Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

89
CARACTERIZAREA PRINCIPALELOR GRUPE DE MICROORGANISME UTILE ÎN OBȚINEREA PRODUSELOR ALIMENTARE PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 1

Transcript of Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Page 1: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

CARACTERIZAREA PRINCIPALELOR GRUPE

DE MICROORGANISME UTILE ÎN OBȚINEREA

PRODUSELOR ALIMENTARE

Bucureşti

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 1

Page 2: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

- 2010 -

CUPRINSUL PROIECTULUI

INTRODUCERE.................................................................................................................................................................................3

BACTERIILE......................................................................................................................................................................................5

Importanţa bacteriilor pentru industrie............................................................................................................................................5

Caractere morfologice ale bacteriilor..............................................................................................................................................6

Structura celulei bacteriene.............................................................................................................................................................7

Funcţiile structurilor celulei procariote...........................................................................................................................................7

Peretele celular................................................................................................................................................................................8

Coloraţia Gram..............................................................................................................................................................................10

Structuri extraparietale. Capsula şi stratul mucos.........................................................................................................................11

Pilii şi fimbriile.............................................................................................................................................................................12

Flagelul..........................................................................................................................................................................................12

Membrana plasmatică a bacteriilor...............................................................................................................................................13

Matricea citoplasmatică, ribozomi şi incluziuni...........................................................................................................................14

Nucleoidul bacterian.....................................................................................................................................................................15

Endosporul bacterian.....................................................................................................................................................................15

Caractere morfocoloniale ale bacteriilor.......................................................................................................................................17

Caractere fiziologice ale bacteriilor..............................................................................................................................................17

Clasificarea generală a bacteriilor.................................................................................................................................................19

Bacterii cu importanţă în industria alimentară..............................................................................................................................19

DROJDII............................................................................................................................................................................................25

Importanţa drojdiilor.....................................................................................................................................................................25

Mediul de viaţă..............................................................................................................................................................................25

Caractere morfologice ale drojdiilor.............................................................................................................................................26

Structura celulei de drojdie...........................................................................................................................................................27

Caractere fiziologice ale drojdiilor................................................................................................................................................31

Reproducerea drojdiilor................................................................................................................................................................33

Reproducerea asexuată..................................................................................................................................................................33

Reproducerea drojdiilor prin înmugurire......................................................................................................................................33

Clasificarea generală a drojdiilor..................................................................................................................................................36

MUCEGAIURI..................................................................................................................................................................................44

Răspândirea mucegaiurilor............................................................................................................................................................44

Importanţa mucegaiurilor..............................................................................................................................................................45

Caractere morfologice ale mucegaiurilor......................................................................................................................................46

Ultrastructura celulei de mucegai..................................................................................................................................................47

Dinamica procesului de creştere a mucegaiurilor.........................................................................................................................49

Reproducerea mucegaiurilor.........................................................................................................................................................50

Reproducerea asexuată..................................................................................................................................................................50

Reproducerea sexuată....................................................................................................................................................................51

Clasificarea generală a mucegaiurilor.............................................................................................................................52

BIBLIOGRAFIE...........................................................................................................................................................56

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 2

Page 3: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

INTRODUCERE

Omul a folosit fermentaţiile din timpurile străvechi, când el nu avea nici un fel de cunoştinţe despre ceea ce le producea, căci capacitatea lui de a cunoaşte şi înţelege lumea înconjurătoare era atât de redusă.

Omul cavernelor a descoperit repede că o bucată de carne ce a stat câteva zile înainte de a fi consumată este mai plăcută la gust decât cea mâncată după uciderea animalului. El a devenit conştient că din grăunţe şi fructe se pot prepara băuturi cu efecte euforice asupra stării de spirit. Maturarea cărnii şi prepararea băuturilor alcoolice au fost primele fermentaţii utilizate de omul primitiv. În acele timpuri bineînţeles că fermentaţiile erau considerate ca un anumit fel de proces mistic. Avea să mai treacă mult timp până când se va şti că de fapt se profita de acţiunea prea puţin vizibilelor microorganisme.

Deci ignorând existenţa lor, numai pe baza observaţiei şi experienţei, omul vechi învaţă să pună la lucru micile creaturi. Vechea meserie şi chiar arta fabricării brânzeturilor implică fermentarea laptelui sau a smântânii. Vreme de mii de ani, sosurile de soia din China şi Japonia (încă folosite) se făceau prin fermentarea păstăilor de soia. Timp de secole popoarele balcanice au îndrăgit pe lângă războaie, şi laptele fermentat sub formă de iaurt, în timp ce membrii triburilor din Asia Centrală consumau cu plăcere lapte acru de cămilă (kumiss). Pâinea, a cărei obţinere este la fel de străveche ca agricultura însăşi, implică dospirea - o fermentaţie a unei drojdii. Felii de pâine au fost descoperite în piramidele egiptene construite acum 6000 de ani.

Descoperirea fermentaţiei alcoolice pornind de la sucul dulce al fructelor (în special din struguri) este atât de străveche, încât vechii greci credeau că vinul a fost inventat de zeul Dionisos, care l-a dăruit oamenilor spre veşnica lor bucurie. Prepararea berii este numai cu puţin „mai tânără” decât obţinerea vinului. O tablă babiloniană de argilă datând din anul 6000 î. Cr., descoperită în anul 1981, descrie modul de obţinere a berii, iar o altă tablă asiriană din anul 2000 î. Cr. listează berea printre produsele pe care Noe le-a luat cu sine la potop în Arca sa. Documente egiptene din timpul celei de-a 4-a dinastii (cca. 2500 î.Cr.) descriu de asemenea fermentarea berii; în timp ce chinezii făceau “kui”-bere de orez, indienii din America îl întimpinau pe Columb cu bere de porumb. Acum mai bine de 3000 de ani chinezii tratau infecţii ale pielii cu preparate din ciuperci microscopice crescute pe sos închegat de soia, iar indienii din America Centrală tratau din timpuri străvechi rănile infectate cu preparate fungice.

În timpul Evului Mediu, în special în marile mănăstiri creştine ale Occidentului, experimentatori pasionaţi au învăţat cum să perfecţioneze tehnicile şi să îmbunătăţească gustul pâinii, berii, vinului, şampaniei şi al altor băuturi alcoolice tari, sau au preparat brânzeturi fermentate. Omul continua însă să ignore existenţa harnicelor şi utilelor microorganisme.

De-abia olandezul Van Leeuwenhoek descoperă în 1680 existenţa lumii microbilor, utilizând microscoape simple, de fapt un fel de lupe mai perfecţionate, dar de o calitate mai bună decât cea a microscoapelor compuse existând de la sfârşitul secolului al XVI-lea. El a descris la Academia Regală din Londra existenţa unor animale minuscule în formă de sfere, bastoane sau spiralate în apa de râu, în decocturile de fân, în salivă, şi chiar prezintă “globulele”, ce se mişcau în mustul de la fabricarea berii.

Legată mai întâi de progresele tehnice ale aparaturii de observaţie, apoi pregătită de progresele din chimia organică şi fiziologie, avântul „biologiei microorganismelor”- al disciplinei actuale cunoscute sub numele de microbiologie, s-a produs în a 2-a jumătate a secolului al XIX-lea, dominată de geniul lui Pasteur, ale cărui lucrări vor revoluţiona medicina, chirurgia, industria, agricultura.

În 1857 Pasteur dovedeşte că fermentaţia alcoolică este realizată de către drojdii, care sunt descrise ca celule vii. În plus Pasteur demonstrează că anumite maladii sunt cauzate de aceste minuscule fiinţe vii. El defineşte fermentaţia ca „viaţa fără aer” şi descoperirile lui marchează concomitent apariţia microbiologiei medicale şi a microbiologiei industriale.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 3

Page 4: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Microbiologia industrială (tehnică) reprezintă un compartiment al biotehnologiei care are ca scop obținerea pe cale industrială a diferitor produse necesare, cu participarea nemijlocită a diferitor microorganisme. Astfel, în industria alimentară pentru obținerea produselor alimentare se folosesc organisme de tip procariot – bacteriile și organisme de tip eucariot – drojdiile și mucegaiurile.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 4

Page 5: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

BACTERIILE

În întreaga lume microbiană, bacteriile reprezintă unul din cele mai importante grupuri, avậnd în vedere mai multe criterii, cum sunt numărul organismelor, importanţa ecologică deosebită şi, nu în ultimul rậnd, rolul pe care aceste microorganisme îl joacă aproape în toate activităţile practice ale omului.

Bacteriile sunt primele organisme apărute, acum 3,5 miliarde de ani, fapt care demonstrează marea lor adaptibilitate la cele mai diferite şi nefavorabile condiţii de mediu. Deşi primele bacterii au fost evidenţiate şi descrise de către A. van Leeuwenhoek, (1675), recunoaşterea lor ca grup distinct a fost făcută abia în perioada 1850-1875 de către Cohn, pe baza proprietăţilor lor.

Bacteriile fac parte din regnul Monera, fiind organisme cu existenţă unicelular-solitară sau unicelular colonială, cu excepţia actinomicetelor care au organizare de tip micelial. Modul de nutriţie este predominant absorbtiv, iar metabolismul de tip foto- sau chimiosintetic. Reproducerea se face prin diviziune asexuată, mai rar prin înmugurire.

Ca rezultat al adaptabilităţii lor, bacteriile sunt prezente în toate mediile de viaţă, acolo unde alte organisme nu pot supravieţui.

Bacteriile reprezintă grupul microbian cel mai activ şi mai numeros din sol, valorile medii fiind de 106-109 celule vii/g sol uscat. Solul reuneşte toate bacteriile implicate în circulaţia carbonului, a azotului, a fosforului, sulfului, fierului şi a altor elemente chimice în natură, a celor cu rol în formarea şi degradarea humusului, în solubilizarea compuşilor organici şi anorganici, insolubili şi inaccesibili plantelor. Bacteriile din sol participă la procesele de mineralizare, esenţiale pentru nutriţia plantelor: sunt singurele organisme capabile să îmbogăţească solul în azot, iar prin polizaharidele extracelulare participa la agregarea particulelor de sol.

Bacteriile sunt răspậndite şi în ape, unde numărul lor este corelat cu bogăţia de nutrienţi, avậnd valori cuprinse între mai puţin de 10 celule/ml în apa de izvor şi 1012 celule/ml în apele fecalo-menajere. Există bacterii în apele subterane, în adậncimile mărilor şi oceanelor, în apele termale.

În atmosferă, deşi există cel mult condiţii de supravieţuire temporară, bacteriile se întậlnesc mai ales în troposfera inferioară, în care, datorită curenţilor de aer se produce dispersarea celulelor. Din aer, bacteriile pot ajunge din nou în sol o dată cu precipitaţiile.

Bacteriile se întậlnesc în microbiota naturală a plantelor şi animalelor. În tubul digestiv al animalelor, bacteriile joacă un rol important în procesul de transformare a alimentelor şi în procesele de imunitate.

IMPORTANŢA BACTERIILOR PENTRU INDUSTRIE

În industria alimentară, bacteriile constituie principalii agenţi de alterare a produselor alimentare, acestea reprezentând un mediu de viaţa propice pentru dezvoltarea celulelor bacteriene. Contaminarea produselor alimentare şi înmulţirea acestor microorganisme este nedorită deoarece ele scad valoarea nutritivă, astfel încât în unele cazuri fac imposibilă folosirea produsului pentru consum. În plus, unele bacterii pot produce toxine care determină apariţia toxiinfecţiilor alimentare.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 5

Page 6: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Unele bacterii aflate în alimente sunt utile în anumite procese tehnologice, producând transformări fermentative ale unor materii prime: acrirea laptelui, conservarea legumelor prin fermentaţie lactică, fermentarea măslinelor, a furajelor.

Tulpini selecţionate de bacterii sunt folosite drept culturi starter ale unor procese fermentative, cum sunt: bacterii lactice din genul Lactobacillus şi Streptococcus în monoculturi sau culturi mixte pentru fabricarea produselor lactate (iaurt, smântână, chefir, diferite tipuri de brânzeturi), în industria panificaţiei pentru îmbunătăţirea calităţilor aluatului, la conservarea prin fermentaţie a unor vegetale. De asemenea, bacteriile lactice introduse în unele preparate din carne au rol de culturi de protecţie inhibând creşterea microorganismelor nedorite şi îmbunătăţesc procesul de maturare şi calităţile senzoriale. Culturi selecţionate de bacterii propionice din genul Propionbacterium determină proprietăţile caracteristice ale brânzeturilor de tip Schweitzer şi Ementhal, prin producerea de acid propionic şi CO2. În procesul tehnologic de obţinere a oţetului se pot utiliza culturi starter de bacterii acetice care măresc randamentul de producţie şi scurtează timpul de fabricare.

Unele specii bacteriene sunt utilizate în procesele biotehnologice de sinteză a unor metaboliţi cu importanţă industrială: enzime – amilaze, proteaze, glucanaze, celulaze, (Bacillus subtilis), biomasă proteică, acizi organici - lactic, acetic- (bacterii lactice, acetice), solvenţi (Clostridium), îngrăşăminte biologice (Azotobacter), insecticide (B. thuringiensis), vitamine (Propionbacterium), polizaharide (Acetobacter, Leuconostoc, Xanthomonas).

Unii aminoacizi esenţiali sau de importanţă majoră sunt produşi de mutante de Corynebacterium glutamicum ; alte mutante servesc la sinteza de 5’ purin nucleotide care sunt utilizate drept potenţiatori de aromă în produsele alimentare.

CARACTERE MORFOLOGICE ALE BACTERIILOR

Bacteriile sunt microorganisme unicelulare, care diferă în ceea ce priveşte mărimea şi forma. Cele mai mici bacterii (unii membri ai genului Mycoplasma) au aproximativ 100-200 nm în diametru, cât cele mai mari virusuri (poxvirusuri). Alte bacterii au dimensiuni mult mai mari: Escherichia coli este un bacil cu o lăţime de aproximativ 1,1-1,5 μm şi o lungime de 2,0-6,0 μm; spirochetele pot atinge 500 μm în lungime. În general, bacteriile au dimensiuni medii cuprinse între 0,5-6 μm, dar aceste caracteristici nu pot fi utilizate ca un criteriu de diferenţiere între specii.

Deşi variază în funcţie de condiţiile de mediu, forma bacteriilor este controlată genetic. După forma celulei, bacteriile pot fi grupate în 5 categorii: sferice, cilindrice, spiralate sau elicoidale, filamentoase şi pătrate. La cele mai multe specii, celulele-fiice se separă şi rămân independente datorită factorilor externi. La alte specii însă, aparţinând în special bacteriilor sferice şi cilindrice, celulele-fiice nu se despart la sfârşitul diviziunii, ci formează grupări caracteristice, cu valoare taxonomică.1. Bacteriile sferice (cocii) au formă sferică, ovoidală, elipsoidală,

reniformă, uneori neregulată sau parţial poliedrică, cu diametrele aproximativ egale. Aceste bacterii pot exista izolat, dar pot forma şi asociaţii cu aranjamente caracteristice, utilizate adesea în identificare. Sub acest aspect, cocii pot fi: a) cocul simplu sau izolat, la care celulele

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 6

Page 7: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

rezultate prin diviziune rămận independente; b) diplococul, la care, după diviziune celulele rămân grupate câte două (Streptococcus pneumoniae); c) streptococul în care celulele formează lanţuri de lungimi variabile (Streptococcus pyogenes); d) tetracocul sau tetrada format din 4 celule (Micrococcus tetragenes); e) sarcina în care celulele sunt grupate în cuburi sau pachete (Sarcina flava); f) stafilococul alcătuit din celule dispuse în grupări neregulate în formă de ciorchine (Stapyylococcus aureus); g) Lampropedia este formată din celule rotunde sau aproape cubice, grupate în ‘tablete ‘ rectangulare de 16, 32 sau 64 de celule agregate, datorită unei matrici extracelulare. Aceste bacterii au fost izolate din rumen, ape mậloase şi formează pelicule pe medii lichide.

2. Bacteriile cilindrice (bacili), au formă de bastonaşe, la care raportul dintre diametre este variabil în funcţie de specie: unele celule au aspect filamentos, în timp ce altele au o formă aproape sferic-ovalară (cocobacili). Capetele bacililor pot fi drepte (Bacillus anthracis) sau rotunjite. Bacilii pot fi a) grupaţi câte 2 (diplobacili), b) în lanţuri (streptobacili),sau c) în palisadă (ca scậndurile unui gard).

3. Bacteriile spiralate sau elicoidale pot avea diferite forme: a) vibrionul, în formă de virgulă (Vibrio cholerae); b) spirilul, în formă de spirala rigidă cu mai multe ture (Spirillum volutans); c) spirocheta, în formă de spirală cu ture flexibile, care se pot strânge sau relaxa (Treponema ).

4. Bacteriile filamentoase din care fac parte actinomicetele, sunt bacterii cu particularitatea de a forma hife cu tendinţă de ramificare, cu aspect de miceliu.

5. Bacteriile pătrate au formă de pătrat şi se întâlnesc în apele hipersaline (Halobacterium). Deoarece bacteriile diferă mult ca formă, mărimea celulelor se poate aprecia prin calcularea volumului unui corp geometric cật mai asemător celulei. De asemenea, se poate calcula suprafaţa bacteriei, pe baza dimensiunilor acesteia. Ea variază între 1,1x10-9 cm2 la Mycoplasma şi 35,3x10-9 cm2 la Escherichia coli. Densitatea celulei bacteriene în stare vie variază între 1,07 şi 1,32 g/cm3, in funcţie de compoziţie. De exemplu, la celulele tinere, densitatea este mai mică decật la cele bătrậne, iar în medii lichide este mai scăzută decật în medii soilde. Greutatea unei bacterii vii poate fi de asemenea calculată; de exemplu, o celulă de Escherichia coli are o greutate de circa 1012 daltoni.

STRUCTURA CELULEI BACTERIENE

Celula procariotă este formată din urmatoarele componente: 1) învelişuri celulare şi structuri extraparietale şi

2) structuri intracelulare, prezentate în tabelul următor:Celula procariotă - Apendici - Flageli

- Pili şi fimbrii - Învelişuri celulare - Capsulă, strat mucos

- Perete celular - Membrană plasmatică - Citoplasmă - Matrice citoplasmatică - Ribozomi - Granule - Nucleoid

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 7

Page 8: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

FUNCŢIILE STRUCTURILOR CELULEI PROCARIOTE

Tabelul 1

Structura FuncţiaPerete celular Conferă forma bacteriei şi are rol de protecţieMembrană plasmatică Barieră permeabilă selectivă, rol în transport, situs

al unor procese metabolice (respiraţie, fotosinteză)Spaţiu periplasmic Conţine enzime hidrolitice şi proteine implicate în

procesele de nutriţie şi consumNucleoid Localizarea materialului genetic (ADN)Ribozomi Sinteza proteinelorIncluziuni Depozitarea rezervelor de carbon, fosfat şi alte

substanţeVacuole de gaz Flotare în medii acvaticeCapsulă şi strat mucos Rezistenţă la fagocitoză, aderenţă la substratPili şi fimbrii Aderenţă la substrat, conjugare între bacteriiFlagel Motilitate Endospor Supravieţuire în condiţii nefavorabile

Fig.1 Celula procariotă

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 8

Page 9: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

PERETELE CELULAR

Peretele celular este una din cele mai importante structuri ale celulei procariote. Cu excepţia mycoplasmelor şi a unor archaebacterii, cele mai multe bacterii au pereţi celulari groşi, care le conferă forma şi le protejează de liza osmotică şi de diferiţi compuşi toxici.. Peretele celular al unor bacterii patogene conţine substanţe care contribuie la patogenitate şi este de asemenea sediul acţiunii unor antibiotice.

În urma stabilirii metodei de colorare prin tehnica Gram, în 1884, bacteriile au fost clasificate în doua grupe majore : bacterii Gram pozitive, care se colorează in violet şi bacterii Gram negative care au culoarea roz prin aplicarea acestei tehnici. Diferenţele structurale ale pereţilor celulari pentru aceste grupe de bacterii au fost demonstrate şi prin microscopia electronică. Astfel, peretele celular al bacteriilor Gram (+) constă dintr-un strat omogen de peptidoglican (sau mureină), cu grosime între 20-80 nm, avậnd spre interior membrana plasmatica.(fig ). Spre deosebire de acesta, peretele celular al bacteriilor G (-) este mai complex, fiind alcătuit dintr-un strat de peptidoglican de 1-3 nm înconjurat la exterior de o membrană externă de 7-8 nm grosime. (fig ). Între membrana plasmatică şi stratul de peptidoglican există un spaţiu periplasmic, mult mai gros în cazul bacteriilor G (-). Acest spaţiu conţine proteine implicate în metabolizarea şi transportul nutrienţilor.Structura peptidoglicanului. Peptidoglicanul sau mureina este un polimer enorm compus din mai multe subunităţi identice, conţinậnd doi derivaţi ai glucozei : N-acetilglucozamina şi acidul N-acetilmuramic (eterul lactic al N-acetilglucozaminei) precum şi câţiva aminoacizi diferiţi, trei dintre ei - acidul D-glutamic, D-alanina şi acidul mezo-diaminopimelic, de natură neproteică. Reţeaua acestui polimer este constituită din resturi de N-acetilglucozamină şi acid N-acetilmuramic ; grupările carboxil ale acidului N-acetilmuramic sunt legate printr-un lanţ peptidic format din patru D- şi L-aminoacizi : L-alanina, D-alanina, acidul D-glutamic, D-glutamina sau acidul mezo-diaminopimelic. În unele bacterii se întậlneşte L-lizina în locul acidului mezo-diaminopimelic. Lanţurile subunităţilor de peptidoglican sunt unite prin punţi polipeptidice ce conţin aceşti aminoacizi fie în mod direct, fie prin intermediul unor punţi peptidice, formate de exemplu din resturi de glicină. Rezultă astfel un enorm sac de natură peptidoglicanică, ca o retea.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 9

Page 10: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Fig.2 Structura peptidoglicanului

Peretele celular al bacteriilor G(+) (fig 3 ) Peretele celular al acestui tip de bacterii conţine, pe lậngă structura peptidoglicanică prezentată mai sus, mari cantităţi de acizi teichoici (polimeri ai glicerolului sau ribitolului legaţi prin punţi fosforice). Acizii teichoici sunt legaţi fie de stratul de peptidoglican, fie de lipidele din membrana plasmatică (numiţi în acest caz acizi lipoteichoici) şi par să mărească suprafaţa peptidoglicanului şi, datorită grupărilor fosfat, conferă o sarcină negativă peretelui bacteriilor G(+). Funcţia acestor molecule este neclară, dar, se pare că sunt importante în menţinerea structurii peretelui celular. Acizii teichoici lipsesc la bacteriile G(-).

Fig.3 Peretele celular al bacteriilor G(+)Peretele celular al bacteriilor G(-) este mult mai complex. Stratul

de peptidoglican constituie doar 5-10% din greutatea totală a peretelui celular. (fig.4) Membrana externă se află la exteriorul stratului de peptidoglican. Cele mai abundente proteine din această membrană sunt lipoproteinele Braun, legate covalent de peptidoglicanul din vecinătate. Membrana externă şi peptidoglicanul sunt strans legate de lipoproteinele Braun, încật pot fi izolate ca o singură unitate.

Pe faţa exterioară a membranei externe se află molecule de lipopolizaharide, cu compoziţie variabilă în funcţie de specia bacteriană, cu rol în apărarea celulei bacteriene şi în procesul de infecţie. Aceste molecule mari sunt compuse din trei părţi : 1) lipidul A, 2) miezul polizaharidic şi 3) lanţul sau antigenul 0, care este rapid recunoscut de către anticorpii unei celule gazdă. Lipopolizaharidele joacă un rol important în stabilirea încărcăturii negative a suprafeţei celulare datorită grupărilor fosfat şi zaharurilor ; de asemenea, lipidul A reprezintă un constituent major al membranei externe ; lipopolizaharidele pot acţiona ca endotoxine cauzậnd astfel unele simptome caracteristice infecţiilor cu bacterii Gram-negative.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 10

Page 11: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

O funcţie importantă a membranei externe este cea de barieră de protecţie (faţă de sărurile biliare, antibiotice, alte substanţe toxice pentru celulă). Cu toate acestea, membrana externă este mai permeabilă decật membrana plasmatică datorită unor proteine speciale numite porine, care formează clusteri de cậte 3 molecule ce traversează membrana externă, formậnd un canal îngust care permite trecerea moleculelor mici.

Fig.4 Peretele celular al bacteriilor G(-)

COLORAŢIA GRAM

În 1884, Hans Christian Gram a descoperit o tehnică de colorare pe care a utilizat-o în vizualizarea agenţilor infecţioşi, prin care bacteriile sunt împărţite în două mari grupe : bacterii Gram-pozitive şi bacterii Gram-negative. Pentru studiul microscopic al bacteriilor se prepară un frotiu uscat şi securg următoarele etape de colorare :

1. Colorarea cu cristal violet sau violet de genţiană, în urma căreia ambele tipuri de bacterii, Gram(+) şi Gram (-) se colorează în violet.

2. Adăugarea de mordant (care intensifică şi fixează culoarea), reprezentat de soluţia Lugol (I2/KI). Mordantul formează cristale mari cu colorantul, care sunt depozitate în reţeaua de peptidoglican din peretele celular. Această reacţie este mult mai extinsă în cazul bacteriilor Gram (+) decật în cazul bacteriilor Gram (-), din cauza grosimii stratului de peptidoglican.

3. Spălarea frotiului colorat cu alcool sau amestec de alcool-acetonă. În urma acesitei etape, bacteriile Gram (+) îşi menţin culoarea violet, pe cậnd cele Gram(-) pierd colorantul primar, devin incolore şi dificil de observat. Acest fenomen se explică prin structura deosebită a peretelui celular în cazul celor două tipuri de bacterii : bacteriile Gram (+) reţin colorantul deoarece în prezenţă de solvenţi se produce o micşorare a ochiurilor din reţeaua peptidoglicanică, astfel înật complexul format nu poate difuza la exteriorul celulei. În schimb, alcoolul

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 11

Page 12: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

dizolvă lipidele din membrana externă a bacteriilor Gram (-), permiţậnd colorantului din stratul subţire de peptidoglican să difuzeze la exterior.

4. Colorarea complementară cu fuchsină sau safranină permite evidenţierea bacteriilor Gram (-), care vor permite fixarea colorantului secundar, astfel încật bacteriile Gram (+) vor apărea colorate în violet iar cele Gram (-) în roşu.

Această metodă veche de mai bine de un secol a rămas metoda de bază în taxonomia şi identificarea bacteriilor.

Fig.5 Colorația Gram

STRUCTURI EXTRAPARIETALE. CAPSULA ŞI STRATUL MUCOS

Unele bacterii prezintă la exterior un strat de material de obicei de natură polizaharidică, cu caracter vậscos, gelatinos. În funcţie de structura sa , substanţa mucoidă poate fi de mai multe tipuri :

1) Microcapsula, groasă de aproximativ 0,2 μm, formează un strat fin în jurul celulei bacteriene, de dimensiuni submicroscopice, cum este, de exemplu stratul reprezentat de antigenele de suprafaţă prezente la bacteriile gram(-), patogene.

2) Capsula (macrocapsula), de grosimi mai mari, este un strat mucoid uşor de evidenţiat prin metode citologice, ce se prezintă ca o zonă cu organizare bine definită, distinctă, strâns aderentă de peretele celular datorită existenţei legăturilor ionice şi uneori covalente. Capsula apare la microscop ca un halou incolor în jurul celulei bacteriene, ce poate fi evidenţiat cu coloranţi specifici, cum este tuşul de China, care colorează numai celula şi fondul preparatului.

3) Stratul mucos se prezintă sub forma unei mase amorfe de material neorganizat, difuz şi uşor de îndepărtat, formậnd în jurul celulei o reţea laxă şi difuză de exopolizaharid. Spre deosebire de bacteriile capsulate care sedimentează la centrifugare împreună cu capsula,

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 12

Page 13: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

bacteriile cu strat mucos sedimentează separat iar stratul mucos rămậne în supernatant.

4) Zoogleea este o masă gelatinoasă în care sunt legate mai multe celule, alcătuind adevărate colonii mucilaginoase de bacterii, care în medii lichide formează flocoane.

5) Glicocalixul este alcătuit dintr-o masă de filamente polizaharidice ataşate de lipopolizaharidele de pe suprafaţa bacteriilor, formậnd o structură ca o pậslă pe suprafaţa celulei şi asigurậnd fixarea acesteia de suport. 

Bacteriile formatoare de capsulă şi strat mucos formează colonii cu aspect mucos, lucios şi consistenţă mucoasă, iar în medii lichide dau naştere la culturi cu aspect siropos, vậscos. De cele mai multe ori, capsula şi stratul mucos sunt de natură polizaharidică ; capsula poate conţine homopolizaharide, ca în cazul speciilor de Leuconostoc când este formată din glucan sau heteropolizaharide ca în cazul bacteriei Pseudomonas aeruginosa , unde sunt prezenţi polimeri de D-glucoză, D-galactoză, D-manoză şi acid D-glucuronic. În unele cazuri, capsula este de natură polipeptidică, cum este de exemplu capsula conţinând polimeri ai acidului D-glutamic, la Bacillus anthracis.

Deşi capsula este rar întalnită în culturile celulare de laborator, prezenţa ei aduce unele avantaje celulelor bacteriene în habitatele naturale, conferindu-le rezistenţă mărită la uscăciune, virusuri, substanţe toxice (ex. detergenţi) precum şi în procesele de fagocitoză manifestate de celulele fagocite ale organismului gazdă faţă de patogeni. De exemplu, celulele lipsite de capsulă ale bacteriei Streptococcus pneumoniae sunt imediat distruse, în timp ce variantele capsulate determină moartea şoarecilor de laborator după scurt timp. De asemenea, glycocalyxul joacă un rol în fenomenul de aderenţă a bacteriilor pe suprafeţele obiectelor solide în medii acvatice sau pe ţesuturile plantelor şi animalelor.

PILII ŞI FIMBRIILE

Multe bacterii G(-) prezintă apendici scurţi, mai subţiri decật flagelii şi neimplicaţi în motilitate, numiţi în mod uzual fimbrii. Aceştia pot fi în număr de 1000, vizibili doar la microscopul electronic.Fimbriile sunt structuri tubulare cu lungime variabilă(1-20μm), alcătuite dintr-un număr variabil de subunităţi reprezentate de moleculele de fimbrilină, asamblate după o simetrie helicală. Fimbriile au rol în creşterea suprafeţei active pentru absorbţia de substanţe nutritive, în aderenţa bacteriilor la substratu; solid şi în virulenţă, în cazul germenilor patogeni.

Pilii sunt apendici filamentoşi flexibili prezenţi pe suprafaţa celulelor în număr mai mic (max. 10/celulă), implicaţi în procesele de conjugare bacteriană. Au o lungime de pậnă la 20 μm şi un diametru mai mare decật al fimbriilor, fiind formaţi dintr-o fosfoglicoproteină numită pilină, aşezată helical. Pilii asigură legătura directă dintre celulele bacteriene de sex opus acţionậnd ca o ‘conductă’ în transferul de material genetic – ADN cromozomal.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 13

Page 14: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

FLAGELUL

Multe bacterii mobile prezintă unul sau mai mulţi apendici cu rol în locomoţie, reprezentaţi de structuri subţiri, rigide, cu o lungime de 15-20 m şi 20 nm grosime. Bacteriile diferă din punct de vedere al modului de distribuţie a flagelilor, putậnd fi: monotriche (cu un singur flagel), amfitriche (cu cậte un singur flagel la cei doi poli), lofotriche (cu un mănunchi de flageli la unul sau la ambele capete) şi peritriche (flageli repartizaţi uniform pe toată suprafaţa).

Tehnicile de microscopie electronică au demonstrat că flagelul este alcătuit din trei părţi principale: filament, corp bazal şi cậrlig. Filamentul este un cilindru rigid format dintr-o proteină numită flagelină. Cậrligul, puţin mai gros decật filamentul, este alcătuit din mai multe tipuri de subunităţi proteice şi leagă filamentul de corpul bazal. Acesta este partea cea mai complexă a flagelului. În cazul celor mai multe bacterii G(-), corpul bazal are patru inele conectate la un cilindru central sau ax în timp ce bacteriile G(+) au doar două inele ale corpului bazal, unul conectat la membrana plasmatică şi altul la peptidoglican.

Fig.6 Flagelul

Sinteza flagelului este un proces complex care implică cel puţin 20-30 de gene.

Direcţia de rotaţie a flagelului determină natura mişcării bacteriei. Filamentul flagelului, pus în mişcare de motorul rotativ se roteşte rapid, învậrtindu-se în jurul propriului ax, propulsậnd în felul acesta celula. Rotaţia în sens « antiorar » a flagelului asigură deplasarea celulei în linie dreaptă, iar cea în sens « antiorar », rostogolirea.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 14

Page 15: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

MEMBRANA PLASMATICĂ A BACTERIILOR

Membrana plasmatică bacteriană înconjoară citoplasma, pe care o separă de suprafaţa internă a peretelui celular, de care este de obicei strâns lipită datorită diferenţei de presiune osmotică între interior şi mediul extern. Pe preparatele de microscopie electronică, membrana apare ca o formaţiune triplu stratificată, cu o grosime de 7,5 – 10 nm, fiind formată din două straturi electronodense ce separă un strat electronotransparent. Modelul structural al membranei este modelul mozaicului fluid (Singer – Nicolson, 1972), conform căruia fosfolipidele formează un film fluid, discontinuu, în care proteinele pot difuza în plan lateral, iar zaharurile sunt legate la suprafaţa externă a membranei. Acest sistem este asimetric, înalt organizat, flexibil şi dinamic.

Membrana plasmatică a bacteriilor diferă de cea a celulei eucariote prin lipsa sterolilor (cum este colesterolul). Totuşi, multe bacterii au în structura membranei molecule pentaciclice înrudite cu sterolii, numite hopanoizi. Membrana plasmatică reprezintă o barieră selectivă permeabilă, permiţậnd trecerea anumitor ioni şi molecule; este implicată într-o varietate de procese metabolice ca respiraţia, fotosinteza, sinteza lipidelor şi a constituenţilor parietali. Membrana conţine molecule-receptori speciali pentru detecţia şi răspunsul la compuşii chimici din mediu.

O structură comună a membranei plasmatice a bacteriilor este mezozomul, reprezentat de invaginări ale membranei în formă de vezicule, tubuli sau lamele, prezent atât la bacteriile G(+), cật şi la G(-). Funcţia exactă a mezozomului nu se cunoaşte, totuşi, se pare că este implicat în formarea peretelui celular în timpul diviziunii sau joacă un rol în procesul de replicare a cromozomului şi de distribuţie între cele două celule fiice.

Fig. 7

MATRICEA CITOPLASMATICĂ, RIBOZOMI ŞI INCLUZIUNI

Citoplasma bacteriană reprezintă un sistem coloidal complex, ce conţine apă, proteine, lipide, substanţe minerale şi alţi compuşi, în permanentă stare de gel (ceea ce are ca rezultat lipsa curenţilor citoplasmatici).

Spre deosebire de celula eucariotă, citoplasma bacteriilor nu conţine organite celulare. Matricea citoplasmatică are un conţinut ridicat de apă

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 15

Page 16: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

(aprox. 70%). În interiorul citoplasmei se află materialul nuclear, incluziunile, vacuolele şi alţi constituenţi ai celulei. Aspectul citoplasmei este diferit în funţie de vậrsta culturii şi de condiţiile de mediu. La celulele tinere, citoplasma este densă, omogenă, colorabilă (datorită prezenţei unei mari cantităţi de ARN) şi aderentă la peretele celular, în timp ce în cazul celulelor bătrậne, citoplasma se retractă centripet, capătă o structură granulară şi îşi pierde afinitatea tinctorială.

În citoplasmă sunt prezente incluziuni de material organic sau anorganic, care apar ca formaţiuni structurale inerte la sfậrşitul perioadei de creştere activă. Aceste incluziuni pot fi delimitate de o membrană monostrat cu grosimea de 2 -4 nm (de ex. granulele de poli- -hidroxibutirat, unele granule de glicogen sau sulf şi vacuolele de gaz) sau pot fi lipsite de membrană aflậndu-se libere în citoplasmă (granulele de polifosfat, unele granule de glicogen).

Incluziunile organice contin de obicei glicogen sau poli--hidroxibutirat. Glicogenul este un polimer format din unităţi de glucoză legate α(1-4) sau α(1-6). Granulele de poli--hidroxibutirat conţin molecule de -hidroxibutirat legate prin legături esterice dintre grupările carboxil şi hidroxil ale moleculelor adiacente. De obicei o specie bacteriană conţine doar unul din cele două tipuri de incluziuni organice, dar bacteriile fotosintetizante purpurii le au pe amậndouă. Acumularea de granule de poli--hidroxibutirat poate fi evidenţiată cu negru de Sudan, iar granulele de glicogen sunt colorate cu o soluţie Lugol în roşu-brun. Aceste incluziuni organice reprezintă rezerva de carbon utilizată în eliberarea de energie şi în biosinteze.

Unele bacterii pot avea un tip special de incluziuni organice, vacuolele cu gaz (bacterii fotosintetizante, unele halobacterii), care le permit flotarea la suprafaţa apei. Aceste vacuole cu gaz sunt de fapt agregate formate din unităţi mai mici, cilindrice, numite vezicule cu gaz, cu pereţii de natură proteică.

Incluziunile anorganice sunt de două tipuri: granule de polifosfat (sau granule de volutină), cu rol de rezervor celular de fosfat şi incluziuni de sulf.

Ribozomii se pot afla liberi sau ataşati de membrana plasmatică. Sunt formaţi din proteine şi ARN, cu un coeficient de sedimentare de 70S, alcătuiţi dintr-o subunitate mică 30S şi una mare, 50S. Ribozomii reprezintă sediul sintezei proteice; cei aflaţi în citoplasmă sintetizează proteine interne, iar cei ataşaţi de membrană - proteine ce vor fi transportate la exterior.NUCLEOIDUL BACTERIAN

Cea mai pregnantă diferenţă între celula procariotă şi cea eucariotă este structura materialului genetic. Celula eucariotă are 2 sau mai mulţi cromozomi conţinuţi într-un organit prevăzut cu membrană, nucleul. Celula bacteriană nu are nucleu; cromozomul unic, o macromoleculă de ADN dublu catenar circular-închis, este localizat într-o regiune de formă neregulată, numită nucleoid. Studiile de microscopie electronică au demonstrat că nucleoidul este plasat adesea în legatură cu mezozomul sau cu membrana plasmatică. Nucleoidul conţine aproximativ 60% ADN, ARN şi mici cantităţi de proteine.

Multe bacterii conţin material genetic extracromozomial, localizat în plasmide. Acestea sunt molecule de ADN circular, dublu catenar, care există şi se replică independent de cromozom. Plasmidele nu conţin informaţie

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 16

Page 17: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

genetică esenţială pentru celulă, ele nefiind necesare pentru creştere şi reproducere, dar poartă gene care conferă bacteriei unele avantaje: rezistenţa la antibiotice, patogenitate sau alte proprietăţi.

ENDOSPORUL BACTERIAN

Un număr de bacterii G(+) pot forma o structură specială, de rezistenţă, în stare latentă, numită endospor. Endosporii se dezvolta în interiorul celulelor vegetative ale cậtorva genuri: Bacillus, Clostridium, Sporosarcina şi altele. Această structură are o extraordinară rezistenţă la stressul din mediul extern ca temperatura ridicată, radiaţiile UV, dezinfectanţii chimici şi desicare. Practic, unii endospori au rămas viabili timp de mai mult de 500 de ani. Din punct de vedere al producerii de endospori, bacteriile se pot împărţi în 2 mari grupe: a) bacterii asporogene, aflate numai în formă vegetativă şi b) bacterii sporogene care se pot întậlni fie în forma lor vegetativă, fie în formă sporulată. Bacteriile formează intracelular un singur endospor, de aceea sporularea este considerată o formă de rezistenţă a celulei şi nu o formă de înmulţire. În funcţie de localizarea şi dimensiunile endosporilor, aceştia pot fi:

1. tip bacillus - în care diametrul endosporului este apropiat de cel al celulei; sporul poate avea o poziţie centrală, subterminală sau terminală;

2. tip clostridium - în care diametrul endosporului este mai mare decật al celulei, pe care o poate deforma în formă de suveică sau bec lumậnare.

Structura endosporului Micrografiile electronice au arătat că structura endosporului bacterian este complexă.(fig ) Sporul este înconjurat de un înveliş subţire, fragil, numit exosporium, reprezentậnd carcasa celulei vegetative în care s-a format endosporul. Sub exosporium se află un înveliş sporal compus din cậteva straturi proteice, impermeabil şi responsabil de rezistenţa la substantele chimice. Cortexul, care poate ocupa aproape ½ din volumul sporului, se află dedesubtul învelişului sporal şi este alcătuit din peptidoglican, mai puţin înreţelat decật în celula vegetativă. Peretele celular al sporului (sau peretele core) se află în interiorul cortexului şi înveleşte protoplastul numit şi core. Core conţine structuri celulare normale, ca ribozomii şi nucleoidul.

Fig.8 Structura endosporului

În endospor, pậnă la 15% din s.u. constă în acid dipicolinic complexat cu ioni de calciu, avậnd rol, se pare, în termorezistenţa sporului. Termorezistenţa sporului este datorată prezenţei dipicolinatului de calciu, conţinutului scăzut de apă (aprox. 15%), prezenţei proteinelor bacteriene

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 17

Page 18: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

termorezistente (proteine cu sulf) şi altor factori. Din punct de vedere metabolic, endosporul se află în stare de anabioză.

Formarea sporului, sporogeneza sau sporularea, începe în mod normal în momentul în care creşterea încetează ca urmare a epuizării nutrienţilor. Sporularea este un proces complex cuprinzănd mai multe etape:

1) formarea unui filament axial de ADN; 2) o invaginare a membranei plasmatice care include acea parte de

ADN şi determină formarea unui sept; 3) membrana continuă să crească ajungậnd să înconjoare sporul imatur cu o a doua membrană; 4) cortexul se formează în spaţiul dintre cele două membrane şi se acumulează calciu şi acid dipicolinic; 5) formarea învelişurilor proteice în jurul cortexului; 6) maturarea sporului; 7) distrugerea sporangiumului sub actiunea enzimelor litice şi eliberarea sporului. Transformarea sporilor din stare de latenţă în celule vegetative active

se desfăşoară în trei faze: 1) activarea, 2) germinarea şi 3) creşterea. Activarea este un proces reversibil care pregăteşte sporul pentru germinare şi, de obicei, are loc în urma unui tratament ca încălzirea, de exemplu. Germinarea constă în umflarea sporului, ruperea învelişului sporal, pierderea rezistenţei, creşterea activităţii metabolice. Creşterea sporului se realizează prin sinteza de noi componente şi transformarea într-o celulă activă.

Tabelul 2Deosebiri privind caracteristicile endosporului şi celulei vegetative

Zarnea

Caracteristici Celula vegetativă SporStructură celulă bacteriană core, cortex, înveliş

sporalColorabilitate Gram Gram pozitivă numai prin tehnici

specialeRefringenţă absentă foarte mare

Rezistenţă la căldură mică de aprox. 10.000 ori mai mare

Rezistenţă la radiaţii mică de aprox. 100 ori mai mare

Rezistenţă la acizi şi alte substanţe

chimice

mică mare

Rezistenţă la acţiunea lizozimului

sensibilă rezistent

Concentraţia în ioni Ca+

scăzută mare

Acid dipicolinic absent prezent constantIncluziuni de poli-β-

hidroxibutiratprezente absente

Aminoacizi cu sulf cantitate mică cantitate marePolizaharide cantitate mare cantitate foarte mică

Activitate enzimatică intensă slabăMetabolism (consum ridicat foarte slab sau absent

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 18

Page 19: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

de O2)Sinteză de

macromoleculeprezentă absentă

ARNm prezent constant absent sau în cantitate mică

CARACTERE MORFOCOLONIALE ALE BACTERIILOR

Cậnd o celulă bacteriană ajunge pe suprafaţa unui mediu de cultură, se formează o biomasă de celule rezultată în urma proceselor de diviziune repetată, numită colonie sau clonă.

Coloniile bacteriene pot fi de următoarele tipuri: colonii de tip “S” (smooth - neted, lucios) colonii de tip “R” (rough - aspru, rugos) colonii de tip “M” - cu consistenţă mucoidă, în cazul bacteriilor

producătoare de capsulă.Coloniile bacteriene dezvoltate pe medii solide de cultură pot avea

diferite forme: punctiforme, circulare, filamentoase, neregulate, rizoidale, ovalare. Profilul acestor colonii poate fi plat, crescut, convex, pulvinat sau umbonat. Marginea se prezintă sub formă: uniformă, ondulată, lobată, erodată, filamentoasă sau buclată. Coloniile bacteriene pot avea diferite culori datorită pigmenţilor produşi: alb, alb-crem, galben, oranj, roşu, albastru, fluorescente etc.

În medii lichide de cultură, bacteriile pot forma un voal la suprafaţa lichidului (bacterii aerobe) sau se pot dezvolta în volumul de lichid cậnd produc tulburare şi sediment (bacterii anaerobe, facultativ anaerobe sau microaerofile).

Fig.9 Caractere morfocoloniale ale bacteriilor

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 19

Page 20: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Caracterele de cultură privind aspectul macroscopic al bacteriilor pe medii solide sau lichide, precum şi exigenţele specifice faţă de substanţele nutritive şi factorii de creştere constituie criterii pentru diferenţierea şi identificarea speciilor.

CARACTERE FIZIOLOGICE ALE BACTERIILOR

Bacteriile se caracterizează printr-o mare capacitate de adaptare la cele mai diferite condiţii de mediu, ca urmare a structurii şi metabolismului lor. Bacteriile se pot dezvolta în limite largi de temperatură, în general între -10oC şi +90oC, dar pot supravieţui la temperaturi extreme. Celulele bacteriene vegetative sunt inactivate pe cale termică la temperaturi de pasteurizare, iar sporii bacterieni prin sterilizare.

Domeniul de pH în care se pot dezvolta bacteriile are valori între 1 - 11 unităţi, cu valori ale pH optim în funcţie de specia bacteriană. După necesarul de oxigen, bacteriile pot fi: strict aerobe, strict anaerobe, facultativ anaerobe, anaerobe aerotolerante sau microaerofile.

În condiţii favorabile de viaţă, are loc creşterea celulelor bacteriene urmată de reproducerea prin sciziune binară izomorfă. Mărirea masei totale nu reflectă în mod obligatoriu creşterea normală, echilibrată, deoarece ea poate rezulta din sinteza şi acumularea de materiale de rezervă Prin acest proces, în prima etapă, o dată cu biosinteza constituenţilor celulari are loc replicarea macromoleculei de ADN, concomitent cu dublarea numărului de mezozomi. Aceştia leagă cei doi cromozomi pe care îi vor deplasa la cei doi poli ai celulei. În zona mediană a celulei se formează un perete despărţitor şi are loc fenomenul de sciziune, prin care, din celula mamă rezultă două celule fiice identice genotipic şi fenotipic.

Caracterele biochimice şi fiziologice se referă de asemenea la capacitatea bacteriilor de a utiliza anumiţi nutrienţi (acizi organici, alcooli sau glucide ca surse de carbon), de a metaboliza anumite substraturi, de a fermenta un anumit spectru de zaharuri cu sau fără producere de gaze, de a modifica pH-ul mediului de cultură evidenţiat adesea de un indicator colorat. Aceste proprietăţi demonstrează prezenţa anumitor echipamente enzimatice sau aptitudinea de a produce anumiţi metaboliţi intermediari sau finali (alcooli, acizi organici, antibiotice, toxine etc). Referitor la producerea de pigmenţi, unele bacterii (fototrofe) produc diferite bacterioclorofile, bacteriile din genul Pseudomonas pot sintetiza pigmenţi caracteristici, de obicei de culoare albastră-verzuie, de exemplu piocianina, pioverdina, piorubina şi piomelenina.

Caracterele antigenice (serologice) ale bacteriilor se evidenţiază prin punerea în contact a microorganismului respectiv, adică a antigenului, cu un anticorp cunoscut (de exemplu, un ser imun preparat prin imunizarea unui animal cu o tulpină standard), cậnd pot avea loc diferite reacţii imunologice – aglutinare, precipitare, fixare a complementului etc.

Unele bacterii pot manifesta caractere de patogenitate, (adică proprietatea unui agent a produce un proces infecţios la o anumită gazdă receptivă) şi de virulenţă (care descrie măsura în care un agent este patogen, otrăvitor, deci capacitatea unei tulpini patogene de a se localiza, de a se coloniza, de a se multiplica şi de a produce toxine, determinậnd o stare patologică la o anumită gazdă). Spre deosebire de patogenitate, virulenţa nu este o proprietate de specie, ci una individuală, de tulpină. Efectul toxinelor bacteriene este de cele mai multe uro foarte mare, producậndleziuni celulare

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 20

Page 21: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

sau tisulare, perturbarea sau suspendarea unor activităţi fiziologice normale şi chiar moartea organismului. Astfel de toxine sunt toxina difterică produsă de Corynebacterium diphteriae, toxina holerică produsă de Vibrio cholerae, lipopolizaharidele de pe suprafaţa bacteriilor Gram (-),hemolizinele produse de Staphylococcus aureus şi altele. O astfel de toxină este şi toxina cristalizată produsă de Bacillus thuringiensis, utilizată ca bioinsecticid.

O altă proprietate fiziologică a bacteriilor estte sensibilitatea la acţiunea bacteriofagilor, condiţionată de prezenţa unor receptori specifici de pe suprafaţa celulei.

Caracterele fiziologice ale bacteriilor sunt, de fapt, în strậnsă legătură cu unele particularităţi de structură ale acestora. Unele din aceste caractere sunt specifice celor două grupe mari de bacterii, G(+) şi G(-), după cum sunt prezentate în tabelul următor : Tabelul 3

Caractere Gram pozitive Gram negativePerete celular Gros, aspect neted Subţire, cutatComponenţa în aminoacizi în peretele celular

Număr mic Număr mare

Prezenţa toxinelor Absente Prezente constantNecesar în nutrienţi Complex la majoritatea

speciilorMai puţin complex, cu unele excepţii

Sensibilitatea la antibiotice

Relativ ridicată Relativ scăzută

Efectul detergenţilor anionici

Creştere oprită, celule lizate

Creştere încetinită, liză moderată

Liză cu lizozim Uşor lizate Mai rezistente la lizăDizolvare în 1% KOH Nu se dizolvă Se dizolvăCristal-violet-bacteriostatic

Mai sensibile Puţin sensibile

CLASIFICAREA GENERALĂ A BACTERIILOR

Clasificarea bacteriilor se realizează pe baza criteriilor morfologice şi fiziologice, astfel încật identificarea unei specii reprezintă un proces laborios, care constă în compararea proprietăţilor unei culturi pure cu cele ale unui taxon bine caracterizat.Identificarea şi clasificarea bacteriilor trebuie să folosească în mod obligatoriu un număr cật mai mare de caractere distinctive de ordin morfologic, biochimic, fiziologic, antigenic, ecologic etc., uşor de observat şi relativ stabile. Datorită discuţiilor controversate în ceea ce priveşte conceptil de specie bacteriană, au fost elaborate mai multe sisteme de clasificare (Hauduroy, 1953; Krasilnikov, 1959; Prévot, 1961; Skerman, 1967).

Clasificarea de bază folosită în prezent aparţine lui Bergey (1952), după care bacteriile sunt grupate în 10 ordine şi 47 de familii ; această clasificare este modificată în 1984 după criterii morfologice, prin care bacteriile sunt reîmpărţite în 33 de secţiuni.

Bacteriile sunt incluse în regnul Procariotae, avậnd două diviziuni :

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 21

Page 22: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

1. Diviziunea Photobacteria, cuprinzănd bacterii fototrofe, adică bacterii care folosesc energia luminoasă cu ajutorul pigmenţilor asemănători clorofilei. Această diviziune cuprinde trei clase:

a) Clasa I – Fotobacterii albastre-verzi (Cyanobacteria)b) Clasa II – Fotobacterii roşiic) Clasa Fotobacterii verzi

2. Diviziunea Scotobacteria, cuprinzậnd bacterii indiferente faţă de lumină, deci care utilizează pentru creştere şi multiplicare energia rezultată din reacţii chimice;Diviziunea Scotobacteria cuprinde trei clase:

a) Clasa Bacteria – bacterii chimiosintetizante propriu-zise

b) Clasa Actinomyces – bacterii filamentoasec) Clasa Molicutes (Mycoplasma) – bacterii lipsite de

perete celular, patogene.

BACTERII CU IMPORTANŢĂ ÎN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

Cele mai importante bacterii cu rol în industrie, sunt următoarele: Clasa Bacteria

I. Ordinul Pseudomonadales – cuprinde bacterii gram (-), aerobe, asporogene, care trăiesc în ape şi sol.

1. Familia Pseudomonaceae este reprezentată de mai multe genuri larg răspândite în natură şi cu importanţă practică.

o Genul Pseudomonas – sunt bacterii ce pot contamina şi se pot dezvolta pe produsele alimentare refrigerate sau nu, unele specii pot fi patogene. Se întâlnesc în sol aer şi ape, iar pe medii agarizate produc colonii de culoare verzuie-fluorescentă.

Fig.10 Pseudomonas o Genul Acetobacter cuprinde bacterii care produc

fermentaţia acetică, prin care alcolul etilic este transformat în acid acetic ; sunt utilizate la obţinerea industrială a oţetului  (A. Aceti, pasteurianum); unele tulpini (A. xylinum) pot sintetiza polizaharide (glucan).

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 22

Page 23: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Fig.11 Acetobacter

o Genul Xanthomonas grupează bacterii capsulate care produc un polimer, xantanul, utilizat ca agent de îngroşare şi gelifiere în industria alimentară. Bacteriile din genul Zymomonas pot produce fermentarea glucidelor cu formare de alcool. Z. mobilis sintetizează alcool etilic pe calea Entner-Doudoroff ; această specie bacteriană este utilizată pentru obţinerea de alcool industrial, deoarece bacteriile nu produc şi substanţe secundare de aromă, iar randamentul de conversie este mic.

Fig.12 Xanthomonas Zymomonas

o Genul Halobacterium cuprinde bacterii halofile extreme, care se dezvoltă la concentraţii optime de sare de 4-5 M NaCl, având durata unei generaţii mai mare de 7 ore. Aceste bacterii sunt prezente în zonele de mare concentraţie salină (Great Salt Lake, bazinele de extracţie

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 23

Page 24: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

a sării din mare) şi conţin pigmenţi carotenoidici cu rol protector faţă de lumină.

Fig.13 Halobacterium

2. Familia Spirillaceae – bacterii care produc degradarea celulozei în condiţii de aerobioză. Specii de Cellvibrio, Cellfacicula, Cellulomonas sunt folosite la prelucrarea deşeurilor de hârtie pentru biosinteza de proteină microbiană de uz furajer.

Fig.14 Cellulomonas

II. Ordinul Eubacteriales – cuprinde bacterii propriu-zise, sub formă de coci, bacili şi forme derivate prin sciziune.

1. Familia Lactobacillaceae cuprinde bacterii Gram (+), sub formă de bacili sau coci, nesporulate, facultativ anaerobe, având

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 24

Page 25: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

proprietatea de a produce acid lactic în urma fermentării lactozei din lapte.

o Din această familie face parte genul Streptococcus, bacterii importante pentru industria alimentară unde sunt utilizate la fabricarea unor produse lactete ca iaurtul, şi smântâna.

Fig.15 Streptococcus

o Genul Lactobacillus este reprezentat de mai multe specii folosite în industria laptelui şi pentru conservarea produselor vegetale în saramură (L. acidophilus, L. bulgaricus, L. casei, L. plantarum, L. helveticus).

Fig.16 Lactobacillus

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 25

Page 26: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

o Bacteriile din genul Pediococcus sunt utilizate la obţinerea de produse din carne fermentate.

Fig.17 Pediococcus

o Genul Leuconostoc este reprezentat de bacterii care pot produce alterări ale brânzeturilor, siropurilor, zahărului, dar se folosesc în producţia de dextran sau în fermentarea unor produse vagetale.

Fig.18 Leuconostoc

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 26

Page 27: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

2. Familia Propionbacteriaceae este reprezentată de bacterii care produc fermentaţia propionică.

o Genul Propionbacterium este utilizat la fabricarea brânzeturilor tip Schweitzer şi Ementhal, în panificaţie şi în biosinteza vitaminei B12.

Fig.19 Propionbacterium

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 27

Page 28: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

DROJDII

Drojdiile (levurile) sunt fungi cu formă predominant unicelulară, cu un singur nucleu şi care se reproduc fie asexuat prin înmugurire sau diviziune transversală, fie sexuat prin formare de spori. Aceste microorganisme formează un grup taxonomic complex şi heterogen, manifestậnd o mare diversitate morfologică şi biochimică.

În cursul evoluţiei sale, omul a putut observa rezultatul acţiunii realizate de această categorie de agenţi microbieni, iar fermentaţiile au fost utilizate din timpuri preistorice. Primele referiri care atestă folosirea drojdiilor în procesul de fermentaţie a berii datează din anii 6000 î.e.n. în Egiptul antic. În următoarele milenii s-au dezvoltat procedee de obţinere a vinului şi berii şi de dospire a aluatului, preluate de ţări europene şi asiatice. Aceste procese fermentative se realizau empiric până în secolul XIX, fără a fi bănuită prezenţa drojdiilor. Importanţa acestor microorganisme a fost evidenţiată de către Louis Pasteur, în lucrarea sa ”Études sur le Vin” din 1866. În 1881 Hansen a demonstrat rolul complexului zimazic din drojdii asupra fermentaţiei alcoolice, punând bazele biochimiei moderne. În perioada următoare, acumularea treptată a cunoştinţelor despre aceste microorganisme a permis descrierea drojdiilor implicate în alte procese decât cele fermentative precum şi a drojdiilor patogene.

IMPORTANŢA DROJDIILOR

Datorită proprietăţilor lor, drojdiile sunt o categorie taxonomică de importanţă majoră în industria alimentară şi în alte domenii, cunoscute fiind capacitatea acestora de a produce fermentaţia glucidelor simple în anaerobioză, cu formare de alcool etilic şi dioxid de carbon, precum şi compoziţia chimică valoroasă pentru obţinerea unor suplimente nutritive.

Drojdiile de fermentaţie sunt utilizate în biotehnologiile fermentative la fabricarea vinului, a berii, a altor băuturi alcoolice, a spirtului de fermentaţie, precum şi la obţinerea pâinii, prin dospirea aluaturilor. Dacă drojdiile sunt cultivate în condiţii de aerobioză se obţine o biomasă cu conţinut ridicat de proteine (45-55% proteină brută raportată la s.u.) cu denumirea de “single cell biomass” , utilizată atât în furajarea animalelor cât şi în alimentaţia omului. În plus faţă de valoarea energetică şi plastică, biomasa din drojdii mai conţine şi aminoacizi esenţiali (lizină, triptofan) şi vitamine ale grupului B (tiamină şi riboflavină). Biomasa din drojdii se utilizează de asemenea la obţinerea de extracte (autolizate), folosite ca aditivi alimentari sau pentru suplimentarea unor medii de cultură în factori de creştere sau surse de azot pentru microorganisme. Din drojdii se pot extrage unele vitamine hidrosolubile (B1, B2, PP, ergosterol), precum şi unele enzime hidrolitice cum sunt invertaza sau lactaza. Prin tehnici de inginerie genetică s-a reuşit obţinerea unor tulpini mutante de Saccharomyces cerevisiae producătoare de interferon.

Drojdiile prezintă numeroase avantaje pentru cercetările de inginerie genetică, fiind utilizate în biotehnologia modernă ca « instrumente » de manipulare a genlor, pentru obţinerea unor preparate farmaceutice, vaccinuri noi, preparate utilizate în industria alimentară.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 28

Page 29: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Deosebita importanţă a acestor microorganisme pentru producţia industrială a unor substanţe constă în aceea că sunt rezistente, puţin exigente, prezintă o creştere rapidă şi pot fi uşor separate din mediul de cultură.

MEDIUL DE VIAŢĂ

Drojdiile sunt larg răspândite în natură, existând în majoritate ca forme saprofite de viaţă. Datorită metabolismului lor caracteristic, o mare parte din drojdii manifestă preferinţă pentru microhabitatele bogate în zaharuri, de obicei de origine vegetală, unde concurează cu succes alte microorganisme. Prezente într-o varietate de habitate naturale reprezentate de plante, animale, sol, ape, drojdiile ajung în diferite produse fermentative, alimentare, în care pot acţiona ca microorganisme de degradare. În acelaşi timp, unele produse fermentative sunt obţinute cu ajutorul drojdiilor existente în mod natural pe materiile prime. Se întâlnesc de asemenea specii parazite de drojdii, în strânsă dependenţă de gazda care le furnizează substanţele nutritive necesare. Un număr relativ mic de drojdii facultativ sau obligatoriu parazite pot determina boli la om, animale şi plante. Deoarece drojdiile sunt imobile, răspândirea lor se face prin curenţi de aer şi de apă, prin ploaie şi cu ajutorul insectelor şi păsărilor.

Deşi au fost găsite în sol în cantităţi mai mici comparativ cu alte microorganisme, drojdiile alcătuiesc populaţii semnificative în acest mediu. În general, numărul de celule viabile pe gram de sol este cuprins între 0 şi câteva mii. S-a constatat că, în probele recoltate din solurile grădinilor şi livezilor, numărul celulelor de drojdie este mai mare, de ordinul a 105 celule per gram. În general, cea mai mare concentraţie de celule de drojdie s-a înregistrat în straturile superficiale ale solului, la adâncimi mai mari de 30 cm drojdiile fiind aproape absente.

Apele dulci şi sărate conţin drojdii provenite dintr-un număr mare de surse: sol, floră şi faună acvatică, plancton etc. Populaţiile cele mai abundente de drojdii se întâlnesc în apele de suprafaţă, care conţin cantităţi mari de materii organice.

Drojdiile pot fi întâlnite pe diferite organe ale plantelor : frunze, flori, fructe, în exsudate ca şi pe lemn putrezit, muşchi şi ciuperci cu pălărie. Există drojdii patogene pentru plante (genul Nematospora), care provoacă boli ale bumbacului, tomatelor, fasolei, citricelor.

Din numărul mare de drojdii existente în natură, numai puţine genuri şi specii sunt capabile să se dezvolte în asociaţie cu organismul animalelor, iar dintre acestea doar un număr mic de specii sunt patogene. Unele drojdii sunt prezente în biocenoza intestinală şi se elimină natural prin produse de dejecţie. Un alt habitat natural al drojdiilor este reprezentat de organismul insectelor, care sunt un vector important pentru răspândirea în natură a acestor microorganisme.

Drojdiile pot acţiona ca microorganisme de degradare a produselor alimentare, deseori de tip special: drojdii care fermentează lactoza în produsele lactate, drojdiile osmofile în miere, lapte condensat îndulcit şi saramuri. Cu toate acestea, prezenţa drojdiilor de contaminare nu este asociată niciodată cu producerea de toxine, chiar dacă sunt drojdii patogene; prin urmare nu are loc otrăvirea alimentelor.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 29

Page 30: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Drojdiile capabile să se dezvolte în substrate cu conţinut ridicat de zahăr (40 - 70% concentraţie zahăr în greutate), de exemplu: în miere, gemuri, jeleuri, siropuri, fructe uscate, melase şi alte produse sunt drojdii osmofile sau osmodure. Dezvoltarea drojdiilor în produse cu conţinut superior de sare se întâlneşte la producerea de măsline fermentate, castraveţi muraţi, varză murată etc. sau la producerea de pelicule vâscoase care se formează cu timpul pe slănină, cârnaţi, şuncă şi carne sărată, care conţin în număr mare specii din genul Debaryomyces.

CARACTERE MORFOLOGICE ALE DROJDIILOR

Drojdiile sunt microorganisme eucariote, unicelulare, cu dimensiuni mai mari decât ale bacteriilor, având diametrul mic cuprins între 1-5 m şi diametrul mare între 5-50 m. Formele miceliale sau pseudomiceliale pot atinge dimensiuni de 170x8-12 m. Celula de drojdie nu posedă flagel, fiind deci imobilă.

În ceea ce priveşte aspectul morfologic, există o mare diversitate de forme şi dimensiuni ale celulelor de drojdii, care pot varia considerabil în funcţie de vârstă, condiţii de mediu etc. Unele tulpini sunt monomorfe, deci prezintă în cultură pură celule de un singur tip morfologic; altele sunt dimorfe sau polimorfe.

Cele mai răspândite forme ale celulei de drojdie sunt următoarele:- forma ovală sau elipsoidală (Saccharomyces)- forma sferică (Torulopsis)- forma apiculată, asemenea unei lămậi (Nadsonia, Kloeckera,

Hanseniaspora)- forma cilindrică sau filamentoasă (Candida, Ashbya, Endomyces)- forma de sticlă (Saccharomycodes)- forma de triunghi (Trigonopsis)Pe suprafaţa mediilor de cultură solide sau solidificate, dintr-o celulă de

drojdie, prin înmugurire succesivă, rezultă o biomasă de celule de acelaşi tip, numită colonie. Coloniile de drojdii au dimensiuni cuprinse între 0,2 - 2 cm în funcţie de specie şi de condiţiile de cultivare; au aspect cremos, fiind lucioase sau mate. În general culoarea coloniilor este alb - crem, dar există drojdii care formează colonii colorate în roşu, roz sau portocaliu datorită sintezei de pigmenţi carotenoidici (genurile Rhodotorula şi Sporobolomyces). Coloniile pot prezenta în secţiune un profil lenticular, semicircular sau umbonat, şi pot avea margini uniforme sau ondulate.

În mediile de cultură lichide, drojdiile fermentative produc transformarea fermentativă anaerobă a substraturilor dulci, rezultând alcool etilic şi dioxid de carbon, cu tulburarea mediului şi formarea de spumă. În funcţie de structura peretelui celular, drojdiile cultivate în medii lichide pot rămâne în suspensie (proprietate de pulverulenţă) sau se pot aglutina (proprietate de floculare). Drojdiile oxidative, care se dezvoltă în condiţii de aerobioză, formează la suprafaţa lichidului un voal alb, cutat, care se rupe uşor şi cade la fundul vasului, producând tulburare şi sediment.

STRUCTURA CELULEI DE DROJDIE

Microscopul optic permite vizualizarea unor structuri ale celulei de drojdie cum ar fi nucleul, mitocondria, peretele celular şi citoplasma,

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 30

Page 31: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

ultrastructurile putând fi observate numai cu ajutorul microscopului electronic .

Învelişurile celularePeretele celular şi membrana plasmatică sunt învelişurile celulei de

drojdie, având rol de delimitare, protecţie şi participând la toate procesele fiziologice fundamentale care se desfăşoară la nivel celular.

Peretele celularPeretele celular al levurilor, denumit de fiziologi regiunea metabolică

externă a celulei, reprezintă circa 1/10 din volumul celulei şi aproximativ 15% din substanţa uscată a acesteia. Este un înveliş tare, flexibil, elastic, rezistent la acţiunea unor factori fizici, chimici şi biologici, cu următoarele funcţii: înveleşte şi protejează protoplastul, participă la schimburile de substanţe cu mediul ambiant, controlează rata de creştere a celulei.

Peretele celular al drojdiilor are o structură fizico-chimică şi o arhitectură specifice, care pot varia în funcţie de specie, stadiul ontogenetic sau factorii de mediu.

Peretele celular este un complex biochimic format din polizaharide şi alte tipuri de substanţe (proteine, lipide, fosfaţi). Glucanul, manoproteinele şi chitina reprezintă peste 90% din substanţa uscată a peretelui celular, alături de care sunt prezente cantităţi mici de lipide, enzime, cationi divalenţi şi apă.

Dintre polizaharide, cele mai importante sunt glucanul şi mananul. Glucanul este principalul polizaharid al peretelui celular la drojdii, având o structură ramificată, ce prezintă legături glucozidice -(1-3) şi -(1-6). Molecula de glucan din peretele de S. cerevisiae este ramificată şi formată dintr-un lanţ axial în care resturile de D-glucopiranoză sunt legate -(1-6) şi din catene laterale cu legături -(1-3). Moleculele de glucan se asociază în subunităţi microfibrilare, care, la rậndul lor sunt organizate sub forma unei reţele, fapt ce sugerează principalul rol al glucanului, acela de schelet.

Mananul este un alt component major al peretelui celular, fiind un polimer al manozei, care conţine câteva resturi de N-glucozamină şi o anumită cantitate de fosfat constant legat la o peptidă.. Molecula sa, foarte ramificată, este formată dintr-un ax central, constituit dintr-o catenă lungă, în care resturile de manoză sunt legate -(1-6) şi din lanţuri laterale cu legături -(1-2) şi -(1-3). Acest polizaharid mare este ataşat la o peptidă. Mare parte din glucan şi manan este asociată cu proteinele, formând complexe macromoleculare glicoproteice.

Alături de polizaharide, prezenţa proteinelor parietale a fost de multă vreme dovedită, ca parte integrantă a peretilor celulari, cu rol structural, catalitic, morfogenetic, de receptori. Proteinele structurale ale peretelui se pare că au rol în conexiunea diferitelor polizaharide parietale. Aceste proteine au un conţinut crescut de sulf, sub formă de punţi disulfurice -S-S- şi de grupări sulfhidrilice -SH. Tot la nivelul peretelui celular sunt localizate unele enzime ca de ex.: invertaza, fosfataza acidă, aminopeptidaza, proteaze, precum şi unele enzime implicate în transportul substanţelor în celulă.

În pereții celulari de drojdii există şi o cantitate relativ mică de chitină, care este o aminopolizaharidă cu molecule liniare constituite în exclusivitate din resturi de N-acetilglucozamină legate -(1-4). La drojdiile care înmuguresc, chitina este localizată în cea mai mare parte sau chiar în exclusivitate la nivelul cicatricei mugurale. Chitina are rol structural, fiind

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 31

Page 32: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

implicată în rezistenţa peretelui la acţiunea factorilor fizici, chimici şi biologici.

Lipidele, cu rol de stabilizare a edificiului peretelui celular, sunt reprezentate de mono-, di- şi trigliceride, esteri sterolici, acizi graşi liberi şi fosfolipide.

Pe lângă apă, peretele celular mai conţine unii cationi divalenţi (de ex.emplu Ca2+ şi Mg2+) şi ionul fosfat, care se leagă de diferite componente organice parietale, realizând punţi complexante.

Peretele celular de drojdie are o grosime cuprinsă între 150 şi 250 nm, iar în imaginile electrono-microscopice ale ultrasecţiunilor apare bi- sau tristratificat, mai rar multistratificat. Stratul extern are o suprafaţă rugoasă, în compoziţia sa predominând -mananul legat de proteine. Stratul intern are suprafaţa ornamentată cu numeroase riduri ce urmăresc invaginările plasmalemei şi a căror mărime este dependentă de stadiul de maturare a celulei şi de compozi¡ia mediului de cultură. Acest strat este format din -glucan, formând complexe cu proteine.

Prin îndepărtarea pe cale enzimatică a peretelui celular, rezultă protoplaştii care, datorită totipotenţei, a capacităţii lor de a fuziona, au putut fi utilizaţi în manipulările genetice şi în obţinerea prin fuziune a hibrizilor cu importanţă teoretică şi practică.

Membrana plasmatică reprezintă cel de al doilea înveliş al celulei de drojdie, ce aderă strâns pe toată suprafaţa sa la peretele celular, cu care cooperează funcţional. Plasmalema poate fi vizualizată la microscopul electronic sub forma unui strat trilamelar lipoproteic, fiind descrisă de Singer şi Nicolson în modelul mozaicului fluid (1972). Membrana plasmatică (plasmalema) are o grosime de 8-9 nm, prezentând, la drojdiile mature, invaginări şanţiforme, care se modifică cu vârsta. Alte formaţiuni plasmalemale sunt câmpurile paracristaline de particule intramembranare, reliefate pe imaginile electrono-microscopice.

Membrana plasmatică este o structură de natură lipoproteică: lipidele reprezintă 23-30%, iar proteinele 30-33%, raportul proteine/lipide variind în funcţie de specie. Dintre lipide predomină monogliceridele, digliceridele, trigliceridele, sterolii, acizii graşi liberi, fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina şi fosfatidilinozitolul. Acestea formează matricea membranei şi au rol în procesele de permeabilitate. Proteinele plasmatice pot fi clasificate, din punct de vedere funcţional în trei categorii: proteine structurale (cu implicaţii în organizarea edificiului arhitectural al plasmalemei), informaţionale (receptori) şi cu rol de biocatalizatori (enzime). În cadrul membranei plasmatice există o serie de enzime specifice: ATP-aze Mg2+ dependente, fosfokinaze, hidrolaze etc. Plasmalema este sediul unor enzime implicate în biosinteza polizaharidelor parietale (glucansintetaze, chitinsintetaze), în glicoliză şi în fosforilarea oxidativă (oxidoreductaze, citocromi). Glucidele, legate covalent de lipide şi proteine, au rol de anticorpi de suprafaţă (receptori imunologici), receptori pentru diferiţi stimuli fizici şi chimici etc. Dintre glucidele izolate din membrana levurilor fac parte manoza, glucoza, fructoza, N-acetilglucozamina.

Alături de aceste componente majore - lipide, proteine şi glucide – există şi apă în procent de aproximativ 30%, ioni minerali, unele nucleotide etc., de obicei cu rol structural.

Membrana plasmatică a drojdiilor are rol în transportul substanţelor între celulă şi mediul ambiant, în reacţiile imunologice de suprafaţă, în reglarea procesului de creştere celular şi în sinteza unor componenţi chimici

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 32

Page 33: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

din structura peretelui celular. Membrana este implicată atât în asimilarea nutrienţilor din mediul extern cât şi în eliminarea în mediu a produşilor de metabolism cumeste etanolul, prin diferite procedee de transport, cu sau fără consum de energie, uneori în prezenţa unor sisteme enzimatice cu funcţii transportoare.

Matricea citoplasmatică (hialoplasma sau citosolul) reprezintă substanţa fundamentală a celulei de drojdie, în care sunt înglobate organitele celulare, împreună cu care formează citoplasma. Citosolul este un mediu preponderent apos, apa reprezentând între 70 şi 85% (în celulele aflate în faza exponenţială de creştere), în care substanţele componente se află în stare de sol sau gel, formând micele coloidale. Dintre substanţele organice predomină proteinele cu rol plastic sau de catalizatori, lipidele simple şi complexe (mai ales cu rol plastic) şi glucidele (mai adesea substanţe de rezervă cu rol energetic), macromolecule de ARN (mesager, de transfer şi ribozomal), ARN killer, ADN extracromozomial din plasmide. Prezenţa plasmidelor citoplasmatice a fost evidenţiată la unele specii de Saccharomyces, sub forma unor minimolecule de ADN. Sărurile minerale (2-3%) se găsesc sub formă de ioni (Mg2+, Ca2+, Na+, K+, SO4

2-, NO3-, PO4

3-) sau combinate cu diferite molecule organice. În interiorul citoplasmei se află un citoschelet, alcătuit din trei tipuri de filamente: microtubuli, microfilamente şi filamente intermediare, cu rol de susţinere a organitelor celulare şi în controlul formei celulei.

Celulele de drojdie pot sintetiza, în anumite faze ale creşterii lor, anumite substanţe în cantităţi ce depăşesc cu mult necesităţile plastice şi energetice. Aceste substanţe se vor acumula în matricea citoplasmatică sub formă de incluziuni de rezervă de mai multe tipuri, dintre care cele mai des întâlnite sunt granulele de glicogen şi globulele lipidice.

Granulele de glicogen se prezintă sub forma unor corpusculi sferici, cu diametrul de circa 40 nm, electrono-denşi, reprezentând principala substanţă de rezervă a celulei. Pot fi puse în evidenţă cu soluţie Lugol (iod/iodură de potasiu), care colorează glicogenul în brun-roşcat.

Sferozomii (oleiozomii) sunt globule lipidice, delimitate de o membrană simplă, mai abundente în celulele aflate în faza staţionară de creştere. Sferozomii au dimensiuni mai mari (100-800 nm) şi conţin fosfolipide, acizi graşi liberi şi gliceride ce pot fi metabolizaţi în condiţii de înfometare a celulei.

Citoplasma prezintă aspecte diferite în funcţie de vậrsta celulei : la celulele tinere are aspect omogen şi ocupă întreg conţinutul celulei ca o matrice uniform structurată, în timp ce la celulele bătrậne este neomogenă şi refringentă din cauza vacuolelor şi incluziunilor, care pot apărea ca nişte grămezi de unităţi globulare cu diametrul de cậteva sute de Å.

NucleulCelulele normale de drojdie sunt uninucleate, având un nucleu de

formă sferică sau ovală, cu o poziţie de obicei excentrică datorită vacuomului. Nucleul are dimensiuni de 1-2 m şi reprezintă spaţiul genetic în care are loc stocarea, replicarea şi transcrierea informaţiei genetice celulare. Nucleul este format din următoarele părţi: înveliş, nucleoplasmă, cromonemată, nucleol şi aparat mitotic.

Învelişul nucleului este format din două membrane cu traiect paralel, separate printr-un spaţiu perinuclear, prezentând mai mulţi pori, care asigură legătura dintre nucleu şi citosol. La exterior, membrana este în

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 33

Page 34: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

continuitate structurală cu membrana reticulului endoplasmic rugos şi, asemănător acestuia, suprafaţa sa este acoperită cu ribozomi.

Nucleoplasma nucleulului de drojdii reprezintă mediul în care sunt înglobate cromonemata, nucleolul şi fusul intranuclear, reprezentând un complex chimic în care apa este predominantă.

Cromonemata (cromozomii) este reprezentată de macromoleculele de ADN dublu catenar, libere sau aflate în interacţiune cu proteinele bazice numite histone. În faza de reproducere, cromozomii sunt formaţi din două cromatide surori, care sunt separate de-a lungul lor, cu excepţia unui punct de ataşare numit centromer; capetele cromatidelor sunt denumite telomeri.

Nucleolul este o formaţiune cupiformă sau semilunară, cu poziţie excentrică, ataşată învelişului nuclear, cu conţinut ridicat de ARN şi ADN, cu rol în biosinteza ribozomilor.

Fusul intranuclear de diviziune este o formaţiune implicată în segregarea cromatidelor (în mitoză) sau a omologilor (în meioză) şi deplasarea celor două seturi de cromozomi omologi spre polii celulei. Este alcătuit din microtubuli ataşaţi de corpii polari ai fusului (SPB), care controlează funcţionarea sa.

Reticulul endoplasmic a fost evidenţiat la toate tipurile de drojdii, sub forma unor cisterne şi tubuli răspậndiţi în spaţiul celular, uneori în continuitate cu membrana externă a învelişului nuclear şi cu tonoplasma vacuolei centrale, putậnd fi rugos sau neted (după cum are sau nu ribozomi ataşaţi de suprafaţa sa). Reticulul endoplasmic este sediul unor complexe enzimatice (citocromoxidaza, enzime ale lanţului transportor de electroni) şi are rol în biogeneza sferozomilor, vacuolelor, corpilor Golgi; participă la expansiunea învelişului nuclear şi a plasmalemei în diferite etape de dezvoltare a celulei, este implicat în extensia peretelui celular. Reticulul endoplasmic este o parte componentă a sistemului de endomembrane şi contribuie la procesul de geneză a lizozomilor, sferozomilor, vacuolelor şi corpilor Golgi. De asemenea, RE are rol în expansiunea învelişului nuclear şi a membranei plasmatice.

Aparatul Golgi este un sistem de endomembrane, cu un pronunţat polimorfism structural, avậnd funcţii de sinteză, acumulare, transport şi secreţie. Aparatul Golgi constituie locul de sinteză a unora dintre polimerii glucidici parietali, de ex. mananul, avậnd totodată funcţia de sortare şi dirijare a proteinelor şi componentelor învelişurilor celulare spre locul lor de destinaţie, asigurậnd creşterea peretelui de drojdie. De asemenea, prezenţa glicoziltransferazelor demonstrează rolul AG în reacţiile de glicozilare a unor proteine şi lipide produse în citosol. Aparatul Golgi este implicat în formarea lizozomilor şi a vacuolelor, contribuie la espansiunea plasmalemei şi la reciclarea unor complexe funcţionale ale acesteia.

Ribozomii sunt caracteristici celulelor eucariote, avậnd coeficientul de sedimentare 80S, alcătuiţi din ARN ribozomal şi proteine, cu o organizare relativ simplă (o subunitate 40S şi o subunitate 60S). Ribozomii joacă un rol cheie în traducerea mesajului genetic conţinut în ARNm, fiind implicaţi în procesul de biosinteză a proteinelor celulare. Ribozomii, distribuiţi în toată masa citoplasmatică, sunt liberi sau ataşaţi membranei reticulului endoplasmic ca şi membranei externe a învelişului nuclear. În celulele cu creştere rapidă, mai mult de 90% din ribozomi se află sub formă de asociaţii numite polizomi. Există, de asemenea, ribozomi 70S în mitocondrii (mitoribozomi), diseminaţi în condrioplasmă sau ataşaţi de membrana internă a acestor organite. Densitatea ribozomilor pare a fi corelată cu rata

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 34

Page 35: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

de creştere şi poate fi modificată de influenţa unor factori ai mediului ambiant.

Lizozomii sunt structuri veziculare, înconjurate de o membrană simplă, bogate în hidrolaze (peste 40 tipuri de enzime) cu pH optim acid. Complexul enzimatic lizozomal poate degrada orice componentă chimică celulară, compartimentarea enzimelor litice fiind neapărat necesară pentru limitarea şi controlul proceselor litice. În stare normală, enzimele lizozomale sunt inactive, ele acţionậnd doar în situaţii limită, care determină alterarea intrgrităţii membranei lizozomale. Astfel, acest complex enzimatic litic se activează sub influenţa unor factori fizici (îngheţ, dezgheţ, şoc osmotic), chimici (toxine bacteriene) sau biologici (agenţi patogeni), şi catalizează hidroliza substraturilor corespunzatoare.

Enzima marker a lizozomilor este fosfataza acidă, alături de care au mai fost identificate: glicozidaze, ribonucleaza acidă, dezoxiribonucleaza acidă, trehalaza etc. Lizozomii specifici drojdiilor ce conţin trehalază sunt numiţi trehalozomi şi au rol în degradarea acestui glucid.

Lizozomii drojdiilor, asemănător cu cei ai altor grupe de organisme fungale, au rol de degradare a materialelor exogene (heterofagie) sau a diverselor componente celulare (autofagie). În condiţii optime de viaţă, ca şi în perioada de creştere exponentială a culturilor, predomină funcţia heterofagică, iar autofagia se intensifică pe o dată cu maturizarea celulelor, manifestậndu-se în celulele bătrậne sau în lipsa nutrienţilor. În acest ultim caz celula moare prin autoliză.

Sistemul vacuolar, uşor de vizualizat la microscopul optic, este alcătuit din una sau mai multe vacuole de diferite dimensiuni., cu un diametru cuprins între 0,1 şi 3 μm. în strậnsă corelaţie cu stadiul celular. Celulele din culturile fazei exponenţiale de creştere şi mugurii nou formaţi conţin numeroase vacuole mici (0,1-0,2 μm ), sferice sau ovoidale. În faza stationară în celule se observă vacuole mai mari şi în număr mai redus. La începutul ciclului celular procesul se desfăşoară în sens invers: unica vacuolă centrală se fragmentează în numeroase vacuole mici.

Vacuolele sunt delimitate de o membrană simplă - tonoplasma - şi conţin o mare cantitate de apă, aminoacizi bazici (lizină, arginină, histidină), proteine, lipide, glucide, purine, acid uric, polifosfaţi, ioni (K+, Na+) etc. Vacuolele mai conţin enzime cum sunt: fosfataza acidă, glicozidaze, proteaze, ribonucleaze şi esteraze. Vacuolele joacă un rol esenţial în reglarea presiunii osmotice intracelulare, în hidroliza enzimatică a unor proteine şi lipide, în depozitarea unor substanţe, în asigurarea stabilităţii chimice a citoplasmei.

Peroxizomii sunt structuri sferice sau ovale, cu diametrul de 0,1-0,8 m, delimitate de o membrana simplă. Peroxizomii conţin enzime din clasa oxidoreductazelor implicate în reacţii de formare sau descompunere a H2O2. Apa oxigenată rezultată în urma rectiilor catalizate de enzimele lizozomale este utilizată pentru oxidarea unor substanţe (alcooli, fenoli, acid formic, formaldehidă) în prezenţa catalazei, enzimă caracteristică a lizozomilor. Peroxizomii au rol în detoxificare, în adaptarea celulei de drojdie la condiţii de aerobioză, în degradarea acizilor graşi şi a apei oxigenate, în ciclul glioxilatului.

Mitocondria (condriomul) Studiile de microscopie fotonică şi electronică au demonstrat marea mobilitate, plasticitate şi flexibilitate a condriomului drojdiilor. Numărul mitocondriilor variază de la mai puţin de 10 în celulele cu creştere rapidă la

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 35

Page 36: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

peste 50 în celulele din faza stationară, în timp ce ascosporii prezintă o singură mitocondrie puternic ramificată. Mitocondriile suferă o permanente fuziuni şi fisiuni, fiind în permanenţă redistribuite în cadrul unui sistem mitocondrial fluid, în funcţie de factorii de mediu şi vậrsta celulei. Astfel, celulele din faza stationară de creştere prezintă mitocondrii de obicei mici, sferice sau ovale, în timp ce celulele din celelalte stadii de creştere conţin mitocondrii elongate, sinuoase, adesea ramificate. La majoritatea celulelor de drojdii s-a constatat prezenţa unei mitocondrii mult mai voluminoase şi cu o organizare mai complexă decật restul, numită mitocondrie gigantică, puternic ramificată. De asemenea, în timpul înmuguririi s-a constatat o deplasare a mitocondriilor către mugure, pậnă la formarea deplină a septului.

Mitocondria este alcatuită dintr-o membrană dublă care înconjoară substanţa fundamentală, condrioplasma. Stratul intern al membranei invaginează şi formează un sistem de criste cu o organizare extrem de labilă, în funcţie de capacitatea respiratorie a celulei: mitocondriile celulelor aflate în faza exponenţială, în condiţii aerobe, posedă un număr mare de criste, bine dezvoltate. La nivelul membranei interne mitocondriale sunt localizate enzime de catabolism implicate în ciclul Krebs, în -oxidarea acizilor graşi, în fosforilarea oxidativă, în sinteza de ATP . Condrioplasma conţine un număr mare de ribozomi de dimensiuni mai mici decat cei citoplasmatici (70S), macromolecule de ADN mitocondrial, alături de o cantitate relativ mare de apă (aprox. 70%), proteine, lipide şi o gamă largă de molecule mici ce reprezintă substraturi sau cofactori enzimatici. Mitocondriile reprezintă « uzina energetică » a celulei, în interiorul lor desfăşurậndu-se reacţii generatoare de ATP în timpul respiraţiei celulare.

CARACTERE FIZIOLOGICE ALE DROJDIILOR

Drojdiile utilizează pentru multiplicare şi întreţinerea funcţiilor vitale o serie de substraturi nutritive, ce conţin o sursă de carbon, o sursă de azot, săruri minerale şi factori de creştere, în anumite concentraţii. Aceste microorganisme utilizează glucidele ca principală sursă de carbon, fie pe cale fermentativă, fie pe cale oxidativă, în procesul de respiraţie. Natura şi concentraţia optimă a glucidelor difera în funcţie de tipul de drojdie, acestea putậnd metaboliza, în general, monozaharide ca glucoza, manoza, fructoza, unele dizaharide cum este zaharoza, lactoza şi maltoza (dupa o hidroliză prealabilă), trizaharide ca rafinoza, polizaharide ca amidonul şi inulina. De asemenea, drojdiile mai pot asimila pentoze (xiloza, arabinoza, riboza), alcooli (etanol, glicerol, eritriol, manitol, sorbitol), acizi organici (acid lactic, succinic, citric, piruvic), alcani. Ca surse de azot, levurile preferă sărurile de amoniu, peptonele, aminoacizii, în unele cazuri ureea, nitraţii sau nitriţii. Fosforul este un element chimic necesar dezvoltării drojdiilor, care îl preiau din mediul de cultură sub formă de fosfaţi , în funcţie de gradientul de concentraţie, fiind stocat în celulă sub formă de monofosfat în granulele de volutină. Majoritatea speciilor de drojdie sunt capabile să metabolizeze sulful anorganic sub formă de sulfaţi, sulfiţi, aminoacizi cu sulf. Potasiul şi magneziul sunt elemente minerale absolut indispensabile creşterii drojdiilor, în timp ce calciul, fierul, zincul sunt necesare în concentraţii mai mici, stimulậnd creşterea sau fermentaţia. La doze prea mari substanţele minerale pot avea efecte toxice. Drojdiile au necesităţi extrem de diferite în privinţa

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 36

Page 37: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

factorilor de creştere, dintre care cei mai cunoscuţi sunt: biotina, acidul pantotenic, inozitolul, tiamina, acidul nicotinic şi piridoxina.

Principala proprietate a drojdiilor utilizate în industria alimentară este dată de capacitatea acestora de a fermenta glucidelele din mediu, cu formare de alcool etilic şi dioxid de carbon, alături de unele produse secundare. Fermentaţia alcoolică la drojdii are loc atunci cậnd drojdiile se dezvoltă în condiţii de anaerobioză, condiţii în care metabolismul lor este dirijat în sensul reacţiei:

C6H12O6 – 2C2H5OH + 2CO2 , când se formează 2 moli de ATP.În condiţii de aerobioză, drojdiile asimilează glucidele cu eliberare de

energie, stocată sub forma ATP şi utilizată apoi în procesele de respiraţie celulară.

C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38Pi – 6CO2 + 6H2O + 38ATPCa urmare, în aceste condiţii, are loc o multiplicare rapidă a drojdiilor,

cu acumulare de biomasă în mediul de cultură. În 1861, L. Pasteur a observat că prezenţa oxigenului în mediul de cultură determină acumularea unui număr mult mai mare de celule de drojdie, pentru aceeaşi concentraţie de zahăr, concomitent cu inhibarea fermentaţiei. Capacitatea oxigenului de a influenţa procesele anaerobe, inhibând prin prezenţa sa procesul de fermentaţie şi determinậnd o accentuare a respiraţiei, este cunoscută sub numele de efect Pasteur sau efectul oxigenului. Metabolizarea zaharurilor în condiţii de aerobioză determină eliberarea unei cantităţi de ATP, deci de energie, mult mai mari decật fermentaţia.

S-a constatat, de asemenea, că, în prezenţa unor concentraţii mari de glucoză, în aerobioză, are loc represia respiraţiei celulare datorită inhibării sintezei citocromilor a, b şi c şi ca urmare zahărul va fi metabolizat prin fermentaţie. Acest fenomen se numeşte efectul Crabtree (1929), efectul Pasteur invers sau inhibiţie prin substrat..

Există numeroase specii de drojdii care sunt exclusiv aerobe, fiind lipsite de capacitatea de fermentaţie (de exemplu drojdiile din genurile Rhodotorula, Cryptococcus, unele specii de Candida).

Drojdiile sunt microorganisme în majoritate mezofile, cu o temperatură optimă de dezvoltare cuprinsă între 28o şi 32oC, existând însă şi drojdii termofile, care se pot dezvolta la temperaturi de 35 - 38oC şi drojdii care pot creşte la temperaturile de refrigerare.

Drojdiile se dezvoltă bine într-un domeniu larg de pH, cu valori limită între 2,5 - 8,5, având un pH optim în jurul valorii de 5,5.

O caracteristică a unor tulpini de drojdii este caracterul killer, în funcţie de care, celulele sunt împărţite în trei tipuri distincte genetic şi fenotipic: killer, sensibile şi neutre. Celulele killer (K) secretă în mediul în care trăiesc o toxină care omoară celulele sensibile, dar care nu are nici un efect asupra celulei care o produce.

Celulele de drojdie reacţionează activ la modificările presiunii osmotice din mediul extern. În medii hipotonice, cu o concentraţie a substantelor dizolvate mai mică decât concentraţia intracelulară, apa va pătrunde în celulă, care îşi măreşte volumul, având loc un fenomen de turgescenţă. În medii hipertonice, în care concentraţia mediului este superioară celei din celulă, apa difuzează la exterior, iar celula trece în starea de plasmoliză. Există unele specii de drojdii rezistente la medii cu presiuni osmotice mari, cum este cazul drojdiilor osmofile din genurile Zygosaccharomyces, care nu suferă plasmoliza în siropuri de zahăr cu concentraţii de 40-60% şi Debaryomyces, tolerante la concentraţii mari de sare (25%).

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 37

Page 38: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

O celulă de drojdie poate exista într-una din următoarele stări fiziologice: starea fiziologică activă, când are loc creşterea şi multiplicarea; starea de anabioză determinată de reducerea cantităţii de apă liberă din interiorul celulei, când activitatea enzimatică este redusă la minimum dar celula continuă să trăiască şi starea de autoliză, când, în condiţii nefavorabile are loc hidroliza substanţelor proprii sub acţiunea enzimelor, conducând la moartea fiziologică a celulei.

REPRODUCEREA DROJDIILOR

Celulele vegetative de drojdie se reproduc în mod obişnuit, în condiţii optime de viaţă, prin înmugurire, avậnd loc cicluri celulare succesive. Acest tip de înmulţire corespunde diviziunii asexuate, prin mitoză, cậnd din celula mamă se formează o nouă celulă, identică din punct de vedere genetic. Cu toate acestea, majoritatea speciilor sunt caracterizate de fenomenul de sexualitate, avậnd un ciclu de viaţă mai complex, în cadrul căruia se succed cicluri mitotice şi meiotice de diviziune.

Ciclul de viaţă al drojdiilor, în general, poate fi secvenţializat în două faze, vegetativă şi reproducătoare. Faza vegetativă este reprezentată de celule haploide sau diploide care se multiplică prin cicluri mitotice succesive, culturile parcurgậnd stadiul de creştere exponenţială şi cel staţionar. Faza reproducătoare constă în conjugarea celulelor vegetative haploide (spori) de tipuri de împerechere diferite, diviziunea reducţională şi formarea sporilor.

REPRODUCEREA ASEXUATĂ

Reproducerea asexuată a drojdiilor este o formă de multiplicare întâlnită la toate speciile în condiţii favorabile de viaţă. Drojdiile se pot reproduce asexuat (pe cale vegetativă) în două moduri: prin procesul de înmugurire şi prin sciziune (genurile Schizosaccharomyces şi Saccharomycopsis). Diviziunea prin sciziune se realizează printr-un proces de clivare uni- sau bidirecţională. Debutul diviziunii este marcat de alungirea celulei: într-un anumit moment al ciclului celular, la cei doi poli opuşi ai celulei apare câte un sept care progresează treptat până ajunge să se întâlnească, ceea ce determină împărţirea celulei mamă în cele două celule fiice egale, cu câte un nucleu fiecare.

REPRODUCEREA DROJDIILOR PRIN ÎNMUGURIRE

Înmugurirea reprezintă modalitatea caracteristică de multiplicare asexuată a drojdiilor şi constă în formarea unui mugure reprezentậnd celula fiică, ce apare ca o protuberanţă pe suprafaţa celulei mame. În funcţie de specie, mugurii se pot forma polar (la unul din polii celulei), bipolar sau multilateral.

Înmugurirea drojdiilor are loc în condiţii optime de viaţă, în medii de cultură aerate corespunzător, cu o concentraţie de glucide simple cuprinsă între 2-5%, prezenţa unei surse de azot asimilabil, a sărurilor minerale şi a factorilor de creştere, la un pH optim în domeniul acid (4,5-5,5) şi la valori de temperatură de 25-32oC.

Reproducerea prin înmugurire este larg întậlnită în procesele de obţinere a biomasei de drojdie, la fabricarea drojdiei comprimate, a drojdiei

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 38

Page 39: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

furajere, pentru extragerea din biomasă a unor compuşi cu valoare industrială sau farmaceutică (vitamine, enzime). De asemenea, înmugurirea are loc şi la obţinerea culturilor starter pentru bere, vin sau spirt de fermentaţie.

În condiţii optime de dezvoltare, celula de drojdie creşte în dimensiuni, în urma măririi coordonate a constituenţilor celulari, pậnă la un moment în care suprafaţa învelişului celular nu mai poate asigura schimbul de substanţe cu mediul extern pentru întreg volumul celulei, deoarece suprafaţa s-a mărit cu o raţie pătratică iar volumul cu o raţie cubică. În acest stadiu se declanşează procesul de înmugurire, iniţiat de un semnal chimic emis de la nivelul RE. Într-o anumită regiune a celulei peretele se înmoaie, devine mai lax şi este împins în afară de citoplasmă, formậndu-se o mică evaginare, numită mugure. Mugurele, la început cu aspect de sferă minusculă, creşte în dimensiuni o dată cu progresul diviziunii celulare, iar nucleul se deplasează către mugure. Între mugure şi celula mamă se formează un canal numit diverticulum prin care se transferă în celula nou formată, material nuclear şi citoplasmatic. Cậnd aproximativ jumătate din nucleu a trecut în mugure, are loc o strangulare şi rezultă doi nuclei fii, unul pentru celula mamă şi unul pentru mugure. Peretele inelar format cu un conţinut ridicat în chitină, se dezvoltă centripet, pậnă cậnd are loc obturarea.

Celulele fiice rezultate prin înmugurire pot rămậne ataşate de celula-mamă sau se desprind, iar la locul de contact rămậne o cicatrice convexă la celula mamă şi concavă la fiică. După numărul cicatricelor mugurale se poate determina vậrsta celulelor dintr-o populaţie de drojdii. Acest număr are de obicei valori maxime de 40-50. Dacă celulele nou formate rămận ataşate de celula mamă, se formează asociaţii de celule, numite pseudomicelii, în timp ce se formează în continuare muguri adiţionali. Aceste formaţiuni sunt întậlnite la drojdiile fermentative şi oxidative formatoare de voal.

Ciclul de viaţă al celulei de drojdie, considerat din momentul apariţiei acesteia şi pậnă la prima diviziune, adică durata de viaţă dintre două diviziuni succesive, constă din doua faze majore: interfaza şi mitoza.

Creşterea celulară are loc în interfază, deci în etapa ciclului celular dintre două mitoze. Interfaza este compusă din trei etape: G1, S şi G2. Perioada G1 (engl. Gap 1 period), este etapa în care are loc sinteza activă de ARN, ribozomi şi alţi constituenţi citoplasmatici necesari unei creşteri considerabile în dimensiuni a celulei. Această etapă se mai numeşte şi perioada presintetică a ADN şi durata ei variază în funcţie de specie, fiind mai scurtă la drojdiile cu rată mare de creştere.

Următoarea etapă, S, (engl. Synthesis period), este caracterizată prin replicarea ADN şi, deci, dublarea cantităţii acestuia şi deci şi a numărului de cromozomi. Replicarea ADN se face după modelul semiconservativ, în care ADN nou format conţine cậte o catenă veche şi una nouă. În paralel cu acest proces are loc şi sinteza de proteine histonice. Această perioadă corespunde cu debutul emergenţei mugurale.

În perioada G2 (perioada postsintetică) au loc o serie de evenimente biochimice şi fiziologice prin care celula se pregăteşte pentru mitoză. (fig ) În această etapă microtubulii citoplasmatici devin mai abundenţi şi sunt implicaţi în translocarea organitelor şi a unei părţi a nucleului în mugure.

Durata totală a ciclului celular al speciilor de drojdii poate varia considerabil, de obicei datorită perioadei G1.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 39

Page 40: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Cea de a doua fază majoră a ciclului celular, mitoza (M), constă dintr-o succesiune de evenimente care au ca rezultat final distribuirea în mod egal a materialului genetic format în perioada S între cei doi nuclei, astfel încật fiecare să primească un set complet de gene. În mitoză, numărul iniţial de cromozomi din nucleu se pastrează şi la celula nou formată.

Mitoza se desfaşoară în mai multe etape:1. Profaza - este etapa în care cromozomii se spiralizează şi se

îngroaşă, cei doi centrioli (sau SPB) migrează la polii celulei, începe să se formeze fusul de diviziune care este complet la sfậrşitul acestei faze. Tot acum se dezorganizează membrana nucleară, iar nucleolul dispare. În profază, fiecare cromozom este alcătuit din două cromatide unite între ele prin centromer. Cromatidele sunt formate din cậte două catene polinucleotidice, din care una nou sintetizată în etapa S. La sfậrşitul profazei, setul de cromozomi începe să se deplaseze spre zona ecuatorială a fusului de diviziune.

2. Metafaza - este etapa în care cromozomii dublu cromatidici sunt plasaţi în zona ecuatorială, fiind legaţi prin centromeri de microtubulii fusului de diviziune.

3. Anafaza - în anafaza timpurie, cromozomii se decuplează la nivelul centromerilor şi încep să migreze spre polii opuşi ai fusului de diviziune. La sfậrşitul anafazei, cele două seturi de cromozomi sunt situate în imediata apropiere a polilor şi începe procesul de citochineză (divizarea citosolului celulei parentale).

4. Telofaza - este etapa finală în care se formează noul înveliş al celor două nuclee, cromozomii devin mai lungi, mai subţiri şi mai puţin distincţi. Apare din nou nucleolul, centriolii se replică, astfel încật fiecare celulă nou formată să aibă un număr de 2. Are loc perfectarea citochinezei şi separarea celulelor.

Fig.20 MitozaPROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 40

Page 41: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Reproducerea drojdiilor prin sporulare

Acest tip de reproducere, întậlnit numai la drojdiile sporogene, are la bază procesul de meioză, prin care numărul de cromozomi ai celulei parentale este redus la jumătate. De aceea, meioza se mai numeşte şi diviziune reducţională. Celulele nou formate vor conţine un singur set de cromozomi (celule hapliode), spre deosebire de celulele rezultate prin mitoză, care conţin două seturi de cromozomi (celule diploide). Reproducerea sexuată are loc printr-un proces de conjugare a două celule sexuale numite gameţi. De exemplu, la drojdiile din genul Saccharomyces , în zona de adiacenţă a două celule alipite se produce o dezagregare a pereţilor celulari, formậndu-se, prin unirea celor două celule, o singură celulă mai mare, numită zigot. Acesta se poate multiplica în continuare prin înmugurire sau se poate transforma într-o ască de obicei cu 4 ascospori, printr-un proces de meioză.

Meioza este un proces complex şi presupune două etape principale. Prima etapă constă din profaza I, metafaza I, anafaza I, telofaza I şi diferă marcant de diviziunea mitotică, deoarece are ca rezultat final reducerea la jumătate a numărului de cromozomi. Acest fenomen este posibil deoarece, în timpul profazei I, cromozomii omologi formează perechi cu câte patru cromatide, care stau alăturate, printr-un proces de sinapsă. În timpul anafazei I, aceşti cromozomi nu se despart la nivelul centromerilor şi migrează la polii opuşi ai fusului de diviziune. În telofaza I se formează astfel doi nuclei haploizi, conţinậnd fiecare jumătate din numărul iniţial de cromozomi, adică n.

Etapa a doua are loc după o perioadă de interkineză, în care nu are loc replicare de material genetic. Această perioadă este urmată de profaza II, metafaza II, anafaza II (în care cromatidele surori se separă pentru a forma un număr haploid de cromozomi monocromatidici), telofaza II. În finalul acestui proces rezultă deci, dintr-o celulă diploidă, 4 celule haploide. Urmează apoi perioada de interfază.

Prin procesul de sporulare, în celulele drojdiilor ascogene se formează ascosporii, al căror număr şi caractere morfologice sunt dependente de specie. Ascosporii sunt rezistenţi la uscăciune, dar la fel de termorezistenţi cu celula vegetativă. Sporularea este iniţiată după circa 10 ore de expunere a celulei de drojdie pe mediu de sporulare (bloc de ghips sau medii inductive) şi este mai intensă după 24-48 ore. Celula formatoare de spori se poate rupe sau solubiliza prin autoliză, eliberậnd ascosporii. Aceştia, în condiţii favorabile germinează dậnd naştere unor clone de celule haploide. Ascosporii pot fi de tip “a” sau “”, în funcţie de natura feromonilor specifici. Celulele haploide ajunse la maturitate fiziologică pot să fuzioneze printr-un proces de conjugare, formậnd celule diploide. Dacă are loc conjugarea între celule de acelasi tip “a” sau “”, celulele diploide a/a sau / sunt viabile, dar urmează calea reproducerii asexuate. Conjugarea între celule diferite de tip a/ conduce la formarea de celule diploide normale de tip a/, care se pot reproduce atât sexuat cât şi asexuat.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 41

Page 42: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

CLASIFICAREA GENERALĂ A DROJDIILOR

Clasificarea drojdiilor are la bază 4 grupuri principale de criterii : 1) caractere morfologice, 2) caractere culturale, 3) modalităţi de reproducere (capacitatea de sporogeneză) şi 4) caractere fiziologice. Caracterele morfologice şi cele de reproducere au servit la gruparea drojdiilor în unităţi taxonomice mai mari, în timp ce însişirile fiziologice diferenţiază taxonii mai mici. Clasificarea drojdilor la nivel de gen şi specie se face în urma efectuării unor teste de laborator, dintre care cele mai importante sunt: examenul microscopic privind forma celulei, formarea sau nu de pseudomicelui sau miceliu adevărat ; caracterele de cultură pe medii solide sau în medii lichide ; modul de reproducere vegetativă ; capacitatea de a forma ascospori ; capacitatea de a fermenta anumite zaharuri (glucoză, galactoză, zaharoză, maltoză, lactoză, rafinoză) ; examenul prin tehnici auxanografice. În plus faţă de aceste prime teste, mai pot fi efectuate o serie de examene suplimentare care se referă la capacitatea drojdiilor de a fermenta o serie de alte zaharuri mai puţin importante, de a asimila alte surse de carbon ca hidrocarburile, alcoolii, acizii etc., de a se dezvolta la presiuni osmotice ridicate, de a produce urează, pigmenţi, esteri, anumite enzime etc. De asemenea se mai poate determina conţinutul de guanină + citozină din ADN, prezenţa coenzimei Q, se pot efectua diferite analize la nivel molecular, analize serologice.

În 1952, Lodder şi Kreger van Rij clasifică drojdiile în 38 de genuri şi 349 de specii, iar în 1984, Kreger van Rij realiyeayă o clasificare mai cuprinyătoare, care împarte levurile în 60 de genuri şi 500 de specii.

Drojdiile sunt clasificate în prezent în trei grupe : drojdii ascosporogene (formatoare de ascospori), drojdii bazidiosporogene (producătoare de bazidiospori) şi drojdii imperfecte (care nu formează nici ascospori, nici bazidiospori).

Tabelul 4

Diviziuneclasa / ordin

Familie / subfamilie Gen Specii importante

Ascomycotina/

Hemiascomycetes

Saccharomycetaceae

Schizosaccharomycetoidae

Schizosaccharomyces

Schiz. pombeSchiz.

acidovoraxSaccharomycetoidae Debaryomyces D. hansenii

Hansenula H. anomala

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 42

Page 43: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Kluyveromyces K. lactisK. fragilis

Pichia P. membranefacie

nsP. fermentans

Saccharomyces S. cerevisiaeS.

carlsbergensisS. bayanus

Saccharomycopsis

S. fibuligera

Torulaspora T. delbruekiZigosaccharomyc

esZ. rouxii

Nadsonioideae Hanseniaspora H. apiculataSaccharomycode

sS. ludwigii

Lipomycetoideae LipomycesBasidiomycot

inaUstilaginales

Filobasidiaceae Fillobasidiella

Deuteromycotina

Cryptococcaceae Brettanomyces B. intermedius

Candida C. utilisC. tropicalis

C. mycodermaC. robusta

Cryptococcus C. neoformansKloeckera K. apiculata

K. magnaPhaffia P. rhodosima

Rhodotorula R. rubraR. glutinis

Trichosporon T. cutaneumSporobolomycetace

aeSporobolomyces Sp. roseus

Genul Saccharomyces cuprinde un număr de 45 specii de drojdii fermentative, care se reproduc asexuat prin înmugurire şi sexuat prin

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 43

Page 44: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

formare de 1 – 4 ascospori. Drojdiile aparţinând acestui gen sunt cele mai des utilizate în diferite domenii, în special ale industriei alimentare.

Saccharomyces cerevisiae este folosită la fabricarea drojdiei de panificaţie, a alcoolului de fermentaţie, la obţinerea de biomasă proteică, vitamine, enzime, interferon (din tulpini modificate genetic). Celulele de S. cerevisiae au formă ovală, cu diametrul mare de 4-14 m, diametrul mic de 3-7 m şi pot fermenta glucoza, fructoza, galactoza, maltoza şi 1/3 rafinoza.

Fig.21 Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus (S. vini) este întâlnită în procesul de fermentare a mustului de struguri în proporţie de până la 80% din totalul microflorei de drojdii. Această specie fermentează glucoza, fructoza, galactoza, zaharoza, maltoza şi 1/3 rafinoza. Este utilizată la obţinerea culturilor starter pentru vinificaţie.

Fig.22 Sacch. Cerevisiae Fig.23 Sacch. ellipsoideus

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 44

Page 45: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Saccharomyces carlsbergensis (S. uvarum) se utilizează în industria de fabricare a berii, iar din drojdia reziduală rezultată dupa fermentare se pot obţine extracte şi substanţe de aromă. Are o temperatura optimă de dezvoltare de 30oC, dar poate produce fermentaţia alcoolică si la temperaturi de 3-12oC. Spre deosebire de S. cerevisiae fermentează complet rafinoza şi formează o spumă stabilă.

Fig. 24

Saccharomyces bayanus este folosită sub formă de culturi pure la fabricarea şampaniei, a vinurilor spumante şi a unor vinuri speciale (tip Xeres şi Jura).

Fig.25 Saccharomyces bayanus

Genul Candida cuprinde 81 de specii, fiind un gen cu o mare heterogenitate. Cuprinde specii care se reproduc numai asexuat, prin înmugurire, putând forma pseudomiceliu şi chiar miceliu adevărat. Din acest gen fac parte:

Candida utilis, C. robusta, C. tropicalis, C. lypolitica sunt utilizate la obţinerea de biomasă proteică folosită în furajare, în urma cultivării pe medii conţinând subproduse sau deşeuri ale industriei agroalimentare, a lemnului şi celulozei.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 45

Page 46: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Fig.26 Candida utilis Fig.27 Candida tropicalis

Candida krusei face parte din microbiota implicată în procesul de fermentare a boabelor de cafea şi cacao.

Fig.28 Candida krusei

Candida kefyri se foloseşte la obţinerea chefirului.

Fig.29 Candida kefyri

Genul Brettanomyces cuprinde drojdii anascogene, de formă adesea ovală, care se reproduc prin înmugurire, cu creştere lentă şi capacitate de a forma miceliu neseptat. În aerobioză pot fermenta glucoza cu producere de acid acetic. Sunt drojdii implicate în alterarea berii şi a vinului, a altor băuturi alcoolice şi nealcoolice datorită producerii de esteri şi substanţe cu gust amar. Când se dezvoltă în vinurile vechi, aceste drojdii pot degrada glicerolul şi în prezenţa compuşilor cu azot eliberaţi prin autoliza altor celule se poate sintetiza acetamida, care determină deprecierea calităţii şi apariţia iyului de şoarece.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 46

Page 47: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Fig.30 Brettanomyces bruxellensis (WLP650)

pe MYPG agar

Genul Debaryomyces cuprinde drojdii ascosporogene, cu înmugurire multipolară, care pot produce pseudomiceliu. Conjugarea are loc între celula mamă şi mugure, iar ascosporii formaţi sunt rotunzi sau ovali, rugoşi sau cu creste. D. hansenii este halotolerantă şi se poate dezvolta în medii cu 24% NaCl. Speciile acestui gen se dezvoltă în saramurile cu carne şi produsele din carne sărate. Peliculele vâscoase care se dezvoltă cu timpul pe slănină, cârnaţi, şuncă şi carne sărată conţin un număr mare de astfel de drojdii.

Fig.31 Debaryomyces hansenii

Genul Hanseniaspora este reprezentat de drojdii cu proprietăţi fermentative reduse, cu formă apiculată şi înmulţire bipolară, formând rareori pseudohife. Aceste drojdii se întâlnesc în microbiota citricelor şi a smochinelor şi intervin în fermentarea naturală a boabelor de cacao. Hanseniaspora apiculata este întâlnită în microbiota mustului de struguri, până la concentraţii de alcool de 5-7%. Poate produce alterări ale vinului prin formare de acizi volatili şi esteri care conferă acestuia un gust amar nespecific.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 47

Page 48: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Fig.32 Hanseniaspora uvarumGenul Kluyveromyces include drojdii ascosporogene, cu ascospori

reniformi, rotunzi sau ovali, 1- 16 într-o ască. K. marxianus sintetizează lactaza, fermentează lactoza şi produce alterări ale brânzeturilor.

Fig.33Kluyveromyces

Drojdiile din genul Rhodotorula sunt drojdii oxidative, anascogene, formatoare uneori de miceliu, conţinând pigmenţi carotenoidici care conferă coloniilor culoarea roşu-cărămiziu sau galben. R. glutinis şi R. mucilaginosa dau alterări ale untului, cărnii de pui, creveţilor, peştelui. Laptele acru şi smântâna prezintă uneori pete roşii la suprafaţă, datorită dezvoltării acestor specii de drojdii aerobe, tolerante de acid lactic, capabile să se dezvolte la temperaturi destul de scăzute, de 5 -10oC. Unele drojdii pot produce alterări ale fructelor.

Fig.34 Rhodotorula mucilaginosaGenul Saccharomycopsis include drojdii ascosporogene ce pot forma

miceliu adevărat (artrospori). S. fibuligera poate fi utilizată pentru producerea de amiloglucozidază sau pentru obţinerea de biomasă furajeră.

Fig.35 S. fibuligera

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 48

Page 49: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Genul Schizosaccharomyces cuprinde specii de drojdie care se reproduc prin sciziune, produc 4 – 8 ascospori per ască. Au formă cilindrică sau ovală. Dintre acestea, S. pombe este xerofită, rezistă la conservanţi, producând alterarea siropurilor de zahăr. Este utilizată pentru obţinerea romului şi a băuturii numită arak.

Fig.36S. pombe

Genul Zygosaccharomyces cuprinde drojdii haploide, xerotolerante. Sunt drojdii osmofile, care tolerează concentraţii mari de zahăr şi se multiplică în medii cu presiune osmotică ridicată. Unele produc invertază (Z. rosei) şi sunt drojdii semiosmofile, altele sunt osmofile propriu-zise, lipsite de invertază (Z. mellis, Z. rouxii). Aceste drojdii se pot dezvolta în medii cu activitatea apei de 0,62, determinând fermentarea mierii, a siropurilor concentrate de zahăr cu formare de alcool etilic, acid acetic, CO2.

Fig.37 Z. rouxii

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 49

Page 50: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

MUCEGAIURI

Mucegaiurile sau fungii filamentoşi sunt încadraţi în regnul Fungi (din limba latină, fungus, ciupercă), alături de drojdii. Mucegaiurile sunt microorganisme eucariote, formatoare de spori, cu nutriţie de tip absorbtiv, care se reproduc sexuat şi asexuat. Disciplina ştiinţifică legată de studiul fungilor poartă numele de micologie (din limba greacă, mykes, ciupercă, logos, ştiinţă).

RĂSPÂNDIREA MUCEGAIURILOR

Mucegaiurile sunt organisme în special terestre, puţine fiind întậlnite în ape. Majoritatea acestor microorganisme sunt saprofite, însă unele dintre ele sunt patogene şi infectează plante şi animale. Se pot întậlni în asociaţie cu alte organisme, de exemplu în micorize (asociaţii cu rădăcinile plantelor), sau în licheni (asociaţii dintre fungi şi alge sau cianobacterii).

Mucegaiurile sunt răspậndite în toate mediile de viaţă, datorită capacitaţii lor deosebite de adaptare. Celula mucegaiurilor poate sintetiza o serie de enzime care le asigură acestora echipamentul necesar metabolizării celor mai diverse substraturi. Astfel, aceste microorganisme puţin pretenţioase la condiţiile de mediu, pot degrada materialele organice complexe pậnă la compuşi organici simpli şi molecule anorganice. În acest mod, carbonul, azotul, fosforul şi alţi constituenţi principali ai materiei moarte pot fi utilizati de alte organisme, asigurậndu-se, în combinaţie cu alte microorganisme cum sunt bacteriile, ciclurile biogeochimice ale

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 50

Page 51: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

elementelor în natură. Aceste mucegaiuri sunt saprofite, asigurậndu-şi substratul nutritiv din materia organică moartă.

Solul reprezintă un habitat în care mucegaiurile sunt răspậndite în special în straturile superficiale, acolo unde există materie organică în descompunere şi condiţiile necesare de aerobioză. Se apreciază că numărul unităţilor fungice per gram de sol variază între 20000 şi 1000000, mucegaiurile fiind răspândite în special în primii 10 cm de la suprafaţa solului. Folosindu-se de sistemul complex enzimatic pe care îl au, în special de enzimele hidrolitice cu acţiune depolimerizantă asupra materialelor vegetale (amidon, celuloză, hemiceluloză, lignină, substanţe pectice), mucegaiurile au rolul de a descompune resturile organice din sol. Acest proces, numit biodegradare, este indispensabil asigurării ciclurilor biogeochimice în natură. Mucegaiurile sunt considerate agenţi de putrezire. De asemenea, mucegaiurile din sol participă la formarea structurii solului prin efectul de imobilizare mecanică şi au rol în formarea humusului. Din sol, prin intermediul factorilor fizici, climatici şi biologici, sporii de mucegaiuri pot ajunge în alte medii de viaţă, unde se pot menţine sub această formă pậnă întậlnesc condiţii optime de germinare.

În ape, dezvoltarea mucegaiurilor este dependentă de conţinutul de substanţe organice şi de concentraţia de oxigen. De aceea, acest mediu de viaţă este adesea ocazional pentru mucegaiuri, prin apă realizandu-se cel mai adesea răspândirea sporilor.

Sporii sau hifele de mucegaiuri pot ajunge în aer, putând fi purtaţi de curenţi la distanţe mari, depunându-se apoi pe suprafaţa obiectelor.

Mucegaiurile pot parazita unele organisme vii (plante, animale, om), producând boli. Fungii fitopatogeni reprezintă principala cauză a bolilor plantelor, determinând pagube importante în agricultură. Se cunosc mai mult de 5000 specii de mucegaiuri care atacă plantele de cultură şi de gradină, precum şi alte plante sălbatice. Mucegaiurile se întâlnesc pe suprafaţa frunzelor, fructelor, rădăcinilor plantelor, în ţesuturile cărora pot pătrunde datorită hifelor, invadând organele respective. Mucegaiurile care produc boli ale plantelor sunt resposabile pentru aproximativ 70% din totalul îmbolnăvirilor întâlnite la cereale, fructe şi legume. Dintre aceste boli, cele mai răspândite sunt mălura, rugina, tăciunele plantelor cerealiere, atacul fructelor şi legumelor atât în timpul creşterii şi maturizării cât şi în perioada de păstrare, producând putrezirea umedă sau uscată a ţesuturilor.

La animale mucegaiurile produc un număr mai redus de îmbolnăviri, de obicei dermatomicoze. Un număr mic de fungi poate produce îmbolnăviri interne dacă sunt inhalaţi sporii (pe cale respiratorie), dezvoltậndu-se sub formă de celule de drojdie (fungi dimorfici), care se dispersează mai uşor prin fluidele de circulaţie ale corpului. Un astfel de mucegai patogen pentru om este Aspergillus fumigatus care produce boala numită aspergillom pulmonar, care afectează în principal canalul auditiv şi plămânii.

IMPORTANŢA MUCEGAIURILOR

Prin procese de biosinteză, cu ajutorul mucegaiurilor se obţin substanţe utile atât în domeniul industriei alimentare cât şi pentru industria chimico-farmaceutică sau pentru furajarea animalelor.

Enzimele cele mai diverse, în special hidrolaze sunt produse în medii de cultură ieftine conţinând deşeuri şi subproduse ale industriei

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 51

Page 52: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

agroalimentare: amilaze şi glucoamilaze din tulpini de Aspergillus oryzae şi A. niger; enzime celulozolitice din Trichoderma viridae; enzime pectolitice din A. niger; proteaze din A. niger şi A. oryzae; cheag microbian (substitut al reninei) din tulpini de Mucor miehei şi M. pussilus, lipaze din Penicillium şi Aspergillus etc. De asemenea, unii acizi organici de importanţă majoră pentru acest domeniu, cum sunt acidul citric, gluconic, fumaric, malic, sunt biosintetizaţi în special de tulpini de Aspergillus cultivate în suprafaţă sau submers. Unii pigmenţi alimentari de origine microbiană sunt produşi pe cale biotehnologică din mucegaiuri: pigmenţii carotenoidici din tulpini de Phycomyces, orezul roşu fermentat din tulpini de Monascus purpureus.

Prin cultivarea unor mucegaiuri poate fi obţinută o biomasă proteică, uşor de separat din mediul de cultură şi utilizată în hrana animalelor. În acest scop se folosesc tulpini de Fusarium graminearum sau tulpini de bazidiomicete cum sunt cele de Pleurotus ostretus (buretele de fag) şi Polyporus squamosus (buretele de nuc), ca adaos în unele alimente, datorită gustului şi aromei deosebite.

Culturile fungice selecţionate sunt utilizate la fabricarea unor brânzeturi speciale, cum este brânza Camembert cu pastă moale (însămânţată cu o cultură de Penicillium camemberti) sau branza Roquefort cu pastă albastră (cu culturi de Penicillium roqueforti), cu aromă şi gust deosebite. De asemenea, unele salamuri crude maturate se obţin folosind culturi starter de Penicillium nalgiovensis, care asigură o uscare uniformă a produsului şi contribuie la formarea compuşilor de gust şi aromă specifice, datorate activităţii enzimelor lipolitice şi proteolitice.

Unele mucegaiuri din sunt utilizate pentru biosinteza de antibiotice - peniciline, griseofulvine - cu fungi din genul Penicillium, cefalosporine - cu tulpini de Cephalosporium etc. Mai multe genuri de mucegaiuri au fost şi sunt utilizate în mod tradiţional la prepararea unor mâncăruri specifice sau băuturi, în special din soia şi orez, în ţări din Orient (Aspergillus oryzae, Monascus, Rhizopus, Mucor).

Peste 500 de specii de fungi sunt entomopatogeni şi infectează insectele şi acarienii în natură. Studiind infecţia produsă de Beauveria bassiana (muscardina albă a viermilor de mătase) s-a sugerat posibilitatea utilizării fungilor în combaterea dăunătorilor. Numărul speciilor utilizate pentru biocontrolul dăunătorilor este limitat la B. bassiana pentru gândacul de Colorado, Verticillium lecanii pentru afide, Hirsutella thompsonii pentru acarieni.

În funcţie de planta gazdă, un număr important de fungi au putut fi utilizaţi ca microerbicide, ca alternativă la tehnologiile convenţionale de combatere a buruienilor. Astfel de mucegaiuri sunt unele specii de Alternaria, Puccinia, Phytophtora. Tehnicile de inginerie genetică (fuziunea de protoplaşti, tehnologia ADN recombinant) au permis obţinerea de tulpini cu eficienţă maximă prin combinarea a două specii fungice patogene pentru plantele nedorite.

Mucegaiurile pot juca însă şi un rol negativ în procesele din industria alimentară, producând degradarea unor alimente, din cele mai diferite categorii. Mucegăirea materiilor prime, semifabricatelor şi a alimentelor determină modificarea calităţilor senzoriale şi pierderea valorii alimentare a acestora, făcându-le improprii pentru consum. În plus, unele specii de mucegaiuri pot produce, în anumite condiţii, micotoxine deosebit de periculoase pentru om şi animale. Micotoxinele au o o toxicitate ridicată, iar

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 52

Page 53: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

majoritatea lor acţionează prin inhibarea acţiunii enzimelor implicate în sinteza de proteine, putậnd produce modificări în structura acizilor nucleici. Efectul micotoxinelor se manifestă printr-o înmulţire anarhică a celulelor, cu apariţia tumorilor maligne. Astfel de toxine sunt produse de Aspergillus flavus (aflatoxine), Penicillium (patulina, citrinina), Fusarium (tricothecene), Claviceps purpurea (ergotoxina, ergotinina) etc. Concentraţia maximă admisă a micotoxinelor în produselor alimentare este foarte scăzută, fiind de 5-30 μg/kg produs.

CARACTERE MORFOLOGICE ALE MUCEGAIURILOR

Corpul mucegaiurilor este constituit dintr-un tal (o masă vegetativă neregulata în care nu se diferenţiază organe, ca în cazul plantelor), format prin creşterea împreună a numeroase filamente lungi şi subţiri numite hife, mai mult sau mai puţin alungite, ramificate, al căror ansamblu este cunoscut sub numele de miceliu, ce poate atinge chiar câţiva metri lungime. Aceste filamente sunt în realitate veritabile tuburi, rezistente şi protectoare, alcătuite în principal din chitină.

Talul mucegaiurilor poate fi alcătuit fie din mai multe celule alungite, unite cap la cap, în cazul mucegaiurilor septate (necoenocitice), fie dintr-o celulă unică, mult alungită şi ramificată, sub forma unui tub continuu nedivizat prin septuri, în cazul mucegaiurilor neseptate (coenocitice).

Organizarea coenocitica se întậlneşte la mucegaiurile inferioare (ex Phycomicetes), în ale căror hife se află numeroşi nuclei într-o masă continuă de citoplasmă comună, mobilă. Septurile lipsesc complet sau apar numai în cazul hifelor bătrâne, la care delimitează elementele reproducătoare sau separă părţile moarte sau lezate ale hifei.

Organizarea septată este caracteristică mucegaiurilor mai evoluate (Ascomycetes, Basidiomycetes, Fungi imperfecti). Septurile separă celule foarte diferite ca lungime şi lăţime, în care numărul nucleilor poate varia, dar este relativ constant pentru o anumită specie sau pentru specii înrudite. În acest caz, aspectul de celule separate nu este decât aparent, deoarece celulele comunică în realitate printr-unul sau mai mulţi pori, care lasă citoplasma multinucleată să circule liber.

În dezvoltarea mucegaiurilor se recunosc două faze:1. faza vegetativă, reprezentată în majoritatea cazurilor dintr-un

sistem hifal sau micelian în care diferenţele structurale sau funcţionale sunt absente sau minime

2. faza reproducatoare, caracterizată prin formarea unor elemente de reproducere asexuată sau sexuată, adesea cu un înalt grad de diferenţiere şi variind ca dimensiuni şi ca durabilitate.

Morfologia hifelor variază foarte mult, dar, la cele mai multe mucegaiuri, miceliul vegetativ este diferenţiat în două porţiuni:1. sistemul rizoidal alcătuit din hife fine, bogat ramificate şi foarte efilate

spre extremităţi, complet pătrunse în substrat; sistemul rizoidal asigură fixarea de substrat a miceliului precum şi absorbţia apei şi a substanţelor nutritive;

2. porţiunea aeriană alcătuită din hife lungi, puţin ramificate şi mai rezistente; miceliul aerian poartă pe el hifele fertile pe care se formează organele de reproducere.

Când un spor ajunge pe suprafaţa unui mediu favorabil pentru creştere, cu o cantitate suficientă de apă, are loc germinarea celulei sporale şi formarea hifelor. Hifele continuă să crească apical şi la un anumit moment

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 53

Page 54: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

se ramifică, formand miceliul. Hifele se extind pe suprafaţa mediului, se diversifică formând o colonie de mucegai. Acelaşi fenomen are loc şi în cazul în care, pe suprafaţa mediului de cultură ajunge un fragment de miceliu.

După un anumit interval de timp, de obicei de câteva zile, pe suprafaţa mediului de cultură apar colonii vizibile, bine diferenţiate, care continuă să se extindă. În cazul mucegaiurilor neseptate coloniile se dezvoltă rapid, sunt extinse, cu tendinţa de a ocupa tot spaţiul disponibil. Spre deosebire de acestea, mucegaiurile septate necesită un timp mai îndelungat pentru sinteza pereţilor celulari şi, de aceea, viteza de creştere a coloniilor lor este mai redusă.

Coloniile de mucegai pot avea diferite forme: rotunde, plate, netede, bombate, umbonate, cu circumvoluţiuni, restrânse, răspândite în tot mediul etc. Culoarea coloniilor poate fi albă, bej, brună, verde, galbenă, portocalie, roşie, neagră, cu diferite nuanţe în funcţie de gen şi specie. De obicei culoarea coloniilor se modifică în timp, colonia putậnd avea margine albă sau nu. Pigmentaţia miceliului aerian sau a celui de pe substrat poate fi de asemenea un caracter specific, în funcţie de tulpină. Aspectul coloniilor este un alt caracter specific, acestea putând fi pufos, lânos, păros, catifelat, pâslos, grăunţos, aspect de vată etc. Uneori coloniile de mucegai pot elabora un miros caracteristic (de exemplu unele specii de Penicillium au miros plăcut, neplăcut, pătrunzător, nedefinit), pot produce picături colorate sau incolore de exsudat sau formaţiuni vizibile macroscopic, cum sunt scleroţii, peritecii şi altele.

În medii de cultură lichide neagitate, la suprafaţa acestora mucegaiurile formează o peliculă numită dermă, care se dezvoltă şi se cutează cu timpul, dezvoltând hife reproducătoare. Pe partea exterioară a dermei se formează sporii, care conferă culturii culoarea specifică. În mediile lichide prevăzute cu agitare, ca rezultat al aerării şi agitării, mucegaiurile se dezvoltă în toata masa de lichid, formând sfere vizibile, în general de cativa milimetri in diametru, rezultate prin cresterea submersa a hifelor.

Unii fungi, în special cei care cauzează boli la om şi animale, sunt dimorfici, adică pot exista sub două forme. Fungii dimorfici se pot transforma din forma de drojdie (Y - yeast) sub care există în corpul animalelor în forma miceliană sau de mucegai (M - mold), sub care există în mediul extern, ca răspuns la modificarile factorilor externi (nutrienţi, temperatură, concentraţie de CO2, potenţial redox). Aceste forme de fungi se numesc YM.

ULTRASTRUCTURA CELULEI DE MUCEGAI

Celula de mucegai prezintă o structură caracteristică celulelor eucariote, cu unele particularităţi specifice fungilor filamentoşi. (fig )

Peretele celular al mucegaiurilor este mai gros decât al drojdiilor, având în compoziţie şi -glucani, celuloză, chitină şi proteine, compoziţia lui diferind cu specia. La mucegaiurile necoenocitice (septate) celulele sunt separate prin pereţi despărţitori numiţi septuri. Aceste septuri sunt prevăzute cu unul sau mai mulţi pori, prin care circulă organite celulare şi material citoplasmatic. Septurile sunt derivate din partea interioară a peretelui hifal, fiind alcătuite în principal din chitină, glucan şi proteine. Septurile asigură rigiditatea hifei şi permit localizarea unor efecte distructive, restul miceliului având o creştere normală.

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 54

Page 55: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

SeptumMitocondrie

Nucleu

RibozomiVaucolă

Spaţiu periplasmic

Reticul endoplasmatic

Membrană plasmatică

Perete celular

Nucleol

Aparat Golgi

Între peretele celular şi membrana plasmatică există un spaţiu periplasmic. Membrana plasmatică are structura specifică celulelor eucariote, fiind alcătuită după modelul “mozaicului fluid”.

Celula de mucegai poate conţine unul sau mai multi nuclei, cu câte 2-4 cromozomi fiecare. În cazul mucegaiurilor coenocitice, celula uriaşă prezintă numeroşi nuclei diseminati în toată masa citoplasmatică. În timpul vieţii, nucleii pot varia în limite largi ca mărime şi formă şi se pot mişca în cadrul hifelor. În general, regiunea apicală a hifelor este lipsită de nuclei.

Celula mucegaiurilor conţine toate organitele celulare specifice celulei eucariote: mitocondrii, reticul endoplasmic, aparat Golgi, vacuole, ribozomi, lizozomi, peroxizomi, incluziuni.

Mitocondriile mucegaiurilor se caracterizează prin capacitatea lor de a-şi schimba mărimea şi forma, prezentând cel mai activ proces de transformare în regiunea de creştere hifală. În celulele de mucegai, vacuolele sunt detectabile în primul rând în regiunile subapicale ale hifelor. Veziculele Golgi sunt prezente de asemenea în special în regiunea apicală şi oriunde are loc sinteza peretelui celular. Ele conţin enzime litice, enzime de sinteză şi precursori ce intră în compoziţia peretelui celular. La toţi fungii, apexul este ocupat de un număr mare de vezicule, denumite complex vezicular apical, însoţite numai de câţiva ribozomi liberi şi ocazional de RE, celelalte organite celulare fiind absente.

Incluziunile din celula mucegaiurilor pot conţine lipide (în special când mediul de cultură conţine concentraţii ridicate de glucoză sau maltoză sau are un raport C/N ridicat), glicogen, material proteic şi metafosfat. În plus, hifele mai pot conţine sau pot fi încrustate cu cristale, cel mai adesea de oxalaţi de calciu.

Fig. 38

CARACTERE FIZIOLOGICE ALE MUCEGAIURILOR

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 55

Page 56: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Mucegaiurile sunt microorganisme care se dezvoltă bine la întuneric, pe medii umede, dar sunt răspândite oriunde există materie organică este accesibilă. La fel ca multe dintre bacterii, mucegaiurile secretă enzime hidrolitice care degradează substraturile externe, favorizând astfel absorbţia nutrienţilor. Sunt microorganisme chemoorganotrofe şi folosesc materia organică drept sursă de carbon, de electroni şi energie. Ca surse de carbon, mucegaiurile utilizează glucidele, alcoolii, acizii organici şi alti compuşi, iar ca sursă de azot - peptonele şi aminoacizii, sărurile de amoniu şi azotaţii.

Din punct de vedere al necesarului în oxigen, fungii filamentoşi sunt microorganisme de obicei aerobe, cresterea lor având loc în prezenţa oxigenului din aer sau a oxigenului dizolvat în mediul lichid. Un număr limitat de specii sunt microaerofile sau anaerobe şi pot produce mucegăirea internă a ouălor şi untului.

Mucegaiurile cresc bine în atmosferă umedă, dar sunt totuşi puţin pretenţioase la cantitatea de apă liberă prezentă în mediu. Se cunosc specii xerofite de fungi filamentoşi, care se pot dezvolta la valori ale activităţii apei mai mici de 0,75 (Xeromyces bisporus).

Mucegaiurile se pot dezvolta în limite largi de pH, la valori cuprinse între 1,5-9 unităţi. Valoarea optimă a pH-ului este de 5-6, deci în domeniul uşor acid.

Majoritatea speciilor de mucegaiuri sunt mezofile, având temperatura optimă de creştere de 22-32oC, cea minimă de 5-10oC, iar maxima de 30-40oC. Rezistenţa termică a hifelor şi sporilor de mucegai este mică, fiind inactivate de obicei la temperaturi de 80oC.DINAMICA PROCESULUI DE CREŞTERE A MUCEGAIURILOR

Creşterea mucegaiurilor se face în mod caracteristic prin extremitatea liberă a hifelor, fiind un mod de creştere înalt polarizată. Având în vedere că pereţii hifelor sunt aparent rigizi, cu structură complexă, creşterea lor implică fie încorporarea de materiale noi, fie întinderea materialelor existente sau ambele procese, concomitent cu sinteza de citoplasmă nouă. Măsurând cu markeri distanţa dintre diferitele segmente ale hifelor la diferite perioade de timp, în toate cazurile segmentul apical creşte în lungime, celelalte părţi rămânând constante.

La apex, structura peretelui celular pare să fie similară cu cea a hifelor mai bătrâne, dar peretele este totuşi mai subţire (stratul de glucan este mai îngust iar cantitatea de proteine mai mică).

Creşterea poate continua prin extinderea hifelor periferice, atâta timp cât mediul conţine substraturile necesare şi o umiditate corespunzătoare.

În procesul de creştere, materialele parietale noi sunt secretate în cisternele RE, apoi sunt transportate în vezicule la apexul extrem. Veziculele transportă enzime litice, enzime de sinteză şi precursori ai peretelui celular. În zona apicală ele fuzionează cu plasmalema, trec prin ea prin pinocitoză inversă şi îşi descarcă conţinutul în spaţiul paramural. La toţi fungii apexul este ocupat de un mare număr de vezicule, denumite complex vezicular apical, fiind însoţite doar de câţiva ribozomi liberi şi RE.

. În această regiune peretele celular suferă o extensie sub acţiunea enzimelor litice, sunt sintetizate noile componente ale peretelui celular datorită enzimelor de sinteza şi a substanţelor precursor şi are loc creşterea. După alungirea celulei terminale şi biosinteza peretelui celular, începe procesul de formare a septului transversal, având ca rezultat delimitarea a două celule fiice. Celula apicală continuă ciclul de creştere, pe când celula

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 56

Page 57: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

subterminală poate produce o ramificaţie laterală, dotată la rândul ei cu capacitate de creştere apicală şi de diviziune. Pe măsura ce miceliul creşte la periferie, conţinutul citoplasmatic poate să dispară în partea centrală, cea mai veche a coloniei.

Cresterea unui miceliu pornind de la o propagulă fungică (inocul sporifer sau un fragment de hife) parcurge mai multe etape:

1. Faza iniţială de lag, de câteva ore, caracterizată prin procesul de germinare a sporilor sau de regenerare a hifelor lezate, care au servit ca inocul;

2. Faza de creştere liniară (în cazul formării de colonii pe medii solide), corespunzătoare perioadei în care pe suprafaţa mediului apare o colonie circulară bidimensională, care creşte liniar în raport cu timpul. Viteza de creştere este constantă la marginea coloniei. În acest stadiu, creşterea hifală este limitată de cantitatea şi accesibilitatea nutrienţilor din imediata vecinătate, forma circulară a coloniei fiind stabilită în primul rând ca rezultat al competiţiei pentru nutrienţi între hifele adiacente. În medii sărace în substanţe nutritive, miceliul se extinde repede sub forma unei reţele fine de hife, în timp ce pe medii bogate, creşterea este mai lentă iar miceliul format este mai gros;

3. Faza de învechire este determinată de efectul dăunător al produşilor de metabolism produşi de mucegai, precum şi de limitarea difuziei nutrienţilor în miceliu. Încetinirea ritmului de creştere este mai accentuată pe medii bogate în substanţe nutritive şi la temperaturi optime şi supraoptimale.

În medii de cultură lichide, cu aerare şi agitare, creşterea mucegaiurilor este exponenţială, atât timp cât se asigură condiţiile optime de creştere.

Fiecare mucegai are o caracteristică funcţională a creşterii hifale libere exprimată prin frecvenţa ramificaţiilor, proporţională cu rata liniară a extensiei hifelor, definită ca unitate hifală de creştere (engl. HGU). Această mărime poate fi calculată ca fiind raportul dintre lungimea totală a hifelor şi numărul apexurilor şi pare a fi o constantă şi caracteristică pentru fiecare tulpină la o temperatură dată.

Pentru determinarea numărului de mucegaiuri din produsele alimentare se poate utiliza un mediu corespunzător (ex. extract de malţ - agar) cu adaos de antibiotice (cloramfenicol) sau cu pH scăzut, care să inhibe dezvoltarea majorităţii bacteriilor, exprimarea rezultatelor făcậndu-se în unităţi formatoare de colonii (UFC). Acest lucru este necesar deoarece o singură colonie poate apărea dintr-unul sau mai mulţi spori sau din fragmente hifale formate din mai multe celule.

REPRODUCEREA MUCEGAIURILOR

Reproducerea mucegaiurilor se poate face fie pe cale vegetativă, prin intermediul fragmentelor de hife desprinse din miceliu, atunci când aceste fragmente conţin cel puţin o celulă viabilă, fie prin sporulare. Reproducerea prin sporulare este forma cea mai răspândită de înmulţire a mucegaiurilor şi poate avea loc pe cale asexuată sau sexuată.

Sporii de mucegai pot fi deci de două tipuri: spori sexuaţi formaţi în urma unui proces de încrucişare între două celule polarizate sexual şi spori

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 57

Page 58: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

asexuaţi care se formează din celule vegetative mai mult sau mai puţin specializate.

Sporii se pot forma în interiorul unor celule sau organe sporogene, caz în care sunt spori endogeni (endospori) sau, extracelular pe suporturi specializate - spori exogeni (exospori).

Sporii mucegaiurilor sunt în general coloraţi, de diferite forme şi dimensiuni, avậnd peretele neted sau cu mici adậncituri sau proeminenţe. Ei conferă coloniei culoarea caracteristică, ce apare la început în zona centrală a acesteia, în timp ce la periferie colonia rămâne albă.

Peretele sporal este simplu sau dublu (în acest caz fiind alcătuit din epispor şi endospor), iar în interiorul acestuia se află citoplasma cu nucleu şi organite celulare. Compoziţia chimică a sporului este asemănătoare cu a celulei de origine, conţinând, în medie, 20-35% glucide, 12-35% lipide şi 25-30% proteine, raportat la s.u., precum şi enzime implicate în special în catabolismul glucidelor şi în respiraţie.

Sporii duc o viaţă latentă din punct de vedere fiziologic, pậnă în momentul în care întâlnesc condiţii favorabile de viaţă, cậnd se declanşează procesul de germinare, care are ca eveniment esenţial restaurarea activităţii metabolice şi fiziologice normale. Consecinţa imediată a germinării este producerea unuia sau mai multor tuburi de germinare, adică hife apicale în creştere, care pot da naştere la un miceliu vegetativ normal. În momentul germinării, prima modificare observabilă este modificarea dimensiunilor sporului, care se umflă şi are loc o creştere a peretelui celular fie prin întindere, fie prin producerea de noi strate interne. Se formează apoi tuburile de germinare, care pot ieşi printr-o regiune mai subţire, predeterminată sau datorită lizei enzimatice sau rupturilor mecanice.

Sporii mucegaiurilor se remarcă printr-o mare rezistenţă la uscăciune, la presiuni osmotice mari, la radiaţii UV şi la temperaturi moderate (pậnă la 80-90oC).

Sporii fungici se pot desprinde de ţesutul parental prin două mecanisme majore : 1) eliberarea pasivă care se realizează sub influenţa unor surse de energie externă cum sunt curenţii de aer, de apă, prin intermediul stropilor de ploaie, acţiunea mecanică externă şi 2) eliberarea activă care utilizează potenţialul energetic generat în însăşi structura fungilor.

REPRODUCEREA ASEXUATĂ

Acest tip de reproducere se realizeaza prin formarea sporilor asexuaţi, care iau nastere în aşa-numitul stadiu “imperfect” al mucegaiurilor, pe hife specializate care produc corpi reproducători de un anumit tip. Reproducerea pe cale asexuată are loc, de obicei, în condiţii favorabile de mediu şi este forma cea mai frecventă de reproducere a mucegaiurilor. Formarea sporilor asexuaţi se produce prin mitoză urmată de diviziunea celulară.

Principalele tipuri de spori asexuaţi sunt următoarele:* Sporangiosporii sunt spori endogeni, monocelulari, caracteristici mucegaiurilor inferioare. Acest tip de spori se formează într-un sporangiu, care apare ca o umflatură la capatul unei hife specializate numită sporangiofor. De exemplu, la Mucoraceae, sporangioforul constă dintr-o hifă liniară, aeriană, care dă naştere unui singur sporangiu. Sporangiul se separă printr-un sept terminal de

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 58

Page 59: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

restul hifei fertile, al cărei capăt este rotunjit sub formă de măciucă şi poartă numele de columelă. Imediat ce sporangele s-a format, nucleul său se divide de mai multe ori printr-un proces de mitoză şi fiecare nucleu se înconjoară de o masă de citoplasmă şi de perete celular. Peretele sporangiului se rupe sub presiunea exercitată de creşterea în dimensiuni a sporilor sau sub acţiunea unor factori mecanici, iar sporangiosporii se răspậndesc în mediul înconjurător. La unele mucegaiuri pot apărea sporangii pe sporangiofori laterali, caz în care aceştia sunt de dimensiuni mai mici decật cel terminal, poartă un număr redus de spori şi se numesc sporangioli. Reproducerea prin acest tip de spori este întậlnită la mucegaiurile neseptate din genurile Rhizopus, Mucor, Absidia, Thammidium.* Conidiosporii sunt spori mono- sau pluricelulari, exogeni, formaţi la extremitatea unei hife fertile numită conidiofor. Capetele conidioforilor se diferenţiază sub forma unor celule specializate denumite fialide, care eliberează conidiosporii. Aceştia pot fi eliberaţi printr-un orificiu, unul după altul, astfel că fiecare spor nou format împinge înaintea lui pe cel precedent, ceea ce face ca şirul lor să conţină conidiosporul cel mai bătrận la capătul distal (formare bazipetală). La unele specii de mucegaiuri, conidiosporii se formează prin înmugurire, dậnd naştere la lanţuri în care la capăt se situează conidiosporul cel mai tậnăr. Acest tip de spori este specific mucegaiurilor septate din genurile: Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Trichoderma.* Chlamidosporii se formează dintr-o celulă care îşi îngroaşă peretele, fiind mai des întậlniţi în culturile vechi de mucegaiuri. Ei coţin substanţe de rezervă şi au o mare rezistenţă la uscăciune. Pot fi produşi de toate mucegaiurile.* Artrosporii (sau oidiile) se formează la unele mucegaiuri septate prin fragmentarea talului în dreptul septurilor, avậnd tendinţa de a se aranja în zig-zag. Produc artrospori mucegaiurile din genul Geotrichum.* Blastosporii sunt produşi de o celulă vegetativă-mamă, printr-un proces de înmugurire, fiind întậlniţi la genurile Chladosporium, Aureobasidium, Monillia, Botrytis.* Zoosporii (sau planosporii) reprezintă cel mai simplu tip de spori asexuaţi, formati în celule saciforme numite zoosporangi. După eliberarea din zoosporangi, zoosporii au iniţial o fază mobilă, acvatică, după care işi pierd flagelii şi se închistează. Prin zoospori se reproduc mucegaiurile inferioare din clasa Phycomycetes.

REPRODUCEREA SEXUATĂ

Sporii sexuaţi se formează în stadiul numit “perfect” al fungilor şi reprezintă un criteriu taxonomic important. Acest tip de spori ia naştere prin fuziunea a doi gameţi de dimensiuni egale (izogami) sau inegale (heterogami) şi au un rol important în procesul de evoluţie a fungilor, deoarece sunt rezultaţi prin procese de recombinare genetică.

Unele specii de mucegaiuri sunt « self-fertilizing », şi produc gameţi sexuali compatibili pe acelaşi miceliu. Alte specii necesită încrucişarea între

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 59

Page 60: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

micelii diferite dar sexual compatibile. În funcţie de specie, fuziunea sexuală poate avea loc între gameţi haploizi, între formaţiuni producătoare de gameţi numite gametangii sau între hife. De obicei există o întậrziere a fuziunii nucleare faţă de cea citoplasmatică, ceea ce dă naştere la un stadiu dicariotic, în care celula conţine doi nuclei haploizi provenind de la cei doi părinţi.

De obicei sporii sexuaţi au un perete gros şi reprezintă forme de rezistenţă la conditii nefavorabile de mediu.

În funcţie de modul de formare, sporii sexuaţi sunt de mai multe tipuri:* Ascosporii se formează prin fuzionarea a două prelungiri tubulare (hife ascogene) emise de două celule vecine de pe acelaşi miceliu sau de pe micelii separate. Nucleii celor două celule (numite antheridium – cea « bărbătească » şi ascogonium cea « femeiască ») se contopesc iar celula astfel rezultată devine un zigot diploid. Nucleul unic format va suferi o diviziune meiotică rezultậnd 4 nuclei haploizi, care se vor divide mititic în continuare şi vor forma un şir de 8 nuclei în fiecare ască. Fiecare din aceşti nuclei nou formaţi se va înconjura cu un strat dens de citoplasmă şi cu perete celular, rezultậnd ascosporii haploizi. Aceştia rămận un timp în celula de origine, numită ască (lb. greacă, askos, sac). Mii de astfel de asce pot fi grupate în ascocarpi de diferite forme, în funcţie de gen şi specie : apotecie (formă discoidală), peritheciu (formă de vas), cleistotheciu (formă sferică, neostiolată) etc. Ascosporii sunt caracteristici mucegaiurilor superioare din clasa Ascomycetes.* Bazidiosporii sunt spori sexuaţi exogeni, care se formează la exteriorul unui organ specializat numit bazidie (lb. Greacă, basidion, mică bază), la capătul unei hife unde se diferenţiază o celulă binucleată, în formă de măciucă. Cei doi nuclei fuzionează, rezultậnd un nucleu unic diploid, care se divide în continuare de 2 ori, dậnd naştere la 4 nuclei haploizi Aceştia migrează în 4 mici protuberanţe formate în partea apicală a bazidiei, care se alungesc terminal şi se lăţesc, numite sterigme. Se formează apoi cei 4 bazidiospori, care, la maturitate sunt eliberaţi. Bazidiile pot fi grupate în corpi de fructificaţie numiţi bazidiocarpi. Bazidiosporii se întậlnesc la mucegaiurile din clasa Basidiomycetes.* Zigosporii apar în urma unirii a două celule provenind din hife homotalice sau heterotalice, de tipuri sexuale diferite notate + şi - , deoarece nu prezintă caractere morfologice deosebite. Hifele produc nişte proiecţii numite progametangii, iar la maturitate gametangii, care fuzionează. După fuzionarea lor, cei doi nuclei se contopesc şi se formează un zigot diploid, care îşi dezvoltă un perete gros, rugos, de culoare neagră şi se transformă în zigospor. Zigosporul poate rămậne vreme îndelungată în stare de latenţă şi este foarte rezistent la factorii de mediu. În condiţii favorabile, zigosporul germinează şi produce un sporangiu asexuat. Zigosporii sunt caracteristici mucegaiurilor inferioare (Zygomycetes).* Oosporii se întậlnesc la unele mucegaiuri inferioare, şi iau naştere într-o formaţiune numită oogon, sub formă de oosfere cu potenţă pozitivă. Pe hifa vegetativă se formează lateral un antheridium, care în zona de contact cu oogonul favorizează migrarea nucleilor cu potenţă negativă. Printr-un proces de copulare şi diviziune

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 60

Page 61: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

meiotică se formeaza oosporii, care au perete gros, ceea ce le conferă o mare rezistenţă la uscăciune, putându-se menţine mult timp în stare de latenţă.

CLASIFICAREA GENERALĂ A MUCEGAIURILOR

Mucegaiurile (fungii filamentoşi) reprezintă un grup taxonomic larg, cuprinzând un număr mare de specii, grupate în patru diviziuni pe baza criteriilor referitoare la caracterele morfologice şi de reproducere, caractere coloniale, fiziologice şi biochimice genetice, pigmentogeneză etc. Aceste diviziuni sunt : Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota şi Deuteromycota. În afară de aceste grupe, în natură mai există alte grupe aparte de mucegaiuri, numite mucegaiuri « producătoare de mucus » (diviziunile Myxomycota şi Acrasiomycota) şi mucegaiuri acvatice (div. Oomycota).

Diviziunea Zygomycota cuprinde aproximativ 600 specii de fungi grupaţi în clasa Zygomycetes. Aceste mucegaiuri pot fi întậlnite în sol, pe materia organică în descompunere ; unele sunt parazite pe plante, insecte, animale şi om. Se caracterizează prin miceliu neseptat, coenocitic, cu mai mulţi nuclei haploizi. Formează spori asexuaţi în sporangii aflaţi în vârful unor hife aeriene, reproducătoare. În urma reproducerii sexuate rezultă zigoţi rezistenţi, cu perete gros, numiţi zigospori. Din această clasă face parte ordinul Mucorales, cu o mare importanţă în domeniul biotehnologiilor şi în procesele de alterare a unor produse alimentare sau altor materii organice. Aceşti fungi pot fi crescuţi rapid pe medii artificiale şi în cultură submersă. Mucegaiurile din ordinul Mucorales sintetizează enzime amilolitice şi pot utiliza zaharurile pentru producerea de acizi organici.

Genul Mucor (88 specii) se caracterizează prin prezenţa sporangiosporilor în sporange prevăzut cu columelă ; prin ruperea membranei şi eliberarea sporilor, la baza columelei rămâne un collar. Sporangioforii pot fi repartizaţi de-a lungul hifelor vegetative în mod monopodial, simpodial sau dichotomic. Speciile mai reprezentative sunt M. mucedo (mucegaiul pâinii), M.racemosus (produce putrezirea fructelor şi legumelor), M. pussillus şi M. miehei utilizate în biosinteza de proteaze acide cu activitate coagulantă a laptelui (cheag microbian), înlocuitori ai reninei din stomacul animalelor tinere.

Fig.39 M. miehei

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 61

Page 62: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

Genul Rhizopus (11 specii) se caracterizează prin formarea de sporangi mari, cu columelă semisferică (numită apofiză), fără collar după ruperea membranei. Spre deosebire de aspectul coloniilor de Mucor care sunt mai fine, mai mici, coloniile de Rhizopus au un aspect mai viguros, cu hife groase şi organe de fructificaţie observabile uneori cu ochiul liber, sub forma unor puncte negre. Pe preparatele microscopice, la speciile de Rhizopus se pot observa hife speciale numite rizoizi cu rol de susţinere şi absorbţie a nutrienţilor, precum şi hife asemănătoare unor lăstari micelieni, numite stoloni. Stolonii, la început cu o poziţie erectă, se arcuiesc şi ajung din nou pe substrat şi formează rizoizii. Stolonii au rol în extinderea rapidă a coloniilor acestui mucegai. Specia Rhizopus stolonifer (R. nigricans) este răspậndită pe alimente, pe fructe şi legume, pe pâine, pe toate produsele bogate în zaharuri. Unele specii de Rhizopus pot fi utilizate în biotehnologiile de obţinere a acidului fumaric, a enzimelor amilolitice, în prepararea unor alimente tradiţionale asiatice (tempeh, sufu).

Fig.40 RhizopusDin această clasă mai fac parte următoarele genuri : Zygorhynchus,

Absidia, Cunninghamella, Mortierella, Blackeslea, Syncephalastrum, Pilobolus, Phycomyces.

Diviziunea Ascomycota cuprinde fungi din clasa Ascomycetes sau fungi producători de ască (sac fungi), care se reproduc asexuat şi sexuat prin ascospori. Multe specii din acest grup prezintă importanţă pentru activitatea umană ; cele mai multe mucegaiuri de diferite culori (roşii, brune, albastre-verzui) ce pot determina alterarea produselor alimentare fac parte din Ascomycetes. De asemenea, acestei clase îi aparţin unele drojdii, unele ciuperci cu pălărie (Morchella esculenta, Tuber brumale) şi trufele. Neurospora crassa (mucegaiul roz al pâinii) face parte din Ascomycetes şi reprezintă unul dintre cei mai utilizaţi fungi pentru studiile genetice şi biochimice. Din clasa Ascomycetes genul cel mai des întâlnit în producția de alimente este :

Genul Monascus cuprinde specii de mucegai capabile să sintetizeze pigmenţi alimentari de culoare roşie (monascorubramina, rubropunctamina), oranj (monascorubrina, rubropunctatina) şi galbeni (monascina, ankaflavina), unele enzime cu activitate în special amilolitică, să producă fermentaţia alcoolică a substraturilor dulci (specii

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 62

Page 63: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

folosite în ţari asiatice la prepararea vinului de orez – ang-kak).

Fig.41 Monascus purpureusDiviziunea Basidiomycota cuprinde mucegaiuri superioare, cu ciclu

de viaţă mai evoluat, care se reproduc sexuat prin bazidiospori. Din această diviziune fac parte şi ciupercile cu pălărie, tăciunii şi ruginile plantelor.

Din genul Pleurotus face parte specia P. ostreatus (buretele de fag), cultivată atât în condiţii tradiţionale în ciupercării pentru a produce ciuperci cu pălărie, cât şi în bioreactoare, în submers, pentru obţinerea de biomasă proteică. Specia de Polyporus squamosus (buretele de nuc) din genul Polyporus este cultivată în aceleaşi scopuri, fiind de asemenea comestibilă, cu gust şi aromă de ciupercă.

Diviziunea Deuteromycota (Fungi Imperfecţi) cuprinde fungi la care nu s-a observat reproducerea sexuată (stadiul perfect), care se reproduc deci doar asexuat, de obicei prin conidiospori. Cele mai multe mucegaiuri din această grupă sunt fungi tereştri, doar puţine specii fiind întâlnite în ape dulci sau sărate. Activitatea chimică a acestor specii are importanţă industrială, acestea fiind cultivate pe medii specifice pentru diferite procese de biosinteză.

Genul Aspergillus cuprinde mai mult de 130 de specii cu importanţă industrială şi biotehnologică. Ca organe de reproducere formează conidiofori drepţi, neramificaţi, care poartă terminal o veziculă pe care sunt inserate fialide producătoare de conidiospori sau metule (strat secundar de fialide), fialide şi conidiospori. Fialidele primare sunt celule mai groase iar cele secundare sunt mai scurte şi mai subţiri. Fialidele produc conidiospori de diferite forme, dimensiuni şi culori. Conidiosporii pot avea formă sferică, elipsoidală sau ovală şi se prezintă ca lanţuri lungi de celule care se pot interconecta prin punţi plasmatice. Capul conidial poate fi sferic atunci cậnd fialidele cresc pe toată suprafaţa veziculei în mod radiar (A. glaucus, A. niger, A. ochraceus) sau poate fi de formă columnară cănd vezicula produce fialide numai în pertea sa superioară (A. restrictus, A. nidulans). Sub capul conidioforului poate apărea o constricţie ca în cazul speciilor A. cremeus, A. sparsus sau această constricţie poate lipsi.

Aspergillus niger formează colonii de culoare brun-neagră, pe preparatele microscopice putându-se vizualiza vezicula prevăzută cu două rânduri de fialide, cu cap conidial sferic şi

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 63

Page 64: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

conidiospori sferici, de culoare neagră. Tulpinile de A. niger sunt des utilizate în procesele de biosinteză a unor enzime hidrolitice ca amilaze, celulaze, proteaze, pectinaze sau pentru obţinerea de acizi organici ca acidul citric, lactic, gluconic. A. oryzae se dezvoltă pe mediile solide sub formă de colonii de culoare bej-oranj, are conidiofori drepţi şi cap conidial sferic şi este mult utilizat pentru sinteza de enzime hidrolitice, în special cu acţiune amilolitică, pentru zaharificarea plămezilor amidonoase din cereale sau alte surse. Alte specii producătoare de enzime sunt A. awamori, A. phoenicis, A. usamii. Specii de A. niger şi A. oryzae pot hidroliza zaroza la zahăr invertit, în timpul depozitării zahărului brut.

Fig.42 A. oryzae Genul Penicillium cuprinde aproximativ 450 specii caracterizate

prin reproducere exclusiv asexuată, realizată printr-un aparat reproducător format din ram, metule, fialide şi conidiospori, în formă de pensulă. În cadrul genului există specii producătoare de antibiotice – penicilinele – P. chrysogenum, P. notatum, de enzime hidrolitice sau utilizate drept culturi starter în industria brânzeturilor cu mucegai – P. camemberti, P. roqueforti şi în industria salamurilor maturate crude – P. nalgiovense.

Fig.43 P. notatum (sabouraud)

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 64

Page 65: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

BIBLIOGRAFIE

1. Burcea M. (2002) – Microbiologie generală – procariote și eucariote, Editura Granada

Eximco, București.

2. Chirvase A. (2000) – Curs de managementul cercetării și management industrial,

Departamentul de Bioinginerie și Biotehnologie – Universitatea Politehnică București.

3. Ferdeș M. (2008) – Microbiologie, Editura Printech, București.

4. Ferdeș M. – Curs de Microbiologie aplicată în biotehnologii, Departamentul de

Bioinginerie și Biotehnologie – Universitatea Politehnică București.

5. Geamăn I. (1999) – Microbiologie, Editura Universitas, București.

6. Jurcoane Ș., Săsărman E., Roșu A., Banu A., Lupescu I., Berehoiu Tamba R., Radoi

F. (2004) – Tratat de Biotehnologie Vol.1, Editura Tehnică, București.

7. Zarnea G. (1983) – Tratat de microbiologie generală vol.1, Editura Academiei

Republicii Socialiste România, București.

8. http://www.sigmaaldrich.com/etc/medialib/analytical-chromatography/migrateanalytical4/

HiFluoro_Pseudomonas_Agar_Base_2.Par.0001.Image.240.gif

9. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.brewingscience.com/images/glossary/

E_aerogenes.jpg&imgrefurl=http://www.brewingscience.com/

identification_key.htm&usg=__ovCSpoTRRLc9j2imEMyIYo_zbjc=&h=221&w=222&sz=10&hl=ro&star

t=8&um=1&itbs=1&tbnid=ObtVjGt8Zq9g5M:&tbnh=107&tbnw=107&prev=/images%3Fq

%3DAcetobacter%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DG%26tbs%3Disch:1

10. http://www.apsnet.org/education/illustratedglossary/PhotosI-M/medium.jpg

11. http://www.sci.muni.cz/mikrob/Miniatlas/images/bakterie/kolonie/cellulomonas.jpg

12. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.microbelibrary.org/microbelibrary/files/ccImages/

Articleimages/Atlas_LB/Streptococcus%2520lactis%2520CloseUp.jpg&imgrefurl=http://

www.microbelibrary.org/asmonly/details.asp%3Fid

%3D2298&usg=__NFvtEgv7RQdWrBI1zgZBaQUE9Ao=&h=400&w=400&sz=22&hl=ro&start=1&um=

1&itbs=1&tbnid=kCU9c7K96V33tM:&tbnh=124&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3DStreptococcus

%2Blactis%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%26ndsp%3D18%26tbs%3Disch:1

13. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://farm1.static.flickr.com/

203/512143798_32f4b8c182.jpg&imgrefurl=http://www.flickr.com/photos/ajc1/512143798/

&usg=__4Ujtk1bL_SK6cHgeA_ImP0CBlRQ=&h=300&w=300&sz=40&hl=ro&start=11&um=1&itbs=1

&tbnid=BrxNbhjT3RmPGM:&tbnh=116&tbnw=116&prev=/images%3Fq%3DLactobacillus%26um

%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%26ndsp%3D18%26tbs%3Disch:1

14. http://www.microbiologyatlas.kvl.dk/biologi/english/winpic.asp?

title=Leuconostoc+mesenteroides&description=When+grown+on+sucrose-containing+media+%3Ci

%3ELeuconostoc+mesenteroides%3C/i%3E+subsp.+%3Ci%3Emesenteroides%3C/i

%3E+produces+dextran+and+a+characteristic+slime+is+formed.+%3Ci%3EL.+mesenteroides%3C/i

%3E+subsp.+%3Ci%3Ecremoris%3C/i%3E+does+not+produce+dextran.+&id=233

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 65

Page 66: Caracterizarea Principalelor Grupe de Microorganisme Utile in Obtinerea Produselor Alimentare

15. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://85.238.144.18/analytics/Micro_Manual/TEDISdata/prods/

4975-1_05397_0500-2.jpg&imgrefurl=http://85.238.144.18/analytics/Micro_Manual/TEDISdata/prods/

1_05397_0500.html&usg=__M0k562SgXyKqa6pyjXhfxj32cSE=&h=300&w=291&sz=74&hl=ro&start=1

2&um=1&itbs=1&tbnid=Is2cLuiSKTF-QM:&tbnh=116&tbnw=113&prev=/images%3Fq

%3DSaccharomyces%2Bcerevisiae%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1

16. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www2.andong.ac.kr/~hysohn/sacch-

ellipsoideus.gif&imgrefurl=http://pobio.egloos.com/

3894241&usg=__B6NSKaoo1ohq99tYzvFyaU_Jsoc=&h=150&w=147&sz=6&hl=ro&start=1&um=1&itb

s=1&tbnid=ssuRl18NrbrQ6M:&tbnh=96&tbnw=94&prev=/images%3Fq%3DSaccharomyces

%2Bcerevisiae%2Bvar.%2Bellipsoideus%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DG%26tbs%3Disch:1

17. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://microbewiki.kenyon.edu/images/9/91/

Saccharomyces_uvarum.jpg&imgrefurl=http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/

Beer_Fermentation_Tanks&usg=__3ZJNDYXE8JUsO8inJNGn8cRaLtg=&h=188&w=162&sz=14&hl=ro

&start=19&um=1&itbs=1&tbnid=cj6kNB7c480qGM:&tbnh=102&tbnw=88&prev=/images%3Fq

%3DSaccharomyces%2Bcarlsbergensis%26start%3D18%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%26ndsp

%3D18%26tbs%3Disch:1

18. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.tankonyvtar.hu/site/upload/2008/09/

images_kepek_kep_044.jpg&imgrefurl=http://www.tankonyvtar.hu/biologia/fermentacios-080904-

50&usg=__Mb-

_M4deuiqIFW0S7cxgoeM1QMw=&h=900&w=675&sz=100&hl=ro&start=7&um=1&itbs=1&tbnid=CqQ

Cp8ZYB0TIHM:&tbnh=146&tbnw=110&prev=/images%3Fq%3DSaccharomyces%2Bbayanus%26um

%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%26ndsp%3D18%26tbs%3Disch:1

19. http://images.google.ro/imgres?imgurl=https://www.hardydiagnostics.com/catalog2/hugo/refphoto/

g301_hccandida_ckrusei_14243_hugo.jpg&imgrefurl=https://www.hardydiagnostics.com/catalog2/hugo/

HardyCHROMCandida.html&usg=__YanRX8-

0wJrb5U6jcMDLSgfB2_o=&h=225&w=300&sz=32&hl=ro&start=43&um=1&itbs=1&tbnid=VleFNqzoI

WVf7M:&tbnh=87&tbnw=116&prev=/images%3Fq%3DCandida%2Bkrusei%26start%3D36%26um

%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%26ndsp%3D18%26tbs%3Disch:1

20. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.pulsedpower.eu/images/

yeast_treatment.jpg&imgrefurl=http://www.pulsedpower.eu/

plasma_medicine.html&usg=__lo2bxkLjQa6BF9wNw1rlNxTEVc0=&h=297&w=300&sz=60&hl=ro&star

t=1&um=1&itbs=1&tbnid=vDUpmww0bxz3hM:&tbnh=115&tbnw=116&prev=/images%3Fq

%3DCandida%2Bkefyr%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%26ndsp%3D18%26tbs%3Disch:1

21. http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.sci.muni.cz/mikrob/Miniatlas/images/kvasinky/

kolonie/debark.jpg&imgrefurl=http://www.sci.muni.cz/mikrob/Miniatlas/

debar.htm&usg=__Nrkw7_VCITXZYbOvi7iEIBqtpNY=&h=548&w=704&sz=128&hl=ro&start=13&um

=1&itbs=1&tbnid=R8i4-5vZ1bewXM:&tbnh=109&tbnw=140&prev=/images%3Fq%3DDebaryomyces

%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DG%26tbs%3Disch:1

PROIECT – MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE / Pagina 66