Biologijas laboratorijas eksperimenta veido

1
Biologijas laboratorijas eksperimenta veidošanas
un demonstrešanas metodika. Sadala
"Mikrobiologija un biotehnologija".

• 2013./2014. macibu gada 2. semestris

2
Pienskaba rugšana, piens un citi rugšanas procesi.
4. lekcija
3
Rugšanas procesi

• tiek uzskatiti par primitivako organismu
  energijas ieguves veidu.
• Procesi, kuros anaerobos apstaklos no substrata
  tiek panemta tikai dala taja ietvertas energijas.
• Sakotnejais substrats ir elektronu donors, bet ta
  metabolisma starpprodukts - elektronu akceptors.

4
Hemo-organo-anaero-heterotrofi

• E avots kimisks, e- donori organiski,
• e- akceptors organisks C avots organisks
• Plaša organismu eksistences grupa, kuru pamata
  parstav dažadi mikroorganismi.
• Spejas iegut energiju stipri ierobežotas.
• Parstavji pienskabas, sviestskabas, spirta un
  citas rugšanas bakterijas.

C6H12O6 2C2H5OH 2 CO2 (2 ATF)
5
Rugšanas procesi

• Vairuma gadijumu energijas avots ir tikai
  glikolize
• vai tai lidzigi procesi, ka rezultata tiek
  iegutas 2 ATP molekulas un 2 NAD molekulas tiek
  reducets par NADHH .
• C6H12O6 2 NAD gt 2 C3H4O3 2 NADHH
• 2 ADP 2 P gt 2 ATP 2 H2O
• (ar P apzimeta fosfatu grupa)
• - 47 kcal/mol

6
Rugšanas procesi

• Tajos iegutais ATP veidojas ar substrata limena
  fosforilacijas palidzibu un elektronu transporta
  kedes netiek iesaistitas.

7
Pienskaba rugšana

• Viens no vienkaršakajiem rugšanas veidiem, kura
  glikolizes gaita ieguta reduceta NAD forma
  (NADHH) tiek oksideta izmantojot tiešo
  glikolizes gala produktu - piruvatu
  (pirovinogskabi).
• Reakciju katalize enzims - laktat-dehidrogenaze.

8
Pienskaba rugšana

• OH OH
• 
  
• CO CO
• gt
• CO NADHH H - C - OH NAD
• CH3 CH3
• pirovinog- pienskabe
• skabe

laktat- dehidrogenaze
9
Pienskabe / optiska izomerija

• Pienskabe ir organiska oksiskabe, kurai piemit
  optiska izomerija.
• Optiska izomerija ir viens no telpiskas
  izomerijas (stereoizomerijas) veidiem.
• Optiska izomerija raksturiga organiskam vielam,
  kuras vismaz vienam C atomam ar
• katru no 4 kovalentajam saitem
• saistita kada cita funkcionala grupa
• (asimetrisks oglekla atoms).

R1 R2 - C - R3
R4
10
Optiska izomerija
Pienskabei ar a C atomu saistitas funkcionalas
grupas - COOH -H -OH -CH3

• Ta ka atškirigo funkcionalo grupu iespejas mainit
  savu telpisko novietojumu ir ierobežotas, šadiem
  savienojumiem parasti iespejamas 2 pastavešanas
  formas, kuras sava starpa atškiras ka attels no
  spogulattela.

11
Optiska izomerija

• Šadas formas sauc par spogulizomeriem vai
  enantiomeriem.

1
1
2
2
3
3
12
Optiska izomerija

• Optiskajiem izomeriem piemit optiska aktivitate -
  speja pagriezt polarizetas gaismas plakni.
• Kadas vielas
• viens enantiomers polarizeto gaismu griež pa labi
  (pulkstena raditaju virziena) - "" izomers,
• bet otrais - pa kreisi (preteji pulkstena
  raditaju virzienam) - "-" izomers.

13
Optiska izomerija

• Gaismas griešanas virziens nav viennozimigi
  saistits ar funkcionalo grupu (atomu) secibu
  molekula, tas tiek noteikts eksperimentali.
• Funkcionalo grupu telpiska izvietojuma
  raksturošanai ilgstoši tika izmantota molekulu
  salidzinašana ar gliceraldehidu, kuram ""
  enantiomers tika apzimets ar "D" (lat. dexter -
  labais), bet "-" enantiomers - ar "L" (lat.
  laevus - kreisais), pec iedarbibas ar polarizeto
  gaismu.

14
Optiska izomerija

• Pienskabes "-" enantiomeru kimiskas reakcijas
  parveidojot par gliceraldehidu tika ieguts
  D-gliceraldehids.
• Tatad pienskabes "D" enantiomers polarizeto
  gaismu griež "-" virziena (nevis "", ka tas ir
  gliceraldehida gadijuma).
• To velak ari apstiprinaja molekulas strukturas
  analize ar rentgenstaru difrakcijas palidzibu.

15
Optiska izomerija

• L (-) - gliceraldehids L () - pienskabe

16
Optiska izomerija

• Vairuma gadijumu enzimi ir noteiktu enantiomeru
  specifiski, tie katalize reakcijas tikai ar viena
  veida izomeriem.
• Šo paradibu veiksmigi izmanto noteikta veida
  enantiomeru ieguvei, vai to attirišanai no
  organiskaja sinteze iegutajiem racemiskajiem
  maisijumiem.

17
Optiska izomerija

• Daba domine
• - oglhidratu "D" enantiomeri
• - a aminoskabju "L" enantiomeri.

18
Pienskabe

• L() pienskabe ir daba biežak sastopamais
  pienskabes izomers, tas pamata veidojas ari
  cilveku organisma, to spej racionali izmantot
  praktiski visu cilveka audu šunas.
• D(-) pienskabe cilveku organisma var tikt
  parstradata aknas (iespejams ari citos audos),
  dala ar partiku uznemtas D(-) pienskabes izomera
  izdalas urina. Šis pienskabes izomers normali
  atrodams cilveka asinis.

19
Pienskabe

• Pienskabes D izomera izmantošana cilveka
  organisma notiek lenak neka L izomera, tacu nav
  pamata uzskatit, ka pienskabes D izomers cilvekam
  butu kaitigs vai neizmantojams.
• Vairaki autori iesaka pienskabes D(-) formu
  izslegt no zidainu (0-3 gadi) uztura.

20
Pienskabe

• Dala bakteriju sugu
• - veido L() pienskabi (Lactobacillus agilis
  Lb. amylophilus Lb. casei Lb. lactis u.c. )
• - dala - D(-) pienskabi (Lb. delbrueckii
  Leuconostoc mesenteroides u.c. )
• - bet dala veido abu pienskabes izomeru
  maisijumu dažadas attiecibas (Lb. acidophilus
  11 Lb. plantarum S. thermophilus u.c. ).

21
Pienskabe

• Nereti bakteriju veidoto pienskabes izomeru
  attiecibu ietekme
• - to augšanas apstakli,
• - izmantotas baribas vielas,
• - kulturas vecums (attistibas faze) un citi
  faktori.
• Piemeram, - L. casei parasti veido L()
  pienskabi, tacu noverots, ka izteikti skaba vide
  tas veido D(-) pienskabi.

22
Pienskaba rugšana

• Izškir
• homofermentativo pienskabo rugšanu
• - to rosinošie mikroorganismi rugšanas procesa
  veido tikai pienskabi.
• raksturigi parstavji Streptococcus gints
  bakterijas
• (Streptococcus lactis) un Lactobacillus gints
  bakterijas (Lactobacillus acidophilus).

23
Pienskaba rugšana

• Izškir
• heterofermentativo pienskabo rugšanu
• - tas rezultata bez pienskabes veidojas ari citi
  gala produkti - spirti, citas organiskas skabes..

24
Pienskabes bakterijas

• Pienskabes bakterijas vai pienskabas rugšanas
  bakterijas - ta nav bakteriju grupa sistematika.
• Tas parstavju metabolisma pienskabas rugšanas
  process ienem loti nozimigu vietu.
• Pienskabi spej veidot lielaka dala dzivo
  organismu, tacu, atškiriba no pienskabas rugšanas
  bakterijam, tiem ta drizak ir metabolisma blakus-
  vai starpprodukts, noteikti ne ierastais gala
  produkts.

25
Pienskabes bakterijas

• Vairums pienskabes bakteriju meklejamas bakteriju
  sistematikas Lactobacillales rinda, tacu ir ari
  iznemumi.
• Piemeram, bifidobakterijas pieder aktinobakteriju
  (Actinobacteria) nodalijumam.
• Savukart ne visas Lactobacillales rindas
  parstaves uzskatamas par pienskabes bakterijam.

26
Pienskabes bakterijas

• Citas raksturigakas pazimes
• - pielagojušas dzivei skaba vide,
• - nesporulejošas,
• - neizmanto elpošanas kedi (anaerobas),
• - aero-tolerantas, kaut ari parasti katalazes
  negativas,
• - spej izmantot laktozi,
• - prasigas pret dažadu vielu klatbutni augšanas
  vide,
• - gram-pozitivas (G).

27
Pienskabes bakterijas

• Daba sastopamas
• - uz dzivnieku
• - adas,
• - glotadas,
• - gremošanas trakta
• - uz augu lapam un augliem,
• - trudošas augu valsts parstavju paliekas,
• - piena produktos.

28
Pienskabes bakterijas

• Raksturigakas gintis
• - Lactobacillus,
• - Lactococcus,
• - Leuconostoc,
• - Pediococcus,
• - Streptococcus.

29
Pienskaba rugšana

• Labveligos apstaklos pienskabas rugšanas
  bakterijas spej
• strauji savairoties,
• paskabinat vidi.
• Ta vairs nav pienemama daudzam pušanas
  bakterijam,
• tapec pienskabas bakterijas ka ari pati pienskabe
  (E270) tiek izmantotas produktu skabešanai un
  konservešanai.

30
Pienskaba rugšana

• Pienu raudzejošie pienskabas rugšanas
  mikroorganismi uzskatami par
• probiotiskiem mikroorganismiem.
• Jedziens Probiotisks pretstatams jedzienam
  Antibiotisks.
• Probiotiskie mikroorganismi uzlabo cilveka dzives
  vidi.

31
Probiotiki

• Tas apzime paradibas, kas uzlabo dzivi,
  mikroorganismu asociacijas uz adas, glotadam,
  gremošanas trakta.
• Jedziens visbiežak tiek attiecinats uz
  mikroorganismiem un to kulturu produktiem, kuri
  uzlabo vai stabilize zarnu mikrofloru.

32
Probiotiki

• Probiotiskas ipašibas
• - Samazina zarnu trakta infekciju risku.
• - Uzlabo partikas sagremošanu.
• - Uzlabo imunsistemas darbibu.
• - Samazina risku saslimt ar dažiem
  laundabigajiem audzejiem.

33
Probiotiki

• Infekcijas
• Cilveka zarnu trakta ka parasti iemitnieki
  atrastas ap 200 - 400 dažadas bakteriju sugas,
  kuras uzskatamas par organismam draudzigam
• bez to lidzdalibas gremošanas process nenotiek
  normali
• pareizie mikroorganismi izkonkure un nomac
  dažadus nevelamos mikroorganismus.

34
Probiotiki

• Nepareizs uzturs,
• neregularas edienreizes,
• kaitigi ieradumi
• zarnu trakta samazina labveligo mikroorganismu
  daudzveidibu un skaitu.
• Probiotiski mikroorganismi paatrina atveselošanos
• - berniem, kuri cieš no hroniskas caurejas
• - pieaugušajiem, kurus moka celotaju caureja.

35
Probiotiki

• Imunsistema
• Krievu zinatnieks -
• Ilja Mecnikovs jau pagajuša g.s.
• sakuma, verojot Kaukaza ilgdzi-
• votajus, nonaca pie secinajuma,
• ka laba veseliba saistita ar zarnu
• trakta mikrofloru, un ka kefira
• dzivojoši mikroorganismi uzlabo organisma
  imunitati un paildzina dzivi.

36
Laktozes nepanesamiba

• Ir cilveki, kuru organisms pietiekama daudzuma
  neizstrada enzimu - laktazi, kurš katalize
  galvena piena oglhidrata, disaharida laktozes
  hidrolizi (noardišanu) par glikozi un galaktozi.
• Šada gadijuma cilveka zarnu trakts nespej laktozi
  uznemt organisma. Šadiem cilvekiem laktoze paliek
  zarnu trakta, kur to labprat izmanto dažadi tur
  mitošie mikroorganismi, pastiprinati vairojoties,
  izdalot gazes (CO2, H2) un citus starpproduktus.

37
Laktozes nepanesamiba

• Rezultata var notikt vedera uzpušanas,
  pastiprinati izdalities gazes, veidoties caureja
  vai vedersapes.
• Laktozes nepanesamibas gadijuma var but pilnigs
  vai ari tikai dalejs laktazes trukums, lidz ar to
  ari simptomi var variet.

38
Laktozes nepanesamiba

• Laktozes nepanesamiba var but
• - bez simptomiem šada gadijuma vienkarši
  netiek uznemta dala no piena esošajam baribas
  vielam,
• - ar simptomiem - visbiežak caureju 0,5 2
  stundas pec piena produktu uznemšanas.

39
Laktozes nepanesamiba

• Laktozes nepanesamibai var but dažadi iemesli
• - iedzimts laktazes deficits šada gadijuma tas
  izpaužas jau berniba un ir neparejošs
• - ar zarnu epitelijšunu darbibas traucejumiem
  (iekaisumi, infekcijas u.c.) saistits laktazes
  deficits, kas parasti pariet noveršot
  pamatslimibu
• - ar organisma novecošanos saistita laktazes
  aktivitates samazinašanas (visbiežak sastopama
  problema), kam ari parasti ir iedzimstošs
  raksturs.

40
Laktozes nepanesamiba

• Ar organisma novecošanos saistitas laktazes
  aktivitates samazinašanas izplatiba dažadas
  populacijas.
• Niderlande 1
• Zviedrija 6
• Šveice 10
• Amerikas indoeiropieši 12
• Baltkrievija, Krievija, Ukraina 15
• Somi 18
• Vidusazija 80
• Australijas iezemieši 85
• Kinieši 93
• Amerikas indiani 100

41
Laktozes nepanesamiba

• Laktozi izmantojošie pienskabas rugšanas
  mikroorganismi veido un izdala piena laktazi vai
  tai lidzigu enzimu, ka rezultata rugšanas laika
  piena laktoze tiek vismaz daleji noardita, tas
  daudzums skabajos piena produktos ir daudz
  mazaks, neka svaiga piena produktos.

42
Probiotiki

• Raudzeto piena produktu probiotiskais efekts
  izpaužas,
• - ja šos produktus lieto uztura regulari.
• Vienreizeji uznemti raudzeta piena mikroorganismi
  gremošanas trakta nesaglabajas ilgak par 3 dienam.

43
Prebiotiki

• Savienojumi, kas uzlabo probiotisko
  mikroorganismu dzives vidi
• - to vairošanos,
• - izdzivošanas apstaklus,
• - aktivitati.

Prebiotiki parasti ir cilveka gremošanas trakta
gruti noardami polisaharidi. Tie sekme ari
imunsistemas darbibu.
44
Prebiotiki

• Piemeram, fruktooligosaharidi vai fruktani -
  fruktozes polimeri, kurus labprat izmanto
  bifidobakterijas.
• Tiek izmantoti ari ka mazkaloriju saldinatajs.
• Dala pienskabas rugšanas bakteriju tos spej
  sintezet pašas.

45
Nevelamas izpausmes

• Noteiktas pienskabas rugšanas bakterijas tiek
  vainotas zobu bojajumos.
• - ar veidoto fruktanu palidzibu tas piestiprinas
  zobu virsmai
• - to izdalita pienskabe škidina zobus veidojošos
  mineralos savienojumus.
• Piemeram, Streptococcus mutans

46
Jogurts

• Par jogurta dzimteni uzskata Kaukazu (ari
  Bulgariju).
• Ka jogurta pamatkulturu visbiežak izmanto
  Streptococcus thermophilus
• (kadu laiku tika uzskatits par S. salivarius
  pasugu Streptococcus salivarius thermophilus, bet
  tagad atkal izdalits atseviška suga) un
• Lactobacillus bulgaricus (Bulgaru nujinas), kas
  tagad tiek uzskatita par vienu no trijam
  Lactobacillus delbrueckii pasugam - Lactobacillus
  delbrueckii bulgaricus - maisijumu 11.

47
Jogurts

• Abas bakterijas aug viena
• no otras neatkarigi, tomer
• to sadarbiba paatrina rug-
• šanas procesu.
• S. thermophilus aug atrak, metabolisma izmanto
  ari aerobos procesus, tadejadi samazinot piena
  esošo O2 daudzumu un paskabinot vidi, kas veicina
  anaerobus apstaklus un skabu vidi milošo L.
  delbrueckii augšanu. Raudzešanai parasti izmanto
  45oC.

48
Jogurts

• L. delbrueckii savukart škel piena esošos
  proteinus.
• Tos talak var izmantot S. salivarius.
• Jogurta sabiezešana notiek pateicoties bakteriju
  izdalitajam skabem, kuras veicina piena proteinu
  recešanu.
• S. salivarius atbildigas par sakotnejo vides
  paskabinašanos lidz pH 5,
• L. delbrueckii par talako vides reakcijas
  samazinašanu lidz pH 4.0.

49
Jogurts

• Loti iespejams, ka abas bakterijas iet boja kunga
  skabaja vide.
• Šaja zina izturigaks ir Lactobacillus
  acidophilus.
• Jo vairak dzivo bakteriju ir produkta, jo
  lielakas izredzes, ka dala no tam sasniegs zarnu
  traktu.
• Uz produkta probiotisko efektu var ceret, ja taja
  ir vairak ka 100 000 KVV viena grama produkta.

50
Jogurts

• Daži ražotaji probiotisko ipašibu pastiprinašanai
  pievieno vel citus mikroorganismus
• Lactobacillus acidophilus,
• Lactobacillus casei,
• Lactobacillus reuteri,
• Bifidobacterium bifidum,
• kuri dabigi atrodami cilveka zarnu trakta, mutes
  dobuma u.c., tacu ne visas šo mikroorganismu daba
  sastopamas linijas tiek uzskatitas par
  probiotiskam
• (partikas produktiem, protams, pievieno
  probiotiskas linijas).

51
Skabais krejums

• Ta gatavošanai izmanto
• Streptococcus lactis kulturas. Šie mikroorganismi
  ir loti labi homofermentativie pienskabes
  ražotaji, tadel tie plaši tiek izmantoti skabo
  piena produktu ieguve.
• Izmanto ari sieru gatavošana, kefira, dažkart ari
  skabetu darzenu gatavošana.

52
Rugušpiens

• Raudze
• - Streptococcus
• lactis
• vai
• - Lactobacillus
• delbrueckii bulgaricus
• vai abi kopa.

53
Govs piena sastavs
Udens 88
Citi savienojumi lt 1
Oglhidrati (laktoze) 4 - 5
Lipidi (trigliceridi) 3 - 5
Proteini (kazeins) 3 - 4
54
Govs piena sastavs
Proteini kazeins 75 - 85 - sarecinami
piena apstrades gaita
Parejiem piena proteiniem (20) ir laba škidiba
udeni, un tie atdalas kopa ar sukalam (sukalu
proteini).
55
Kazeins

• Vairaku (4) lidzigu fosfoproteinu grupa, kuri
  sastopami piena.
• Fosfoproteini - proteini, kuru sastava ietilpst
  fosfatu grupa (fosforskabes atlikums).
• "Skabes kazeins" ir tehnisks apzimejums kazeinam,
  kurš izgulsnets ar skabju palidzibu, tas nav
  saistits ar molekulas ietvertajam fosfatu grupam.

56
Kazeins

• Kazeina proteiniem raksturigs liels aminoskabes -
  prolina atlikumu saturs.
• Prolina atlikumi trauce proteina otrejas
  strukturas (a-spirales, b-slani) izveidi, tadel
  šie proteini ir maz struktureti, un tiem piemit
  slikta škidiba udeni.
• Maz strukturetas kazeina molekulas (vairaki
  tukstoši) udens vide veido sikas, negativi
  ladetas dalinas - micellas, kuras, kopa ar lipidu
  micellam padara pienu necaurspidigu (koloidals
  škidums).

57
Kazeins

• Govs pienam raksturigi 4 veidu kazeina molekulas
  
• as1-kazeins, as2-kazeins,
• b-kazeins, k-kazeins.
• a- un b-kazeins veido mazaka izmera
• submicellas, kuras ietilpst ari k-kazeins.
• k-kazeins stabilize micellu strukturu,
• ši proteina negativi ladetie pavedieni nak ara no
  micellam un nelauj tam saplust, apvienoties.

http//openwetware.org/wiki/UserAndy_Maloney/Kine
sin_26_Microtubule_Page
58
Kazeins

• Svaigam govs pienam raksturigs pH6,6
• Kazeina izolelektriskais punkts pI4,6.
• Ja piena pH gt pI, samazinas kazeina micellam
  raksturigais negativais ladinš, un tas sak
  apvienoties lielakos agregatos, veicinot piena
  strukturalas izmainas, kas vizuali verojamas
  piena saskabšanas procesa.

59
Kazeins

• Kazeina micellu apvienošanos (piena sarecešanu)
  butiski pastiprina stabilizejošo k-kazeina
  molekulu daleja hidrolize noteiktos fragmentos.
• Enzims himozins katalize peptidsaites hidrolizi
  k-kazeina molekula starp 105. (fenilalanins) un
  106. (metionins) aminoskabju atlikumu.
• Ši specifiska hidrolize izteikti veicina kazeina
  micellu apvienošanos - piena sarecešanu.

60
Kazeins
http//www.sigmaaldrich.com/life-science/metabolo
mics/enzyme-explorer/enzyme-reagents/casein.html
61
Himozins (rennins)

• Tradicionali siera rupnieciba izmantoja rennetu -
  enzimu maisijumu, ko iegust no piena telu kunga.
  Piena sarecinašana šaja enzimu maisijuma galvena
  nozime ir himozinam.
• Pašlaik himozinu galvenokart iegust ar dažadu
  genetiski modificetu mikroorganismu (Aspergillus
  niger, Kluyveromyces lactis) palidzibu, kuros
  ievietots šo enzimu kodejošais govs gens.

62
Himozins (rennins)

• Pašlaik 80-90 himozina tiek ieguts ar GM
  mikroorganismu palidzibu.
• Tehnologijas izmanto GM mikroorganismu ražotu,
  bet no šiem mikroorganismiem attiritu enzimu,
  tadel pats enzims un ar ta palidzibu gatavotais
  siers nav speciali jamarke, jo pašus genetiski
  modificetos mikroorganismus gala produkts tiešam
  nesatur.

63
Govs piena sastavs
Proteini kazeins 75 - 85 - sarecinami
piena apstrades gaita
Parejiem piena proteiniem (20) ir laba škidiba
udeni, un tie atdalas kopa ar sukalam (sukalu
proteini, piena seruma proteini). Šo proteinu
lielako dalu veido a-laktoglobulins un
b-laktoglobulins.
64
Laktoglobulins
2-3 mazgadigo bernu novero alergiju pret govs
piena proteiniem (govs piena proteinu
nepanesamibu), kas izpaužas ka gremošanas trakta
darbibas traucejumi (caureja, vemšana).
b-laktoglobulins, kas cilveka pienam nav
raksturigs, tiek uzskatits par vienu no
galvenajiem kandidatiem - šis nepanesamibas
izraisitajiem.
Anower J. et al. (2012) Targeted microRNA
expression in dairy cattle directs production of
ß-lactoglobulin-free , high-casein milk. PNAS.
65
Laktoglobulins

• Jaunzelande izveidota govs, kura dod
  hipoalergisku pienu.

Ar GI metodem govs genoma ieviests mazo
interferejošo RNS (iRNS) veidojošs gens. No ta
transkribetas iRNS nomac b-laktoglobulina
ekspresiju.
Anower J. et al. (2012) Targeted microRNA
expression in dairy cattle directs production of
ß-lactoglobulin-free , high-casein milk. PNAS.
66
Darzeni

• Pienskaba rugšana notiek ari darzenu (gurku,
  kapostu u. c.) skabešanas un sališanas procesa.
• Fermente - Leuconostoc
• mesenteroides
• - izturigs pret lielakam sals un cu-
• kura koncentracijam, ta noteiktas
• linijas atzitas par probiotiskam,

67
Darzeni

• Pienskaba rugšana notiek ari darzenu (gurku,
  kapostu u. c.) skabešanas un sališanas procesa.
• Fermente - ari Lactobacillus
• plantarum,
• kurš ir cilveka mutes dobuma
• (siekalu) raksturigs iemitnieks,
• ari Pediococcus gints bakterijas.

68
Kefirs

• Plaši izplatits Vidusazija, Krievija,
• Austrumeiropa, pedeja laika par
• to pieaug interese ASV.
• Kefiru iegust pienskabajam bakte-
• rijam sadarbojoties ar senem -
• raugiem, vienlaicigi notiek
• pienskaba, spirta, etikskaba un vel
• citi rugšanas procesi.

69
Kefirs

• Parasti spirts veidojas loti maza koncentracija
  0,08 0,5, tacu var sasniegt lidz 2
  koncentraciju.
• Bakterijas - Lactobacillus delbrueckii
  bulgaricus,
• Streptococcus lactis,
• Acetobacter aceti (etikskaba rugšna),
• Leuconostoc mesenteroides u.c..

70
Kefirs

• Raugi - Torula kefir,
• Saccharomyces Kefir,
• Kluyveromyces lactis.
• Tacu pie mums perkamais produkts "kefirs" nav tas
  pats, kas vesturiski daudzus gadu simtus
  pazistamais kefirs.

71
Kefirs

• Par kefira dzimteni uzskata Kaukaza rajonus.
• Vidusazija kefiru raudze ar kefira granulu -
• makroskopisku, gelveidigu
• mikroorganismu sakopojumu
• palidzibu.
• Granulas ietilpst paši mikroor-
• ganismi, proteini, lipidi un da-
• leji škistoši polisaharidi (kefirans).

72
Kefirs

• Domajams, ka tajos izveidojusies simbiotiska
  mikroorganismu kopiena.
• Vairaki autori uzskata, ka "Kaukaza" kefira
  imuno-stimulejošas un pret-audzeju ipašibas
  saistitas tieši ar kefiranu lielmolekularu
  polisaharidu, kuru veido glikoze un galaktoze
  attiecibas 11.

73
Cukurus raudzejošas mikroorganismu kopienas

• Zinamas ari cukura- vai udens-
• kefira granulas, kuras spej augt
• un darboties bez piena
• cukurudeni, raudzejot ipatneju
• dzerienu.
• Šis granulas kefirana vieta
• sinteze dekstranu.

74
Tejas sene(Kombuha)

• Medusomyces Gisevii Lindau
• Ar to raudze
• Senu veselibas dzerienu no Kinas.
• Populars Krievija, Vacija un Japana.
• Gatavo no melnas, zalas un dažu arstniecibas augu
  teju uzlejumiem.

75
Tejas sene(Kombuha)

• Tejas izvilkumiem pievieno
• cukuru,
• sirupu vai
• medu.
• Silta vieta dzeriens nogatavojas 8 dienu laika.

76
Tejas sene(Kombuha)

• Tejas sene ir vairaku mikroorganismu veidota
  simbiotiska kopiena un taja notiek dažadu veidu
  rugšanas procesi.
• Taja parasti atrod bakterijas
• Bacterium xylinum,
• Bacterium xylinoides,
• Bacterium gluconicum,
• Acetobacter ketogenum,

77
Tejas sene(Kombuha)

• un raugu senes
• Saccharomyces ludwigii,
• Saccharomyces apiculatus,
• Schizosaccaromyces
• pombe,
• Torula varieties,
• Pichia fermantans u.c.

78
Tejas sene(Kombuha)

• Arsniecisko efektu skaidro ar kulturas speja
  sintezet vairakas biologiski aktivas vielas
• usnejskabi (usnic acid),
• glikonskabi (gluconic acid) un
• glikuronskabi (glucuronic acid) ,
• C un B grupas vitaminus.
• Dzerienam ir antibiotiskas un organismu attirošas
  ipašibas.

79
(No Transcript)
80
Skabbariba

• - produkts, ko iegust no svaigi noplautas vai
  apvitinatas augu masas, kura
• - tiek ieskabeta ar mikroorganismu palidzibu.
• Procesam var laut noritet
• - patvaligi vai,
• - pievienot fermentacijas procesa regulatorus
• - kimiskos konservantus,
• - mikroorganismu ieraugus.

81
Skabbariba

• Skabbaribas gatavošanas procesa ir butiski
• - atri sasniegt anaerobus apstaklus masa,
• - pietiekami lielu udenraža jonu koncentraciju -
  mazas pH vertibas.
• Augus novakšanas laika sasmalcina,
• - ar tiem atri piepilda tvertni,
• - masu noblive,
• - tvertni nosedz.

82
Skabbariba

• Rezultata tiek ieguta suliga lopbariba ar labu
  uzturvertibu
• - satur karotinus,
• - C vitaminu, citus vitaminus,
• - organiskas skabes
• Uztura ipašibas lidzigas ka svaigai zalei.
• Uzlabo gremošanu, veicina citas rupjas lopbaribas
  uzsukšanos.

83
Skabbariba

• Zales skabšanu nodrošina pienskabas rugšanas
  bakterijas Lactobacillus, Streptococcus.
• Tas padara vidi skabaku, kavejot pušanas
  mikroorganismu - Bacillus, Pseudomonas,
  Aspergillus, Penicillium attistibu.
• Skabbariba nereti savairojas ari sviestskabas
  rugšanas bakterijas (Clostridium).

84
Pušanas bakterijas

• Aerobi hemotrofi, heterotrofi mikroorganismi,
  kas slikti attistas bezskabekla vide.
• Aerobos apstaklos veic baribas vielu oksidešanu
  lidz CO2 un H2O, izdalot ari NH3 un citus
  mazmolekularus savienojumus - izraisa vides
  sasilšanu un skabbaribas pušanu, samazina
  olbaltumvielu daudzumu.
• Nespej savairoties, ja zala masa labi sablieteta
  (anareobi apstakli), skaba vide.

85
Pelejuma, raugu senes

• paraleli ierosinatajam pušanas procesam var
  izdalit ari dažadus toksinus.
• Ari tas neaug anaerobos apstaklos, vairuma
  gadijumu ari skaba vide tam nav pienemama.

86
(No Transcript)
87
Etilspirta rugšana

• Šaja rugšanas procesa galvenais produkts ir
  etanols, kurš veidojas anaerobos apstaklos.
• Homofermetativa spirta rugšana raksturiga
  vairakiem raugu parstavjiem, starp bakterijam ta
  sastopama retak (Zymomonas mobilis).
• Glikoze gt Etanols CO2
• (citi cukuri)

C6H12O6 2C2H5OH 2 CO2 (2 ATF)
88
Etilspirta rugšana

• Biokimiski spirta rugšana ir nedaudz sarežgitaka
  neka pienskaba rugšana, jo taja ietvertas vismaz
  divas reakcijas.
• 1. Enzims - piruvatdekarboksilaze katalize
  reakciju, kura no pirovinogskabes tiek atškelta
  CO2 molekula, veidojot acetaldehidu.
• Reakcija ir visai lidziga acetil-CoA veidošanas
  procesam, tikai šaja gadijuma netiek izmantots ne
  CoA, ne NAD.

89
Etilspirta rugšana

• 1. Acetaldehida veidošanas
• OH
• CO H
• gt
  CO2
• CO CO
• CH3 CH3
• pirovinog- acetaldehids
• skabe

90
Etilspirta rugšana

• 2. Pirmaja reakcija iegutais produkts pec tam
  tiek izmantots, lai glikolizes gaita ieguta
  reduceta NAD forma (NADHH) varetu tikt
  oksideta, elektronus un protonus nododot
  acetaldehidam.
• Reakciju katalize enzims - alkahol-dehidrogenaze.

91
Etilspirta rugšana

• H H
• CO NADHH H - C - OH NAD
• gt
• CH3 CH3

acetaldehids etanols
92
Etilspirta rugšana

• Spirta rupniecibas izejvielas
• labibas, kukuruzas graudi, kartupeli,
• cukurbietes, cukurniedres, koksne.
• Diemžel etanola ieguvei tehnologiski izdevigas
  (lielu etanola koncentraciju veidojošas)
  mikroorganismu kulturas pašas nespej katalizet
  polisaharidu hidrolizi, tadel procesa sakuma
  bieži nepieciešama izejvielu papildus apstrade.

93
Etilspirta rugšana

• Koksni (celulozi) parasti hidrolize ar serskabes
  un augstas temperaturas palidzibu.
• Graudus
• - diedze vai
• - samal, samitrina un palielinata temperatura
  apstrada ar rupnieciski iegutam amilazem vai
  citiem amilozi un cieti hidrolizejošiem enzimiem.

94
Etilspirta rugšana

• Pec tam pievieno maizes rauga (Saccharomyces
  cerevisiae) kulturu.
• Pec raudzešanas vide iegustama
• 10 - 15 etanola koncentracija.
• Lielakas etanola koncentracijas
• raugiem ir kaitigas.
• Pedeja laika selekcionetas S. cerevisiae linijas,
  kuras var veidot lidz 20 lielu etanola
  koncentraciju.

95
Etilspirta rugšana

• Videji no 50 kg graudu iegust
• 16 kg etanola
• 15 kg sausu graudu
• palieku
• 18 kg CO2
• Kaut ari bioetanola ražošana
• pasaule pieaug, lielako dalu rupnieciski
  izmantota etanola joprojam iegust kimiskaja
  sinteze no etilena.

96
Spirta rugšana

• Ir pamata alus darišanai
• Alus raudzešanas tanks.

97
Spirta rugšana

• Pec rugšanas alu
• nedelu vai vairakas
• nedelas nostadina
• un nogatavina.
• Paatrinatajas tehno-
• logijas veic tikai
• filtrešanu.
• Spirta rugšana notiek ari vina gatavošanas laika.

98
Spirta rugšana

• Notiek ari raudzejot maizes miklu, tacu šaja
  gadijuma galvena nozime ir rugšanas procesa
  izdalitajam CO2, kurš irdina miklu.
• Etanols maizes cepšanas gaita iztvaiko.

99
Rugšanas procesi
Ar jedzienu "spirta rugšana" parasti viennozimigi
saprot etanola veidošanas procesu, tacu
apzimejums nav pilniba pareizs, jo zinami
rugšanas procesi, kuros veidojas citi spirti un
organiskas skabes. Samera izplatiti ir
propionskabas un sviestskabas rugšanas procesi,
kuri kimiski ir krietni komplicetaki un ietver
elementus no citronskabes cikla.
100
Rugšanas procesi
Medz lietot jedzienu "etikskaba rugšana",
apzimejot procesu, kura no etanola veidojas
etikskabe, tacu šis parvertibas neatbilsts
klasiskajam priekšstatam par rugšanu ka anaerobu
procesu. Etikskabe veidojas aerobos apstaklos,
kad etikskabas bakterijas etanolu izmanto ka
elektronu donoru, ar gaisa skabekla palidzibu to
oksidejot lidz etikskabei.
CH3CH2OH O2 CH3COOH H2O
101
(No Transcript)