw worden schimmels en daarvan afgeleide stoffen ook veel gebruikt. Trichodermin dat van hen wordt verkregen, remt met succes de groei van pathogene micro-organismen die planten infecteren. Sommige soorten schimmels die gevaarlijk zijn voor insectenplagen worden gebruikt om ze te bestrijden. Sommige schimmels van het geslacht Fusarium bevorderen de plantengroei en verhogen hun productiviteit.
Onder hen zijn er echter ook veel parasieten die verantwoordelijk zijn voor bederf en verkorting van de houdbaarheid van producten, waarbij gifstoffen worden uitgestoten tijdens hun vitale activiteit. Ze kunnen zelfs leiden tot zelfontbranding van brandbare producten - hooi, stro, voedergewassen. Pesticiden worden gebruikt om ze te bestrijden.
Medisch gebruik
Schimmels worden door mensen veel gebruikt voor medicinale doeleinden. De hulp van hun vertegenwoordiger, penicillum, is van onschatbare waarde bij het maken van het antibioticum penicilline, waarvan het uiterlijk de gezondheid van miljoenen mensen heeft helpen redden. Tegenwoordig is een van de meest populaire en effectieve groepen daarvan cefalosporines. De ontwikkeling van de microbiologie maakte het mogelijk om tests uit te voeren waarbij, door schimmels te behandelen met chemische mutagenen, hun nieuwe vormen werden verkregen - ancomyceten, die penicilline, streptomycine en andere antibiotica in grote hoeveelheden produceren.
Even belangrijke medicijnen die zijn afgeleid van schimmels zijn statines die worden gebruikt om cholesterol te verlagen en atherosclerose te behandelen.
Het gebruik van gist in de geneeskunde is niet minder belangrijk. In gedroogde vorm worden ze gebruikt om medicijnen en voedingssupplementen te verkrijgen, in vloeibare vorm worden ze gebruikt om allergieën te behandelen en de microflora van het maagdarmkanaal te herstellen.
Pathogene schimmels en controlemaatregelen
De temperatuur en vochtigheid van onze huizen zijn in sommige gevallen goed voor de voortplanting en levensduur van schimmel.
Een persoon heeft vaak een allergische reactie op schimmels. Het effect van zwarte schimmel in huis is het vrijkomen van gifstoffen. Ze dringen de luchtwegen binnen, ondermijnen de gezondheid en veroorzaken verschillende complicaties. Om zwarte schimmel te vernietigen, wordt de desinfectie uitgevoerd met middelen die schadelijke stammen vernietigen en maatregelen om vocht te bestrijden.
Vergiftiging met beschimmeld voedsel is ook gevaarlijk. De gevaarlijkste daarvan is de gele Aspergillus-paddenstoel, die de neiging heeft om te groeien op verschillende voedselsubstraten: peulvruchten en oliehoudende zaden, cacao, koffie, gedroogde vis, jam.
Zelfs bij de hightech productie van polymeermaterialen is het een belangrijke taak om ze te beschermen tegen biologische schade door pathogene schimmels. Het bepalen van de parameters van de weerstand van polymeren tegen dergelijke middelen helpt hun degradatie te voorkomen en de levensduur te verlengen.
Gevolgtrekking
Informatie over de ontwikkeling van de wetenschap van de microbiologie en de feiten die erdoor worden onthuld, wordt voortdurend bijgewerkt. De menselijke taak is om de eigenschappen van schimmels in goede banen te leiden.
